Βίντεο

Αποσπάσματα

Ποια είναι η πραγματική φύση του σύμπαντος;

Για να απαντηθεί αυτή την ερώτηση,

οι άνθρωποι σκαρφίζονται ιστορίες για να περιγράψουν τον κόσμο.

Ελέγχουμε τις ιστορίες μας και διδασκόμαστε τι να κρατήσουμε και τι να πετάξουμε.

Αλλα όσο περισσότερα μαθαίνουμε,

όλο και πιο πολύπλοκες και περίεργες γίνονται οι ιστορίες μας.

Μερικές από αυτές τόσο πολύ,

που καταντά πολύ δύσκολο να κατανοήσουμε για τι πράγμα μιλάνε.

Σαν την θεωρία των χορδών.

Μια διάσημη, αμφιλεγόμενη και συχνά λάθος κατανοημένη ιστορία,

για την φύση των πάντων.

Γιατί την επινοήσαμε και είναι σωστή

Η απλά μια ιδέα που πρέπει να ξεφορτωθούμε;

Για να καταλάβουμε την αληθινή φύση της πραγματικότητας,

κοιτάξαμε διάφορα αντικείμενα πολύ κοντά και εντυπωσιαστήκαμε.

θεσπέσια τοπία στη σκόνη

βιοποικιλία παράξενων πλασμάτων,

πολύπλοκα πρωτεϊνικά ρομπότ

Όλα αυτά φτιαγμένα από δομές μορίων

φτιαγμένα από αμέτρητα μικρότερα πράγματα:

Τα άτομα.

Νομίζαμε πως ήταν τα τελευταία στρώματα της πραγματικότητας,

μέχρι που τα συγκρούσαμε μαζί πολύ δυνατά

και ανακαλύψαμε στοιχεία που δεν διαιρούνται περαιτέρω:

Στοιχειώδης σωματίδια

Αλλα σε αυτήν την περίπτωση υπάρχει ένα πρόβλημα:

Είναι τόσο μικρά που πλέων δεν μπορούμε να τα παρατηρήσουμε.

Σκέψου το: τι είναι η όραση;

Για να δούμε κάτι, χρειαζόμαστε φως, ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα.

Αυτό το κύμα χτυπά την επιφάνεια του αντικειμένου

και αντανακλάτε πίσω στο μάτι σου.

Το κύμα κουβαλά πληροφορίες από το αντικείμενο

που το μυαλό σου χρησιμοποιεί για να φτιάξει μια εικόνα.

Άρα δεν μπορείς να δεις κάτι χωρίς να αλληλεπιδράσεις κάπως με αυτό.

Να βλέπεις σημαίνει να αγγίζεις, μια ενεργή διαδικασία, όχι παθητική.

Κάτι που δεν είναι πρόβλημα για τα περισσότερα αντικείμενα.

Αλλα τα σωματίδια είναι

Π Ο Λ Υ

ΠΟΛΥ

πολύ μικρά

Τόσο μικρά που τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που χρησιμοποιούμε για να βλέπουμε

είναι πολύ μεγάλα για να τα αγγίξουν.

Το ορατό φως απλά τα προσπερνά.

Αυτό μπορούμε να το λύσουμε δημιουργώντας ηλεκτρομαγνητικά κύματα

με περισσότερα και μικρότερα μήκοι κυμάτων.

Αλλα περισσότερα κύματα, σημαίνει περισσότερη ενέργεια.

Οπότε, όταν αγγίξουμε ένα σωματίδιο με ένα κύμα που έχει πολύ ενέργεια

το μεταβάλει.

Κοιτώντας ένα αντικείμενο το αλλάζουμε.

Άρα, δεν μπορούμε να μετρήσουμε τα στοιχειώδη σωματίδια με ακρίβεια.

Αυτό το γεγονός είναι τόσο σημαντικό που έχει και όνομα:

Η αρχή της απροσδιοριστίας Βέρνερ Χάιζενμπεργκ.

Η βάση όλης της κβαντομηχανικής.

Οπότε, πως μοιάζει ένα σωματίδιο;

Ποια είναι η φύση του;

Δεν ξέρουμε.

Αν κοιτάξουμε με πολύ προσπάθεια,

μπορούμε να δούμε μια θολή σφαίρα επιρεασεων,

αλλά όχι αυτοπροσώπου τα σωματίδια.

Απλά ξέρουμε πως υπάρχουν.

Αν όμως αυτή είναι η υπόθεση,

πως μπορούμε να πειραματιστούμε με αυτά;

Εμείς κάναμε ότι κάνουνε και οι άνθρωποι και δημιουργήσαμε μια καινούρια ιστορία:

Ένα μαθηματικό φαντασιοκόπημα

Η ιστορία του σωματιδίου σημείου.

Αποφασίσαμε να υποθέσουμε πως το σωματίδιο είναι ένα σημείο στο χωρο.

Οποιοδήποτε ηλεκτρόνιο είναι ένα σημείο με συγκεκριμένο ηλεκτρικό φορτίο και καθορισμένη μάζα.

Όλα να προσομοιάζουν μεταξύ τους.

Έτσι οι φυσικοί θα μπορούσαν να τα ορίσουν

και να υπολογίσουν όλες τις παρατηρήσεις τους.

Αυτό ονομάζετε κβαντική θεωρία πεδίου, και έχει λύσει πολλά προβλήματα.

Όλα τα στάνταρ μοντέλα της σωματιδιακής φυσικής είναι χτισμένα πάνω σε αυτήν.

Επίσης μπορεί να προβλέψει πολλά πράγματα.

Μερικές κβαντικές ιδιότητες του ηλεκτρονίου για παράδειγμα

έχουν δοκιμαστεί και έχουν ακρίβεια περίπου…

0,

0,00

,0000

0,000000

0,00000000

0,0000000000

0,000000000000

0,0000000000002 %.

Παρόλο που τα σωματίδια δεν είναι σημεία στην πραγματικότητα,

αν τα αντιμετωπίσουμε σαν να ήταν,

παίρνουμε μια καλή εικόνα του σύμπαντος.

Αυτή η ιδέα δεν εξέλιξε μονο την επιστήμη,

επίσης οδήγησε σε πολλές πραγματικές συσκευές που χρησιμοποιούμε κάθε μέρα.

Αλλα υπάρχει ένα τεράστιο πρόβλημα:

Η βαρύτητα.

Στην κβαντομηχανική, όλες οι φυσικές δυνάμεις μεταδίδονται από συγκεκριμένα σωματίδια.

Σύμφωνα όμως στην θεωρία της σχετικότητας του Einstein,

η βαρύτητα δεν είναι μια δύναμη σαν τις άλλες στο σύμπαν.

Αν το σύμπαν ήταν θεατρικό έργο,

τα σωματίδια είναι οι ηθοποιοί

αλλά η βαρύτητα είναι η σκηνή.

Απλοποιημένα μιλώντας, η βαρύτητα είναι μια θεωρία γεωμετρίας.

Η γεωμετρία του ίδιου του χωροχρόνου.

Αποστάσεις, που πρέπει να περιγράψουμε με απόλυτη ακρίβεια.

Αφού όμως δεν υπάρχει τρόπος να μετρήσουμε με ακρίβεια τα αντικείμενα στον κβαντικό κόσμο,

η ιστορία της βαρύτητας δεν λειτουργεί με την ιστορία της κβαντικής φυσικής.

Όταν οι φυσικοί προσπάθησαν να προσθέσουν βαρύτητα στην ιστορία επινοώντας ένα καινούριο σωματίδιο,

τα μαθηματικά δεν αποκρίθηκαν.

και αυτό είναι ένα μεγάλο πρόβλημα.

Αν μπορούσαμε να παντρέψουμε την βαρύτητα με την κβαντική φυσική και το αρχικό μοντέλο,

θα είχαμε την θεωρία των πάντων.

Με αυτήν την αφορμή πολύ έξυπνοι άνθρωποι επινόησαν μια καινούρια ιστορία.

Ερωτήθηκαν: Τι είναι πιο πολύπλοκο από ένα σημείο;

Μια γραμμή-

Μια γραμμή ή μια χορδή.

Η θεωρία των χορδών γεννήθηκε.

Τι κάνει την θεωρία των χορδών τόσο κομψή,

είναι το ότι περιγράφει πολλά διαφορετικά στοιχειώδη σωματίδια

σαν διαφορετικούς τόνους δόνησης των χορδών.

Ακριβώς σαν ένα βιολί οι χορδές που ταλαντώνονται διαφορετικά μπορούν να δώσουν πολλές διαφορετικές νότες,

μια χορδή μπορεί να σου δώσει διαφορετικά σωματίδια

Σημαντικότερα, την βαρύτητα

Η θεωρία των χορδών υπόσχεται να ενοποιήσει όλες τις θεμελιώδεις δυνάμεις του σύμπαντος.

Αυτό προκάλεσε τεράστιο ενθουσιασμό.

Η θεωρία των χορδών γρήγορα προόδευσε στο να είναι η θεωρία των πάντων

Δυστυχώς, η θεωρία των χορδών έρχεται

με πολλές χορδές να σε κρατούν.

Πολλά από τα μαθηματικά που βασίζονται στην θεωρία των χορδών

δεν λειτουργούν στο σύμπαν μας με τις τρεις χωρικές και μια χρονική διάσταση

Η θεωρία των χορδών απαιτεί δέκα διαστάσεις για να λειτουργήσει.

Οι επιστήμονες αυτής της θεωρίας έκαναν υπολογισμούς σε μοντέλα σύμπαντα.

Και μετά προσπάθησαν να ξεφορτωθούν τις άλλες έξι διαστάσεις ώστε να περιγράψουν το δικό μας σύμπαν

Μέχρι στιγμής όμως, κανένας δεν τα έχει καταφέρει

και καμιά πρόβλεψη της θεωρίας των χορδών είναι αποδεδειγμένη σε πείραμα.

Αυτό σημαίνει πως η θεωρία των χορδών δεν αποκάλυψε την φύση του σύμπαντός μας.

Σε αυτή την περίπτωση κάποιος θα μπορούσε να πει

ότι η θεωρία των χορδών δεν είναι καθόλου χρήσιμη.

Η επιστήμη έχει να κάνει με πειράματα και προβλέψεις.

Αν δεν μπορούμε να τα κάνουμε,

γιατί να ασχολούμαστε με χορδές;

Όλα βασίζονται στο πως τη χρησιμοποιούμε

Η φυσική βασίζεται στα μαθηματικά.

δυο και δυο κάνει τέσσερα.

Αυτό είναι αλήθεια ασχέτως πως νιώθεις γι’αυτό.

Και τα μαθηματικά στην θεωρία των χορδών δεν λειτουργούν.

Να γιατί η θεωρία των χορδών είναι ακόμα χρήσιμη.

Φαντάσου ότι ήθελες να κατασκευάσεις ένα κρουαζιερόπλοιο,

αλλά είχες σχέδια μόνο για μια μικρή βαρκούλα.

Υπάρχουν πολλές διαφορές:

ο κινητήρας,

ο κινητήρας, τα υλικά,

ο κινητήρας, τα υλικά, το μέγεθος.

Αλλα και τα δυο είναι θεμελιωδώς ίδια:

Πράγματα που επιπλέουν.

Άρα, μελετώντας τα σχέδια της βαρκούλας,

μπορεί να μάθεις πως να φτιάξεις ένα κρουαζιερόπλοιο μια μέρα.

Με την θεωρία των χορδών,

μπορούμε να προσπαθήσουμε να απαντήσουμε μερικές ερωτήσεις για την κβαντική βαρύτητα

που προβλημάτιζαν τους φυσικούς για αιώνες.

Όπως πως λειτουργούν οι μαύρες τρύπες

ή το παράδοξο της πληροφορίας.

Η θεωρία των χορδών μπορεί να μας οδηγήσει στην σωστή κατεύθυνση.

Όταν χρησιμοποιείτε με τέτοιο τρόπο,

η θεωρία των χορδών γίνεται ένα πολύτιμο όπλο για τους θεωρητικούς φυσικούς

και τους βοηθάει να ανακαλύψουν καινούριες πτυχές του κβαντικού κόσμου

και μερικά όμορφα μαθηματικά.

Ίσως η ιστορία της θεωρίας των χορδών

δεν είναι η θεωρία των πάντων.

Αλλα σαν την ιστορία του σημειακού σωματιδίου,

μπορεί να είναι μια πάρα πολύ χρήσιμη θεωρία.

Μέχρι στιγμής δεν ξέρουμε πια είναι η φύση της πραγματικότητας

αλλά θα συνεχίσουμε να σκαρφιζόμαστε καινούριες ιστορίες για να το βρούμε.

Μέχρι μια μέρα,

Μέχρι μια μέρα, ευελπιστούμε,

Μέχρι μια μέρα, ευελπιστούμε, να ξέρουμε.

Αυτό το βίντεο υποστηρίχθηκε από το εθνικό σουηδικό επιστημονικό ίδρυμα

και κατανοήθηκε με την επιστημονική συμβουλή του Alessandro Sfondrini.