Видео

Транскрипт

Каква је права природа универзума?

Да би одговорили на ово питање

људи су измислили приче како би описали свет.

Ми испитујемо наше приче и учимо шта да задржимо, а шта да одбацимо.

Али, што више сазнајемо,

то наше приче постају све сложеније и чудније.

Неке од њих чак толико

да је стварно тешко сазнати о чему се заправо ради.

Попут теорије струна.

Чувена, спорна и често погрешно схваћена прича

о природи свега.

Зашто смо је смислили и да ли је тачна?

Или се ради само о замисли коју би требало да одбацимо?

Како бисмо схватили праву природу стварности,

погледали смо ствари изблиза и задивили се.

Чудесни крајолици у прашини

зоолошки вртови чудноватих створења,

сложени беланчевински роботи.

Сви су они направљени од структура молекула

састављених од небројивих још мањих ствари:

атома.

Мислили смо да су они последњи слој стварности,

све док их нисмо врло јако сударили

и открили ствари које се више не могу поделити:

Елементарне честице.

Али сада смо имали потешкоћу:

Оне су тако мале да их више не можемо гледати.

Размислите о томе: Шта је гледање?

Да бисмо нешто видели треба нам светлост, електромагнетни талас.

Овај талас удара о површину ствари

и одбија се од ње у ваше око.

Талас носи информације од предмета

које ваш мозак користи за стварање слике.

Дакле, не можете видети нешто а да некако не међудејствујете са тим.

Гледати је додиривати - активан процес а не пасиван.

То није потешкоћа са већином ствари.

Али честице су

Али честице су врло,

Али честице су врло, врло,

Али честице су врло, врло, врло мале.

Тако мале да су електромагнетски таласи које смо употребили да би видели

превелики да би их додирнули.

Видљива светлост само пролази преко њих.

Можемо покушати решити ово стварањем електромагнетних таласа

са више много мањих таласних дужина.

Али више таласних дужина значи више енергије.

Дакле, када додирнемо честицу са таласом који има пуно енергије

он је мења.

Гледањем у честицу ми је мењамо.

Дакле, не можемо прецизно мерити елементарне честице.

Ова чињеница је тако важна да има назив:

Хајзенбергов принцип неодређености.

Основа свеколике квантне физике.

Дакле, како онда изгледа честица?

Каква је њена природа?

Не знамо.

Ако се стварно потрудимо

можемо видети замућену сферу утицаја,

али не и саме честице.

Само знамо да постоје.

Али, ако је то случај,

како можемо да употребимо икакву науку на њима?

Урадили смо оно што људи раде и изумели нову причу:

Математичка фантастика.

Прича о честичној тачки.

Одлучили смо да се претварамо да је честица тачка у свемиру.

Сваки електрон је тачка са одређеним електричним набојем и одређеном масом.

Сви се не разликују једни од других.

На тај начин би физичари могли да их дефинишу

и израчунају све њихове интеракције.

Ово је названо теоријом квантног поља, и решено је пуно проблема.

На њој су изграђени сви стандардни модели физике честица

и врло добро предвиђа много ствари.

Неке квантне особине електрона, на пример,

су тестиране и тачне су до

0,

0,00

0,0000

0,000000

0,00000000

0,0000000000

0,000000000000

0,0000000000002%.

Дакле, иако честице нису стварно тачке,

третирајући их као да јесу,

добијамо прилично добру слику о универзуму.

Ова идеја није само унапредила науку,

такође довело и до пуно реалних технологија које свакодневно користимо.

Али постоји велики проблем:

Гравитација.

У квантној механици све физичке силе преносе одређене честице.

Али према Ајнштајновој општој релативности,

гравитација није сила као остале у свемиру.

Ако је свемир представа,

честице су глумци,

али гравитација је позорница.

Једноставно речено, гравитација је теорија геометрије.

Геометрија самог простора.

Даљина које треба описати са апсолутном прецизношћу.

Али пошто нема начина да прецизно измеримо ствари у квантном свету,

наша прича о гравитацији не сарађује с нашом причом о квантној физици.

Када су физичари покушали да додају гравитацију причи измишљајући нову честицу,

њихова математика се распала

и то је велики проблем.

Ако би могли удати гравитацију за квантну физику и стандардни модел,

имали бисмо теорију о свему.

Дакле, веома паметни људи дошли су до нове приче.

Питали су: Шта је сложеније од тачке?

Линија.

Линија или струна.

Рођена је теорија струна.

Оно што чини теорију струна тако елегантном

је то што описује многе различите елементарне честице

као различите начине титрања струне.

Баш као што виолинска струна која титра различито може да вам да много различитих нота,

струна вам може дати различите честице.

Најважније, ово укључује и гравитацију.

Теорија струја је обећавала да ће објединити све основне силе универзума.

Ово је изазвало огромно узбуђење и помаму.

Теорија струна је брзо завршила у могућу теорију о свему

Нажалост, теорија струна долази

са великим бројем прикачених струна.

Велики део математике који укључује конзистентну теорију струна

не функционише у нашем универзуму са своје три просторне и једном временском димензијом.

Теорија струна захтева десет димензија како би радила.

Дакле, теоретичари струна су обавили прорачуне у моделним универзумима.

И онда покушали решити се још шест додатних димензија и описати наш универзум.

Али до сада нико није успео

и никакво предвиђање теорије струна није доказано у покусу.

Дакле, теорија струна није открила природу нашег универзума.

Неко би могао рећи да у овом случају

теорија струна заиста уопште није корисна.

Суштина науке су експерименти и предвиђања.

Ако их не можемо чинити,

зашто бисмо се бактали са струнама?

Стварно је све у томе како је користимо.

Физика је заснована на математици.

Два плус два чине четири.

Ово је истина, без обзира на то шта ви мислите о томе.

А математика у теорији струна ради.

Због тога је теорија струна и даље корисна.

Замислите да желите саградити брод за крстарења,

али имате само нацрте за мали чамац за веслање.

Постоји много разлика:

мотор,

мотор, материјали,

мотор, материјали, размера.

Али обе ствари су у основи исте:

Ствари које плутају.

Дакле, проучавањем нацрте чамца за веслање,

и даље можете научити нешто о томе како на крају изградити брод за крстарење.

Уз теорију струна

можемо покушати да одговоримо на нека питања о квантној гравитацији

која су десетлећима збуњивала физичаре.

На пример, како раде црне рупе

или информациони парадокс.

Теорија струна може нам показивати у правом смеру.

Када се користи у овом духу,

теорија струна постаје драгоцено оруђе за теоретске физичаре

и помаже им да открију нове аспекте квантног света

те неке лепе математичке прорачуне.

Дакле, можда прича о теорији струна

није теорија свега.

Али, баш као и прича о честичној тачки,

може бити изузетно корисна прича.

Још не знамо шта је права природа стварности,

али ћемо наставити смишљати приче како бисмо покушали сазнати.

Све док једног дана,

Све док једног дана, надамо се

Све док једног дана, надамо се, не сазнамо.

Овај видео-запис је подржала Swiss National Science Foundation

и остварен је уз научно саветовање Алесандра Сфондринија.