(Wolfram-Physik) Stephen Wolfram ist eine Kultfigur in Programmierung und Mathematik. Er ist der Kopf dahinter Wolfram Alpha , eine Website, die versucht, Fragen zu beantworten, indem sie mithilfe von Algorithmen eine riesige Informationsdatenbank durchsucht. Er ist auch verantwortlich für Mathematica , ein Computersystem, das von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt verwendet wird.
Letzte Woche startete Wolfram ein neues Unternehmen: das Wolfram-Physik-Projekt , ein ehrgeiziger Versuch, eine neue Physik unseres Universums zu entwickeln.
Die neue Physik, er erklärt ist rechnerisch. Der Leitgedanke ist, dass sich alles auf die Anwendung einfacher Regeln auf Grundbausteine reduzieren lässt.
Was ist der Sinn der „neuen Physik“?
Warum brauchen wir eine solche Theorie? Schließlich verfügen wir bereits über zwei außerordentlich erfolgreiche physikalische Theorien.
Diese sind generelle Relativität – eine Theorie der Schwerkraft und der großräumigen Struktur des Universums – und die Quantenmechanik – eine Theorie der Grundbestandteile der Materie, subatomarer Teilchen und ihrer Wechselwirkungen. Haben wir die Physik nicht im Griff?
Nicht ganz. Während wir über eine ausgezeichnete Theorie darüber verfügen, wie die Schwerkraft auf große Objekte wie Sterne, Planeten und sogar Menschen wirkt, verstehen wir die Schwerkraft bei extrem hohen Energien oder bei extrem kleinen Dingen nicht.
Die Allgemeine Relativitätstheorie „bricht zusammen“, wenn wir versuchen, sie auf den Miniaturbereich auszudehnen, in dem die Quantenmechanik herrscht. Dies hat zu einer Suche nach dem Heiligen Gral der Physik geführt: einer Theorie der Quantengravitation, die das, was wir aus der Allgemeinen Relativitätstheorie wissen, mit dem, was wir aus der Quantenmechanik wissen, kombinieren würde, um eine völlig neue physikalische Theorie hervorzubringen.
Der derzeit beste Ansatz, den wir zur Quantengravitation haben, ist Stringtheorie . An dieser Theorie wird seit etwa 50 Jahren gearbeitet, und obwohl sie einige Erfolge erzielt hat, wächst die Unzufriedenheit mit ihr als Ansatz.
Wie unterscheidet sich Wolframs Ansatz?
Wolfram versucht, eine Alternative dazu bereitzustellen Stringtheorie . Er tut dies über einen Zweig der Mathematik namens Graphentheorie, der Gruppen von Punkten oder Knoten untersucht, die durch Linien oder Kanten verbunden sind.
Stellen Sie sich eine Social-Networking-Plattform vor. Beginnen Sie mit einer Person: Betty. Als nächstes fügen Sie eine einfache Regel hinzu: Jede Person fügt drei Freunde hinzu. Wenden Sie die Regel auf Betty an: Jetzt hat sie drei Freunde. Wenden Sie die Regel erneut auf jede Person an (einschließlich der Person, mit der Sie begonnen haben, nämlich Betty). Wenden Sie die Regel weiter an, und schon bald bildet das Freundesnetzwerk ein komplexes Diagramm.
Eine einfache Regel mehrfach erzeugt ein komplexes Netzwerk aus Punkten und Verbindungen. (Autor angegeben)
Wolframs Vorschlag ist, dass das Universum auf ganz ähnliche Weise modelliert werden kann. Er schlägt vor, dass das Ziel der Physik darin besteht, die Regeln herauszufinden, denen der universelle Graph gehorcht.
Der Schlüssel zu seinem Vorschlag ist, dass ein entsprechend komplizierter Graph wie eine Geometrie aussieht. Stellen Sie sich zum Beispiel einen Würfel und ein diesem ähnelndes Diagramm vor.
(Autor angegeben)
Über: Ebenso wie eine Ansammlung von Punkten und Linien einen festen Würfel annähern kann, argumentiert Wolfram, dass der Raum selbst ein Netz sein könnte, das eine Reihe von Knoten miteinander verbindet.
Wolfram argumentiert, dass äußerst komplexe Graphen Oberflächen und Volumina ähneln: Fügen Sie genügend Knoten hinzu und verbinden Sie sie mit genügend Linien, und Sie bilden eine Art Netz. Er vertritt die Auffassung, dass der Raum selbst als ein Netz betrachtet werden kann, das auf diese Weise eine Reihe von Knoten zusammenfügt.
Was hat das mit der Physik zu tun?
Wie können komplizierte Knotennetze bei dem Projekt helfen, allgemeine Relativitätstheorie und Quantenmechanik in Einklang zu bringen? Nun, die Quantentheorie beschäftigt sich mit diskreten Objekten mit diskreten Eigenschaften. Die Allgemeine Relativitätstheorie hingegen betrachtet das Universum als Kontinuum und die Schwerkraft als kontinuierliche Kraft.
Wenn wir eine Theorie entwickeln können, die das leisten kann, was die allgemeine Relativitätstheorie leistet, die aber von diskreten Strukturen wie Graphen ausgeht, dann werden die Aussichten für die Vereinbarkeit von allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenmechanik vielversprechender.
Wenn wir mithilfe einer diskreten Struktur eine Geometrie aufbauen können, die derjenigen ähnelt, die uns die Allgemeine Relativitätstheorie bietet, dann sehen die Aussichten noch besser aus.
Der Raum kann ein komplexes Netz von Punkten sein, die durch eine einfache Regel verbunden sind, die viele Male wiederholt wird. (Wolfram-Physikprojekt)
Ist es also an der Zeit, aufgeregt zu sein?
Obwohl Wolframs Projekt vielversprechend ist, enthält es doch mehr als einen Anflug von Hybris. Wolfram tritt gegen die Einsteins und Hawkings dieser Welt an, und er tut dies, ohne ein Leben lang in Physikzeitschriften zu publizieren.
(Als Wunderkind im Teenageralter veröffentlichte er zwar mehrere Physikaufsätze, aber das war vor 40 Jahren, außerdem ein Buch Eine neue Art von Wissenschaft , dem geistigen Vorgänger des Wolfram Physics Project.)
Darüber hinaus ist sein Ansatz nicht ganz originell. Es ähnelt zwei existierenden Ansätzen zur Quantengravitation: der Kausalmengentheorie und der Schleifenquantengravitation, die in Wolframs großen Entwürfen keine große Erwähnung finden.
Dennoch ist das Projekt aus drei Gründen bemerkenswert.
Erstens hat Wolfram ein breites Publikum und er wird viel tun, um den von ihm vertretenen Ansatz bekannt zu machen. Insbesondere Befürworter der Schleifenquantengravitation beklagen die Vorherrschaft der Stringtheorie innerhalb der Physikgemeinschaft. Wolfram könnte dazu beitragen, einen Paradigmenwechsel in der Physik herbeizuführen.
Zweitens sorgt Wolfram für eine sehr sorgfältige Darstellung Überblick des Projekts von den Grundprinzipien der Graphentheorie bis zur Allgemeinen Relativitätstheorie. Dadurch wird es für Einzelpersonen einfacher, sich mit dem allgemeinen Ansatz vertraut zu machen und möglicherweise eigene Beiträge zu leisten.
Drittens ist das Projekt „Open Source“ und lädt Bürgerwissenschaftler zu Beiträgen ein.
Nicht zuletzt gibt uns das im Moment allen etwas zu tun – zwischen Sauerteig backen und Spielen Wildwechsel , das ist. 
Der Baron selbst , Außerordentlicher Professor, Australische Katholische Universität .
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