Video

Transcriere

Care este natura universului?

Pentru a răspunde la această întrebare,

oamenii au început să creeze povești pentru a descrie lumea.

Noi ne testăm poveștile și învătăm ce să păstrăm si ce să lăsăm deoparte.

Dar pe măsura ce învățăm,

poveștile nostre devin din ce în ce mai ciudate și complicate.

Unele dintre ele atât de mult,

încât e greu să știm despre ce sunt de fapt.

Un exemplu este Teoria Coardelor (string theory).

O poveste faimoasă, controversată, și adesea neînțeleasă,

despre natura tuturor lucrurilor.

De ce am creat această poveste, și este ea corectă?

Sau e doar o idee de care ar trebui să scăpăm?

Pentru a înțelege adevărata natură a realității,

ne-am uitat la lucruri îndeaproape, și am fost uimiți.

Am văzut peisaje minunate în praf,

întregi grădini zoologice de creaturi bizare,

roboți din proteine complexe.

Toate compuse din structuri de molecule

care la rândul lor sunt compuse din o număr fără sfârșit de lucruri mai mici:

Atomi.

Am crezut că ei sunt stratul final al realității,

până când i-am ciocnit între ei foarte puternic

și am descoperit lucruri care nu mai pot fi divizate:

Particulele elementare.

Dar acum s-a ivit o problemă:

Aceste particule sunt atât de mici încât nu le mai putem vedea.

Hai să ne gândim puțin: ce este vederea?

Pentru a vedea ceva, avem nevoie de lumină, o undă electromagnetică.

Această undă se lovește de suprafața lucrului

și este reflectată înapoi în ochiul tău.

Unda transportă informație de la obiect

pe care creierul tău o folosește să creeze o imagine.

Așadar, nu poți vedea ceva fără a interacționa cumva cu acel lucru.

A vedea înseamnă a atinge, un proces activ, nu unul pasiv.

Aceasta nu este o problemă cu cele mai multe lucruri.

Dar particulele sunt foarte, foarte, foarte mici.

Atât de mici încât undele electromagnetice pe care le foloseam ca să vedem

sun mult prea mari pentru a le atinge.

Lumina vizibilă trece peste ele.

Putem încerca să rezolvăm această problemă prin a crea unde electromagnetice

cu mai multe și mult mai mici lungimi de unde.

Dar mai multe lungimi de unde reprezintă mai multă energie.

Așadar, când atingem o particulă cu o undă care are foarte multă energie

aceasta o alterează.

Alterăm particula prin faptul că ne uităm la ea.

Așadar, nu putem măsura particulele elementare cu precizie.

Acest fapt este atât de important încât are și un nume

Principiul de incertitudine al lui Heisenberg.

Baza întregii fizici cuantice.

Așadar, atunci cum arată o particulă?

Ce este în natura acesteia?

Nu știm.

Dacă ne uităm foarte atent,

putem vedea o sferă încețoșată de influență

dar nu particulele în sine.

Doar știm că există.

Dar dacă acesta este cazul,

cum putem să facem ceva științific cu ele?

Am făcut ceea ce fac toți oamenii și am inventat o noua poveste:

O ficțiune matematică.

Povestea particulei punct.

Am decis că ne vom preface că o particulă este un punct în spațiu.

Orice electron este un punct cu o anumită încărcătura electrică și o anumită masă.

Toți sunt imperceptibili unul de celălalt.

În acest fel fizicienii îi puteau defini

și calcula toate interacțiunile acestora.

Acest lucru se numește Teoria Cuantică a Câmpurilor, și a rezolvat o mulțime de probleme.

Tot modelul standard al fizicii particulelor este construit pe această teorie

și prezice o mulțime de lucruri foarte bine.

De exemplu, unele proprietăți cuantice ale electronului

au fost testate cu o acuratețe de

0,0000000000002 %.

Așadar, chiar dacă particulele nu sunt în realitate puncte,

tratându-le ca și cum ar fi,

putem obține o imagine foarte buna a universului.

Nu doar că această idee a avansat știința,

dar a și dus la o bună parte din tehnologia pe care o folosim în fiecare zi.

Dar apare o problemă mare:

gravitația.

În mecanica cuantică, toate forțele fizice sunt transportate de anumit particule.

Dar conform relativității generale a lui Einstein,

gravitația nu este o forță precum celelalte din Univers.

Dacă Universul ar fi o piesă de teatru,

particulele ar fi actorii,

dar gravitația ar fi scena.

În cuvinte simple, gravitația este o teorie geometrică.

Geometria spațiului și a timpului.

A distanțelor, pe care avem nevoie să le descriem cu o precizie absolută.

Dar de vreme ce nu există niciun mod de a măsura precis lucrurile în lumea cuantică,

povestea noastră a gravitației nu se potrivește cu povestea noastră despre fizica cuantică.

Când fizicienii au încercat să adauge gravitația în poveste inventând o nouă particulă,

matematica lor nu a mai funcționat

iar aceasta este o mare problemă.

Dacă am putea căsători gravitatea cu fizica cuantică și cu modelul standard,

am avea teoria tuturor lucrurilor.

Astfel, oamenii foarte deștepți au creat o nouă poveste.

Aceștia s-au întrebat: Ce este mai complex decât un punct?

O linie -

Sau o coardă.

Așa s-a născut Teoria Coardelor.

Ce face această teorie atât de elegantă,

este faptul că descrie multe particule elementare diferite

ca moduri diferite de vibrație într-o coardă.

Precum coarda unei viori care vibrează diferit poate să ofere diferite note,

o coardă poate să ofere diferite particule

care cel mai important, conțin și gravitatea.

Teoria Coardelor a promis să unifice toate forțele fundamentale ale Universului.

Acest lucru a cauza foarte multă încântare și anticipare.

Teoria Coardelor a absolvit în scurt timp la o posibilă teorie a tuturor lucrurilor.

Din păcate, Teoria Coardelor vine

cu o grămadă de condiții.

O bună parte din matematica care implică o Teorie a Coardelor consistentă

nu funcționează în Universul nostru cu cele 3 dimensiuni ale sale spațiale și o singură dimensiuni temporală.

Teoria Coardelor are nevoie de 10 dimensiuni pentru a funcționa.

Astfel, teoreticienii au făcut calcule în universuri modelate

și apoi au încercat să scape de 6 dimensiuni și să descrie propriul nostru Univers

dar până acum nimeni nu a reușit,

și nicio predicție a Teoriei Coardelor nu a fost dovedită experiemental.

Așadar, Teoria Coardelor nu a dezvăluit natura Universului nostru.

Cineva ar putea să argumenteze că în acest caz

Teoria Coardelor nu este utilă deloc.

Știința presupune experimente și predicții.

Dacă nu putem să facem aceste 2 lucruri,

de ce ar trebui să ne pierdem timpul cu coarde?

Totul este în cum o folosim.

Fizica se bazează pe matematică.

Doi plus doi fac patru.

Acest lucru este adevărat indiferent ce părere ai tu despre el.

Iar matematica din Teoria Coardelor funcționează.

De asta Teoria Coardelor este încă folositoare.

Imaginează-ți că vrei să construiești o navă de croazieră,

dar nu ai planuri decât pentru o barcă cu vâsle.

Există foarte multe diferențe între cele 2:

motorul,

materialele,

scala.

Dar amândouă lucrurile sunt, fundamental, la fel:

lucruri care plutesc.

Așadar, studiind planurile pentru barca cu vâsle,

poți să înveți ceva despre cum să construiești în cele din urmă o navă de croazieră.

Prin intermediul Teoriei Coardelor,

putem încerca să să răspundem la acele întrebări despre fizica cuantică

care i-au încurcat pe fizicieni decenii întregi:

cum funcționează găurile negre,

sau paradoxul informației.

Teoria Coardelor ar putea să ne îndrepte în direcția corectă.

Folosită în acest mod,

Teoria Coardelor devine o unealtă prețioasă pentru fizicienii teoretici

și îi poate ajuta să descopere noi aspecte ale lumii cuantice

și o matematică frumoasă.

Așadar, poate că povestea Teoriei Coardelor

nu este teoria tuturor lucrurilor,

dar precum povestea particulelor punct,

aceasta poate fi o poveste foarte utilă.

Încă nu știm care este adevărata natură a lucrurilor,

dar putem să continuăm să creem povești, ca să încercăm o descoperim.

Până într-o zi,

când poate, o vom descoperi.

Acest video este susținut de Fundația Națională pentru Știință din Elveția

și realizat sub îndrumarea științifică a lui Alessandro Sfondrini.