וידאו

טְק֡ס֙ט

מהו הטבע האמיתי של היקום?

כדי לענות על שאלה זו,

בני אדם ממציאים סיפורים אשר נועדו לתאר את העולם.

אנו בודקים את הסיפורים שלנו ולומדים מה לשמור ומה לזרוק.

אבל ככל שאנו לומדים יותר,

כך הסיפורים שלנו נעשים מסובכים ומוזרים יותר.

כמה מהם כל כך,

עד שבאמת קשה לדעת על מה הם בעצם.

כמו תורת מיתרים.

סיפור מפורסם, שנוי במחלוקת ולעיתים קרובות לא מובן כהלכה,

על הטבע של הכול.

למה חשבנו על זה, והאם זה נכון?

או שזה סתם רעיון שאנחנו צריכים לעזוב?

כדי להבין את טבעה האמיתי של המציאות,

בחנו את הדברים מקרוב ונדהמנו.

נופים מדהימים באבק,

גני חיות של יצורים מוזרים,

רובוטי חלבון מורכבים.

כולם עשויים ממבנים של מולקולות

שעשויים מאינספור דברים קטנים עוד יותר:

אטומים.

חשבנו שהם השכבה האחרונה של המציאות,

עד שריסקנו אותם אחד על השני

וגילינו חלקים קטנים אף יותר, שלא יכולים להתחלק עוד

חלקיקים יסודיים.

אבל עכשיו, אנחנו בבעיה

הם כל כך קטנים שאנחנו לא יכולים עוד להסתכל עליהם.

תחשבו על זה - מה אנחנו רואים?

כדי לראות משהו, אנחנו צריכים אור, גל אלקטרומגנטי.

גל זה פוגע בפני השטח

ומשתקף בחזרה ממנה לתוך העין.

הגל נושא מידע מהאובייקט

שהמוח שלך משתמש בו כדי ליצור תמונה.

אז אתה לא יכול לראות משהו, בלי לבצע אינטרקציה איתו איכשהו

ראייה היא נגיעה לכל דבר, תהליך אקטיבי ולא פאסיבי

זה לא בעיה עם רוב הדברים.

אבל חלקיקים הם

מאוד

מאוד מאוד

מאוד מאוד קטנים

כל כך קטנים, עד שגלים אלקטרומגנטיים שאנחנו רגילים לראות

גדולים מכדי לגעת בהם.

האור פשוט מדלג עליהם

אנחנו יכולים לנסות לפתור את זה על ידי יצירת גלים אלקטרומגנטיים

עם אורך גל קטן יותר

אבל אורך גל קטן יותר, פירושו יותר אנרגיה.

לכן, כאשר אנו נוגעים בחלקיק עם גל שיש לו הרבה אנרגיה

הוא משנה אותו

על ידי הסתכלות על חלקיק, אנו משנים אותו.

לכן, אנחנו לא יכולים למדוד את החלקיקים היסודיים בדיוק.

עובדה זו חשובה כל כך שיש לה שם:

עקרון האי-ודאות של הייזנברג.

הבסיס לכל הפיזיקה הקוונטית.

אז, איך נראה חלקיק?

מהו טבעו?

אנחנו לא יודעים.

אם נסתכל ממש חזק,

אנו יכולים לראות תחום מטושטש ומושפע

אבל לא את החלקיקים עצמם.

אנחנו פשוט יודעים שהם קיימים.

אבל אם כך,

איך נוכל להשתמש בהם במדע?

עשינו את מה שאנחנו עושים בדרך כלל - ממציאים סיפור חדש

בעזרת מתמטית בדיונית

סיפורו של חלקיק הנקודה.

החלטנו שנעמיד פנים כאילו חלקיק הוא נקודה בחלל.

כל אלקטרון הוא נקודה עם מטען חשמלי מסוים ועם מסה מסוימת.

אין הבדל בין אלקטרון לאלקטרון

כך יכלו הפיזיקאים להגדיר אותם

ולחשב את כל האינטראקציות שלהם.

זה נקרא תאורית השדה הקוונטית, שפתרה המון בעיות

כל המודל הסטנדרטי של פיסיקת החלקיקים בנוי עליה

והיא מנבאת דברים טוב מאוד

כמו למשל, תכונות קוונטיות של אלקטרון

אשר נבדקו ונבדקים עד היום. התוצאות הגיעו לדיוק של

0.

0.00

0.0000

0.000000

0.00000000

0.0000000000

0.000000000000

0.0000000000002%.

אז, אמנם חלקיקים הם לא ממש נקודות

אבל אם נתייחס אליהם בתור כאלה

אנו מקבלים תמונה די טובה של היקום.

לא רק שהרעיון הזה קידם את המדע,

זה גם הוביל לטכנולוגיות שאנחנו משתמשים בהן היום

אבל יש בעיה ענקית:

כוח המשיכה

במכניקת הקוונטים, כל הכוחות הפיזיים נישאים על ידי חלקיקים מסוימים.

אבל על פי תורת היחסות הכללית של איינשטיין,

כוח הכבידה אינו כוח כמו האחרים ביקום.

אם היקום כולו הוא הצגה

חלקיקים הם השחקנים,

אבל הכבידה היא הבמה.

במילים פשוטות, כוח הכבידה הוא תיאוריה של גיאומטריה.

הגיאומטריה של מרחב הזמן עצמו.

של מרחקים, שאנחנו צריכים לתאר בדיוק מוחלט.

אבל מכיוון שאין שום דרך למדוד במדויק את הדברים בעולם הקוונטי,

סיפור הכבידה שלנו לא משתלב טוב עם הסיפור שלנו על הפיזיקה הקוונטית.

כאשר הפיזיקאים ניסו להוסיף כוח משיכה לסיפור על ידי המצאת חלקיק חדש, הגרביטון,

כל המתמטיקה התמוטטה

וזו בעיה גדולה.

אם נוכל לשלב את הכבידה אל הפיזיקה והמודל הנוכחי שלה,

תהיה לנו את התיאוריה של הכל - הסוד של היקום

אז, אנשים חכמים מאוד באו גם הם עם סיפור חדש.

הם שאלו: מה מורכב יותר מנקודה?

קו

שורה או מחרוזת.

תורת המיתרים נולדה.

מה שהופך את תורת המיתרים לכל כך אלגנטית

זה שהיא מתארת ​​חלקיקים בסיסיים רבים

כמו מצבים שונים של רטט של מחרוזת.

בדיוק כמו שחוט כינור שרוטט בצורה שונה יכול לתת לך הרבה סוגים שונים של מוזיקה,

מחרוזת (שילוב) מסויימת יכולה לתת לך חלקיקים שונים

והכי חשוב, היא גם כוללת את כוח הכבידה.

תורת המיתרים הבטיחה לאחד את כל כוחות היסוד של היקום.

זה גרם להתרגשות עצומה בקרב המדענים.

תורת המיתרים כבר דורגה במהירות בתור “התיאוריה של הכל”

למרבה הצער, תורת המיתרים באה

עם הרבה מחרוזות מצורפות.

רוב המתמטיקה מעורבים תיאוריה מחרוזת עקבית

אינו פועל ביקום שלנו בשלושת הממדים המרחביים והאחד הטמפורליים שלו.

תורת המיתרים דורשת עשרה ממדים כדי לעבוד.

לכן, מדענים שמאמינים בתאוריה עשו חישובים ביקומי מודלים.

ואז לנסות להיפטר מששת הממדים הנוספים ולתאר את היקום שלנו

אבל עד כה איש לא הצליח

ושום ניבוי של תורת המיתרים הוכח בניסוי

לכן, תורת המיתרים לא חשפה את טבע היקום שלנו.

אפשר לטעון שבמקרה זה

תורת המיתרים אינה מועילה כלל.

המדע הוא הכל על ניסויים ותחזיות.

אם לא נוכל לעשות זאת,

למה אנחנו צריכים להתעסק עם מחרוזות?

זה באמת הכל על איך אנחנו משתמשים בו.

הפיזיקה מבוססת על מתמטיקה.

שניים ועוד שניים עושים ארבעה.

זה נכון, לא משנה איך אתה מרגיש לגבי זה.

והמתמטיקה בתיאוריית המיתרים עובדת.

לכן תורת המיתרים עדיין שימושית.

תארו לעצמכם שאתם רוצים לבנות ספינת תענוגות,

אבל יש לך רק שרטוטים לסירת חתירה קטנה.

יש הרבה הבדלים:

המנוע,

המנוע, החומרים,

המנוע, החומרים, הגודל.

אבל שני הדברים דומים ביסודם:

דברים שצפים.

אז, על ידי חקר שרטוטים של סירת חתירה,

אתה עדיין יכול ללמוד משהו על איך לבנות ספינת תענוגות בסופו של דבר.

עם תורת המיתרים,

אנחנו יכולים לנסות לענות על כמה שאלות על כוח הכבידה הקוונטי

שהיה תמוה פיזיקאים במשך עשרות שנים.

כמו איך חורים שחורים לעבוד

או פרדוקס המידע.

תורת המיתרים עשויה להפנות אותנו בכיוון הנכון.

כאשר משתמשים ברוח זו,

תורת המיתרים הופכת לכלי יקר עבור פיסיקאים תיאורטיים

עוזרת להם לגלות היבטים חדשים של העולם הקוונטי

ומתמטיקה יפה.

אז אולי הסיפור של תורת המיתרים

היא לא התיאוריה של הכל.

אבל בדיוק כמו הסיפור של חלקיק הנקודה,

זה עשוי להיות סיפור שימושי מאוד.

אנחנו עדיין לא יודעים מה טבעה האמיתי של המציאות

אבל אנחנו נמשיך להמציא סיפורים כדי לנסות ולברר.

עד שיום אחד,

עד שיום אחד, בתקווה

עד שיום אחד, בתקווה, אנחנו נדע.

סרטון זה נתמך על ידי קרן המדע הלאומית השוויצרית

ובעצה המדעית של אלסנדרו שפונדריני.