Fysik, studiet af det, vi observerer, og matematik, studiet af forhold, er sammenflettet. Ofte hvor den ene går, følger den anden hurtigt. Den ene kan muligvis lægge rammearbejdet, mens den anden kaster ud tone og tekstur. Roger Penrose, Emeritus Rouse Ball-professor i matematik ved Oxford University, har holdt foredrag siden mindst i begyndelsen af 1960'erne. Hans lidenskab er twistor-teori, et alternativ til den moderne kontinuerlige rumtid forbundet med Einsteins teori og standard kvantemekanik. Twistor-teori og andre ser ud til at definere en storslået samlende teori (matematikken) til at kombinere rumtid, tyngdekraft og de sandsynlige egenskaber hos kvanta (den observerede).
Penrose i sin bog skubber imidlertid ikke læseren ind i den dybe ende af teorierne uden nogen flytning. Twistor teori, streng teori og andre er bosiddende helt i slutningen. Begyndelsen dækker elementær matematik. Ved hjælp af kvalitativt sprog og udtryk som 'smukt' og 'elegant' forholder han sig tilbage til grækerne og talteorien, derefter videre gennem geometri (lignende trekanter) og komplekse tal (i) for at ende med funktioner. Naturligvis er funktioner ikke i sig selv en destination, de er bare et springpunkt for beregning, overflader, manifolds og mellemrum. Ved hjælp af alle tricks i lektorens handel udfører Penrose et beundringsværdigt stykke arbejde med at levere viden udelukkende fra siderne. Diagrammer og grafer bringer vision til abstrakte forestillinger om uendelige rum, bundter, n-overflader og mangfoldigheder. Layouts til tankeeksperimenter (f.eks. Fotonrejser til Titan) formidler et enkelt overblik over mange argumenter. Problemer, der drysses i hele bogen, ligesom lektieopgaver, tvinger læseren til at dybe dybere ind i visse synspunkter. Og selvfølgelig beskæftiger rigelige referencer, hvad enten det drejer sig om sædartikler fra Newton eller nylige beretninger fra nutidens forskere, afsnit og disse hver til ekspansive noter i slutningen af kapitlet. I betragtning af denne hjælp er der bestemt ikke nogen grund til at drukne, mens man vader gennem kompleksiteten af ideerne deri.
For ja, ideerne inden for er komplekse. Selvom der ikke antages nogen forudgående viden, vil en vis formel uddannelse i matematik eller fysik helt sikkert hjælpe læseren. Den relative betydning og værdi af Riemann-overflader, konforme kortlægninger og holomorfe funktioner er ikke umiddelbart synlige for den matematiske begynder, selvom hver især har betydning. Men ikke forfærd, for da matematik er grundlaget, præsenteres den ikke for sin egen skyld, snarere for dens værdi i at bidrage til vores viden om fysikken. For eksempel førte passende matematik og fysik til forholdet mellem energi og stof, der førte til området videnskabelig videnskab. Kvanteberegning skrider frem ad de samme linjer. Disse diskuteres såvel som sorte huller, fotonernes dobbelte bølge og partikelkarakter, tyngdekraftens esoteriske natur og vores universets entropiske strøm. For det er disse elementers kvaliteter, såsom deres reflekterende eller ufravigelige egenskaber, der skal spejles i de matematiske relationer, der modellerer dem. Selvom det er komplekst, for dem, der nyder dette emne, er præsentationen forfriskende, godt tempo og grundig.
Der er dog et indrømmet strejf af bias, idet Penrose er mere selvmodsigende end støttende, når det kommer til den retning, som nogle af dagens forskere tager. Han støtter bestemt ikke strengteorien. Han reciterer mange korte begivenheder af dette såvel som sin egen favorit, twistor teori. Andre teorier får deres komme. I et filosofisk afsnit går han så langt som at overveje at gennemgå de nuværende baser for modellering af fysikken eller genoptage betydningen af virkeligheden. Det er måske her, hvor bogens titel stammer fra, men stadig virker titlen en smule uaktuel. Temaet for en vej vises aldrig i bogen, og det er heller ikke virkeligheden meget inkluderet. Denne bog giver dog et stort matematisk grundlag for at forfølge undersøgelsen af fysik. Det rykker ikke fra at rejse vanskeligheder, blindgyder eller komplette ukendte. Med citaterne og det gradvist mere aktuelle emne, kan en læser let dykke ind for at lære mere eller måske at vælge et område for at yde deres eget bidrag.
En storslået samlende teori er lidt af en hellig gral for nogle matematikere og fysikere. Kontinuerlige fremskridt trompet gennem tidsskrifterne, og måske er teorien lige rundt om det næste hjørne. For at være forberedt på dette eller måske overveje at yde dit eget bidrag, skal du læse Vejen til virkelighed af Roger Penrose, en glat skrevet, fint scoopet bog, der viser de bidrag, som matematik laver i denne og andre søgninger i naturens fysik.
Anmeldelse af Mark Mortimer.
