Почему целое проще своих частей?

Есть одна вещь в устройстве мира, которая кажется мне по-настоящему странной.

Начнём с простого.

Наука говорит, что макромир состоит из микромира. То есть, стол состоит из молекул, молекулы из атомов, атомы из элементарных частиц.

Но если дальше размышлять, то начинаются чудеса)

Макромир рождается из микромира, но не простым сложением деталей. Если знать уравнения движения одного электрона, из них практически невозможно напрямую «вычислить» галактику, человека или океан. При переходе к большим масштабам возникают новые закономерности, такие как температура, давление или коллективное поведение. Но эти свойства отсутствуют у отдельной частицы.

Например, возьмём обычный воздух в комнате. В нём огромное количество молекул и каждая движется со своей скоростью, сталкивается с другими, меняет направление.

Если бы мы захотели описать воздух «снизу», нам пришлось бы следить за состоянием невероятного числа отдельных частиц и описание получилось бы чудовищно сложным.

Но на уровне масштаба комнаты происходит неожиданное. Нам вдруг достаточно нескольких величин, таких как температуры (T) , давления (P) и объёма (V) и появлется простой закон физики PV=nRT.

То есть миллиарды миллиардов сложных движений молекул/атомов/элементарных частиц каким-то образом складываются в очень простое поведение (простой физический закон).

И это уже, на мой взгляд, странно.

Казалось бы, чем больше деталей, тем сложнее должно становиться описание, согласны?

Но в природе часто происходит обратное, то есть деталей становится больше, а физический закон проще. Более того, на новом уровне появляются свойства, которых вообще нет у отдельных частей.

У одной молекулы воды нет температуры и она не бывает «мокрой» и у неё нет волны.

Но когда молекул становится очень много, появляются температура, влажность, течение, водовороты и волны. Пот этом никакой новой материи не возникло!

То есть появился по сути новый уровень реальности.

Давайте дальше поразмышляем.

Совершенно разные системы на микроуровне иногда начинают подчиняться одинаковым математическим законам на макроуровне.

Например, жидкость состоит из молекул, а железный магнит состоит из атомов, которые имеют магнитный момент.

Но около определённой температуре и давлению (критическая точка) их поведение может описываться одними и теме же числами! и одинаковой математикой.

То есть представьте двух физиков, первый изучает жидкость и он вообще ничего не знает о магнетизме, а второй изучает магнит, и он вообще ничего не знает о молекулах жидкости.

Они измеряют поведение своих систем всё ближе к критической точке и начинают получать одни и тоже числа 0.326,0.630,1.237... То есть разный химический состав вещества, но математика «забывает», что одна система была водой, а другая магнитом.

Получается, что природа в какой-то момент как будто перестаёт интересоваться деталями и ей уже не так важно, из чего именно состоит система.

Вот здесь у меня и возникает вопрос.

Почему мир вообще устроен так, что его можно понимать, не зная всех его деталей? Или почему для описания океана не нужно отслеживать каждую молекулу воды? Или почему для описания звезды не нужно знать судьбу каждого атома?

И самое главное почему из почти немыслимой сложности на одном уровне возникает простота на другом?

Мы привыкли думать, что если разобраться в самых маленьких деталях, то в конечном счёте мы поймём всё.

Но, получается, мир устроен иначе.

Возможно, у каждого уровня реальности есть свои законы, которые невозможно просто «увидеть», рассматривая отдельные части.

И главное. Почему природа устроена так, что при изменении масштаба старые детали исчезают, при этом возникают новые законы, но мир остаётся математически связным?