Video

Transkripsjon

Hva er universets sanne natur?

For å svare på dette spørsmålet, kommer mennesker opp med historier for å beskrive verden.

Vi tester historiene våre og lærer hva man skal beholde og hva som skal kastes bort.

Men jo mer vi lærer, jo mer kompliserte og rare blir historiene våre.

Noen av dem såpass mye, at det er veldig vanskelig å vite hva det egentlig handler om.

Slik som strengteorien.

En berømt, kontroversiell og ofte misforstått historie, om konstruksjonen bak alt.

Hvorfor kom vi opp med det og er det riktig?

Eller er det bare en idé vi burde krysse ut?

For å forstå virkelighetens sanne natur,

så vi på ting på nært hold og ble forbauset.

Vidunderlige landskaper i støvet.

Dyreparker med bisarre vesener.

Komplekse proteinroboter.

Alle av dem laget av molekylstrukturer

bestående av utallige ting som er enda mindre:

Atomer.

Vi trodde det var det siste lag med virkelighet,

helt til vi smadret dem sammen veldig hardt

og oppdaget ting som ikke kan deles lenger:

Elementære partikler.

Men så, fikk vi et problem:

De er så små at vi ikke lenger kunne se på dem.

Tenk over det: Hva er det å se?

For å se noe, trenger vi lys. En elektromagnetisk bølge.

Denne bølgen treffer overflaten av objektet

og blir reflektert tilbake og inn i øyet.

Bølgen bringer med seg informasjon fra objektet

som hjernen din bruker til å lage et bilde.

Så man kan ikke se noe uten å samhandle med det.

Å se er å berøre. En aktiv prosess, ikke en passiv en.

Dette er ikke et problem når det gjelder de fleste ting.

Men partikler er…

Men partikler er…veldig,

Men partikler er…veldig, veldig,

Men partikler er…veldig, veldig, veldig små.

Så små at de elektromagnetiske bølgene vi pleide å se er for store til å berøre dem.

Synlig lys passerer bare over dem.

Vi kan prøve å løse dette ved å skape elektromagnetiske bølger

med flere og mye mindre bølgelengder.

Men flere bølgelengder betyr mer energi.

Så når vi berører en partikkel med en bølge som har mye energi, så endres den.

Ved å se på en partikkel, endrer vi den.

Så, vi kan ikke måle elementære partikler nøyaktig.

Dette faktum er så viktig at det har et navn:

Heisenberg usikkerhetsprinsippet.

Grunnlaget for all kvantemekanikk.

Så, hvordan ser en partikkel ut?

Hva er dens natur?

Vi vet ikke.

Hvis vi virkelig ser godt etter,

så kan vi se en uklar innflytelsessfære,

men ikke selve partiklene.

Vi vet bare at de eksisterer.

Men hvis det er tilfelle, hvordan kan vi da gjøre noe vitenskap med det?

Vi gjorde hva mennesker gjør og oppfant en ny historie:

En matematisk fiksjon.

Historien om punktpartikkelen.

Vi bestemte oss for at vi skulle late som om en partikkel er et punkt i rommet.

Enhver elektron er et punkt med en viss elektrisk ladning og en viss masse.

Det er vanskelig å skille alle fra hverandre.

På denne måten kunne fysikere definere dem og beregne alle deres interaksjoner.

Dette kalles kvantefeltteori, og løste mange problemer.

Alle standardmodellene innenfor partikkelfysikk er bygget på det

og det forutser mange ting veldig bra.

Noen kvanteegenskaper av elektronen for eksempel

har blitt testet og er nøyaktig opp til

0,

0, 00

0, 000 0

0, 000 000

0, 000 000 00

0, 000 000 000 0

0, 000 000 000 000

0, 000 000 000 000 2%.

Så, mens partikler ikke er egentlig punkter,

ved å behandle dem som om de var det,

får vi et ganske godt bilde av universet.

Ikke bare var denne idéen et fremskritt for vitenskapen,

det førte også til mye fysisk teknologi som vi bruker hver dag.

Men det er ét stort problem: Tyngdekraften.

I kvantemekanikk bæres alle fysiske krefter av visse partikler.

Men ifølge Einsteins generelle relativitetsteori,

er ikke tyngdekraften en kraft som de andre i universet.

Hvis universet er et teaterstykket, så er partiklene skuespillerne, mens tyngdekraften er scenen.

For å si det enkelt: Tyngdekraften er en teori om geometri.

Geometrien av rom og tid i seg selv.

Avstander, som vi må beskrive med absolutt presisjon.

Men siden det ikke er noen måte å måle ting nøyaktig på i kvanteverdenen,

så virker ikke vår historie om tyngdekraften med vår historie om kvantemekanikk.

Når fysikere forsøkte å legge til tyngdekraften til historien ved å finne opp en ny partikkel,

så brøt matematikken deres sammen og dette er et stort problem.

Hvis vi kunne spleiset sammen tyngdekraften med kvantemekanikk og standardmodellen,

så ville vi fått teorien om alt.

Så, noen veldig smarte folk kom opp med en ny historie.

De spurte: Hva er mer komplekst enn et punkt?

En linje…eller en streng.

Strengteorien ble født.

Det som gjør strengteorien så elegant,

er at den beskriver mange forskjellige elementære partikler

som forskjellige modus for vibrasjon av strengen.

Akkurat som en fiolinstreng som vibrerer annerledes, kan gi deg mange forskjellige toner,

kan en streng gi deg forskjellige partikler.

Men aller viktigst: Dette inkluderer tyngdekraften.

Strengteorien lovet å forene alle grunnleggende krefter i universet.

Dette forårsaket mye glede og en del forventninger.

Strengteorien ble raskt til en mulig teori om alt mulig.

Dessverre kommer strengteorien…

…med mange strenger festet til den.

Mye av matematikken som innebærer en konsekvent strengteori

fungerer ikke i vårt univers med sine tre romlige dimensjoner og en tidsmessig en.

Strengteorien krever ti dimensjoner for å fungere.

Så strengteoretikere gjorde beregninger i modell utgaver av universer.

Og prøvde deretter å bli kvitt de seks ekstra dimensjonene får å beskrive vårt eget univers.

Men så langt har ingen lykkes

og ingen forutsigelser av strengteori har blitt bevist i et eksperiment.

Så, strengteorien avslørte ikke svarene om vårt univers.

Man kan hevde at i dette tilfellet

så er strengteorien egentlig ikke nyttig i det hele tatt.

Vitenskap handler om eksperimenter og forutsigelser.

Hvis vi ikke kan gjøre det, hvorfor skal vi da bruke tid på strenger?

Det handler egentlig om hvordan vi bruker det.

Fysikk er basert på mattematikk.

To pluss to er lik fire.

Dette er sant uansett hva man føler om det.

Og matematikken i strengteorien fungerer.

Derfor er strengteorien fortsatt nyttig.

Forestill deg at du vil bygge et cruiseskip,

men du har bare tegningene til en liten robåt.

Det er mange forskjeller:

Motoren, materialene og størrelsen.

Men begge deler er i bunn og grunn det samme:

Ting som flyter.

Så ved å studere robåtinstruksene,

så kan man fortsatt lære noe om hvordan å bygge et cruiseskip til slutt.

Med strengteorien kan vi prøve å svare på noen spørsmål om kvantegravitasjon

som har skapt hodebry for fysikere i flere tiår.

Som f.eks, hvordan svarte hull fungerer eller informasjonsparadoxet.

Strengteorien kan lede oss i riktig retning.

Når den brukes med denne intensjonen,

så blir strengteori et verdifullt verktøy for teoretiske fysikere

og hjelper dem med å oppdage nye aspekter innenfor kvanteverdenen

og litt vakker matematikk.

Så, kanskje historien om strengteorien ikke er teorien om alt.

Men akkurat som historien om punktpartikkelen,

kan det være en ekstremt nyttig historie.

Vi vet ennå ikke hva virkelighetens virkelige natur er,

men vi fortsetter å komme opp med historier for å prøve å finne det ut.

Men en dag…

Men en dag…forhåpentligvis…

Men en dag…forhåpentligvis…så vet vi det.

Denne videoen ble sponset av “Swiss National Science Foundation.”

og realisert med vitenskapelig råd fra Alessandro Sfondrini.