String theory and the hidden structures of the universe - Clifford Johnson

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Μετάφραση: Maria K. Επιμέλεια: Chryssa R. Takahashi

So I work on trying to understand

Εργάζομαι πάνω στην προσπάθεια κατανόησης

how the universe works at the very basic level,

του πώς το σύμπαν λειτουργεί στο πολύ βασικό επίπεδο,

the most basic level we can find.

το πιο βασικό επίπεδο που μπορούμε να βρούμε.

So, when you try in your everyday life

Όταν λοιπόν στην καθημερινή σας ζωή προσπαθείτε να βρείτε πώς λειτουργεί κάτι,

to try and work out how something works,

what you're actually doing is you're looking for

αυτό που ψάχνετε στην ουσία

what I call hidden structures.

είναι αυτό που αποκαλώ «κρυμμένες δομές».

For example, you take something like your cell phone,

Για παράδειγμα, παίρνετε το κινητό σας τηλέφωνο,

your smart phone,

το έξυπνο κινητό σας, ένα πολύπλοκο αντικείμενο,

it's a complicated object,

and you might wonder how it works.

και μπορεί να αναρωτιέστε πώς λειτουργεί.

Well, what you can do is go in

Λοιπόν, μπορείτε να το ανοίξετε και να το αποσυναρμολογήσετε.

and actually take it apart.

You'll void the warranty, but that's OK.

Θα ακυρώσετε την εγγύηση, αλλά δεν πειράζει.

And you'll go in and what you'll find

Θα το ανοίξετε και θα βρείτε ότι αποτελείται

is that it's made of tiny little electronic components.

από μικροσκοπικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα.

And those electronic components are actually moving around

Κι αυτά, στην πραγματικότητα,

κινούνται γύρω από ένα συγκεκριμένο είδος σωματιδίου, το ηλεκτρόνιο,

a certain kind of particle that we know

that's called the electron,

and that's where the name "electronics" comes from.

και να από πού παίρνουν το όνομά τους τα «ηλεκτρονικά».

So if you know the actual rules

Αν γνωρίζετε τους κανόνες του πώς να τα συναρμολογείτε

of how to put those things together,

you can actually make your smart phone

μπορείτε, στην ουσία, να φτιάξετε το κινητό σας

or you could make various other electronic devices as well.

ή και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές.

So, there are people like myself

Υπάρχουν άνθρωποι, όπως κι εγώ,

who, actually for a living, try and do this sort of thing

οι οποίοι κάνουν αυτό το πράγμα ως επάγγελμα,

not just for, say, a cell phone or its components,

όχι μόνο για ένα κινητό ή τα εξαρτήματά του,

but asking what, say, your hand is made of,

αλλά αναρωτιούνται, ας πούμε, από τι είναι φτιαγμένο το χέρι σας,

or the chair you're sitting in,

ή η καρέκλα που κάθεστε,

or the planet Earth,

ο πλανήτης Γη, ο ήλιος, τα αστέρια, ή ολόκληρο το σύμπαν.

the sun,

the stars,

the entire universe.

And so, using various kinds of instruments

Και λοιπόν, χρησιμοποιώντας ποικίλα είδη οργάνων,

and observations

και παρατηρήσεις,

and experiments,

και πειράματα,

we've been able to probe deeper and deeper over the years,

έχουμε μπορέσει να εμβαθύνουμε με τα χρόνια,

and we now know that the matter that we're made of

και να μάθουμε ότι η ύλη από την οποία αποτελούμαστε και βλέπουμε γύρω μας,

and that we see around us

is actually made of tiny little elementary particles.

είναι, στην πραγματικότητα, φτιαγμένη από μικροσκοπικά στοιχειώδη σωματίδια.

And elementary particles interact with each other

Και τα στοιχειώδη σωματίδια αλληλεπιδρούν μεταξύ τους

via the forces of nature,

μέσω των δυνάμεων της φύσης, αλλά έχουμε επίσης ανακαλύψει

but we've also discovered

that those forces of nature themselves actually operate

ότι αυτές οι δυνάμεις της φύσης μόνες τους, στην ουσία,

by exchanging elementary particles as well.

λειτουργούν παράλληλα με τα στοιχειώδη σωματίδια.

They're actually particles of force that are exchanged

Είναι σωματίδια δύναμης που εναλλάσσονται με τα σωματίδια της ύλης.

by the particles of matter.

And you may have heard this year

Και μπορεί να έχετε ακούσει φέτος ότι είχαμε μεγάλα νέα,

that there was big news,

a major announcement in this story,

μια σπουδαία ανακοίνωση σε αυτήν την ιστορία,

the Large Hadron Collider, the LHC,

ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων, ο ΜΕΑ, ένα τεράστιο πείραμα στην Ευρώπη,

a huge experiment in Europe,

has actually uncovered a Higgs boson,

έχει ανακαλύψει ένα σωματίδιο Χιγκς, και η δουλειά αυτού του σωματιδίου

and that particle's job is to interact

είναι να αλληλεπιδρά με τα διάφορα στοιχειώδη σωματίδια

with the various elementary particles

and give them the masses that we observe.

και να τους δίνει τις μάζες που παρατηρούμε.

So, this exciting picture is analogous

Οπότε, αυτή η συναρπαστική εικόνα

to the one I showed you for the cell phone.

είναι ανάλογη με αυτή που σας έδειξα για το κινητό.

We have the components

Έχουμε τα εξαρτήματα

and we have the rules of particle theory,

και τους κανόνες της θεωρίας σωματιδίων, όπως λέγεται,

as it's called,

by which these all operate

σύμφωνα με την οποία λειτουργούν και δημιουργούν τα διάφορα πράγματα.

and give rise to the various things.

Now, we actually think that we've only just

Πιστεύουμε πως απλώς ξύσαμε την επιφάνεια για να βρούμε τον κβαντικό κόσμο,

scratched the surface of finding this quantum world,

the hidden structure of our world.

την κρυφή δομή του κόσμου μας.

Let me give you three examples

Θα σας δώσω τρία παραδείγματα από τα αινίγματα στα οποία δουλεύουμε.

of the puzzles we're still working on.

So, what I did is I gathered the particles up

Μάζεψα και ένωσα τα σωματίδια σε μοτίβα που τείνουν να σχηματίζονται,

into the patterns that they tend to form,

but we don't know where those patterns come from.

αλλά δεν ξέρουμε από πού προέρχονται τα μοτίβα.

Ξέρουμε πώς να περιγράψουμε τα σωματίδια, αλλά όχι από πού προέρχονται τα μοτίβα.

We know how to describe the particles,

but we don't know where the patterns come from.

When you see patterns in science,

Όταν βλέπεις μοτίβα, κοιτάζεις για μια κρυμμένη δομή,

you look for a hidden structure,

so that's one of the things.

οπότε αυτό είναι ένα ζητούμενο.

Also, we now know that there's a huge amount

Επιπλέον γνωρίζουμε

ότι υπάρχει τεράστια ποσότητα περισσότερης ύλης εκεί έξω

more matter out there

than just the things that I was just talking about.

από απλώς τα πράγματα για τα οποία μόλις μιλούσα.

That stuff is called dark matter.

Αυτό το υλικό αποκαλείται «σκοτεινή ύλη».

We don't know what it is,

Δεν ξέρουμε τι είναι, και θα θέλαμε να το κατανοήσουμε

and we'd like to be able to get it

and experiment with it and figure out what it is.

και να πειραματιστούμε με αυτό για να διαπιστώσουμε τι είναι.

And then, the other thing I'd like to talk about

Και μετά, το άλλο που θα ήθελα να συζητήσω

is the fact that the force of gravity,

είναι το γεγονός ότι η δύναμη της βαρύτητας,

perhaps the most familiar force we know,

ίσως η πιο οικεία δύναμη που γνωρίζουμε, όταν πάμε στο κβαντικό επίπεδο,

when you get down to the quantum level,

it actually doesn't operate

βασικά δε λειτουργεί σύμφωνα με αυτούς τους κανόνες της θεωρίας σωματιδίων.

according to those rules of particle theory.

So, given that gravity is actually about the shape

Οπότε, δεδομένου ότι η βαρύτητα έχει να κάνει με το σχήμα

of space and time as Einstein taught us,

του χώρου και του χρόνου, όπως μας δίδαξε ο Αϊνστάιν,

we, in working out what the quantum story of gravity is,

δουλεύοντας πάνω στο τι είναι η κβαντική ιστορία της βαρύτητας,

which we call quantum gravity,

την οποία αποκαλούμε κβαντική βαρύτητα,

we hope to get to groups of questions like,

ελπίζουμε να φτάσουμε σε ερωτήματα:

are there particles of space and time itself

«Υπάρχουν σωματίδια χώρου και χρόνου;» «Πώς ταιριάζουν ανά μεταξύ τους;»

and how do they fit together?

What are the rules?

«Με ποιους κανόνες;»

So, this leads us to things

Αυτό μας οδηγεί σε πράγματα, όπως η μελέτη του πού ξεκίνησαν όλα,

like studying where it all began,

13.7 billion years ago,

13,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, από τη Μεγάλη Έκρηξη.

the Big Bang.

We know matter and energy

Γνωρίζουμε ότι δημιουργήθηκαν η ύλη και η ενέργεια, όπως τα ξέρουμε,

as we understand it was created,

but also, space and time itself.

αλλά επίσης, ο χώρος και ο χρόνος.

So those are the sorts of things

Οπότε, αυτά είναι πράγματα που μελετάμε σε αυτήν την αναζήτηση.

we study in this quest.

Also, we have things that are around us today,

Επιπροσθέτως, έχουμε πράγματα που είναι γύρω μας σήμερα,

such as black holes,

όπως οι μαύρες τρύπες, οι οποίες είναι πολύ σημαντικά ίχνη.

which are very important clues.

They're actually holes in space

Είναι, στην ουσία, τρύπες στο χώρο που θα θέλαμε να κατανοήσουμε.

that we'd like to understand.

Also, the newly discovered dark energy,

Επίσης, η σκοτεινή ενέργεια που ανακαλύφθηκε πρόσφατα,

which is the tendency of space

που είναι η τάση του χώρου, κατά μήκος όλου του σύμπαντος,

all through the universe to accelerate its expansion.

να επιταχύνει τη διαστολή του.

So scientists are working on these kinds of things,

Οι επιστήμονες δουλεύουν πάνω σε αυτά τα πράγματα,

trying to understand what we think is now the case

προσπαθώντας να καταλάβουν αυτό που τώρα νομίζουμε ότι ισχύει,

that there's not just hidden structures

πως δεν υπάρχουν απλώς κρυμμένες δομές ύλης και ενέργειας,

of matter and energy,

but also space and time.

αλλά επίσης χώρου και χρόνου.

So the question is, what are the rules?

Και το ερώτημα είναι: «Ποιοι είναι οι κανόνες;»

Υπάρχουν πολλές προσεγγίσεις,

And there are many approaches to this,

and one of them is one you may have heard of,

και μία που θα έχετε ακούσει

called string theory.

ονομάζεται «Θεωρία των Χορδών».

And so it is one of many approaches

Είναι μία από τις πολλές προσεγγίσεις και δεν ξέρουμε ακόμα αν είναι σωστή,

and we don't know if it's right yet,

we're not finished developing the theory,

δεν έχουμε τελειώσει την ανάπτυξη της θεωρίας,

but it's given us some really exciting, tantalizing hints.

αλλά μας έχει δώσει συναρπαστικές και υποσχόμενες ενδείξεις.

I'd like to tell you about a few of them.

Θα ήθελα να σας πω για αυτές.

So, one of them is simply that you take away

Μία είναι ότι απλά διώχνεις την ιδέα

the idea of looking for a tiny quantum particle,

ότι κοιτάζεις ένα μικροσκοπικό κβαντικό αντικείμενο,

you look instead for an extended object,

αντίθετα ένα εκτεταμένο αντικείμενο, μια χορδή, η οποία μπορεί να πάλλεται.

a string, which can vibrate.

And it actually gives you some exciting opportunities

Και μας ανοίγει ενδιαφέρουσες οδούς, επειδή θα έλεγε, για παράδειγμα,

because, for example, it would say

if we've missed that hidden structure

αν είχαμε χάσει την κρυμμένη δομή λόγω μη προσεκτικής παρατήρησης,

by not looking closely enough,

we wouldn't realize that many different kinds of particles

δε θα συνειδητοποιούσαμε ότι πολλά διαφορετικά είδη σωματιδίων

are just different vibrations of the same string,

είναι απλώς διαφορετικές δονήσεις της ίδιας χορδής,

which is a really exciting possibility

που είναι μια πραγματικά συναρπαστική πιθανότητα

and a huge simplification.

και μια τεράστια απλοποίηση.

So that's one of the ideas.

Αυτή είναι μία από τις ιδέες.

The other thing that's really exciting about string theory

Κάτι άλλο συναρπαστικό για τη θεωρία των χορδών

is that one of those particles it describes

είναι ότι ένα σωματίδιο που περιγράφει

is actually the missing quantum of gravity

είναι, ουσιαστικά, το χαμένο κβάντο βαρύτητας

that we have been trying to understand.

που προσπαθούσαμε να κατανοήσουμε.

And then the other thing is that strings actually,

Και μετά το άλλο πράγμα είναι ότι,

αντί οι χορδές να θέλουν απλώς να κινηθούν

instead of one wanting just to move in the dimensions,

the three space dimensions that we are familiar with,

στις τρεις χωρικές διαστάσεις που όλοι γνωρίζουμε,

actually seem to want to move in higher dimensions.

εντούτοις, φαίνεται να θέλουν να κινηθούν σε υψηλότερες διαστάσεις.

So we have this idea, then,

Οπότε, τι θα σήμαινε αυτή την ιδέα για τον κόσμο μας,

what would it mean for our world,

if this were anything to do with our world,

αν είχε να κάνει με τον κόσμο μας, και δεν το ξέρουμε ακόμα;

and we don't know that yet?

Here's a way that our world would arise from that.

Να ένας τρόπος που ο κόσμος μας θα εμφανιζόταν μέσω αυτής.

You would have our world,

Θα είχαμε τον κόσμο μας, και μία από τις κρυμμένες δομές

and then one of the hidden structures

would be hidden chunks in space time

θα ήταν κρυμμένα κομμάτια στο χωροχρόνο που δεν είναι ορατά,

that are not visible, those extra dimensions.

αυτές οι έξτρα διαστάσεις.

And then the various particles that we see in the world

Τα διάφορα σωματίδια που βλέπουμε στον κόσμο

would come from being vibrations of strings

θα προέκυπταν ως παλμοί χορδών,

and those patterns we saw that we can't explain

και αυτά τα παραπάνω μοτίβα που δεν μπορούσαμε να εξηγήσουμε

come from the fact that the strings can probe

προκύπτουν από τη δυνατότητα των χορδών να εισχωρούν

and feel the shape of those internal dimensions.

και να εξερευνούν το σχήμα αυτών των εσωτερικών διαστάσεων.

So, one of the things, then, is

Οπότε: «Είναι ελέγξιμο;»

can we actually test this?

This is a lovely idea, but how do we confront this

Είναι ωραία ιδέα, αλλά πώς το αντιμετωπίζουμε

with real experiments and observations

με πραγματικά πειράματα και παρατηρήσεις αφού κάνουμε επιστήμη εδώ;

because we're doing science here?

And that's the hard thing.

Και αυτή είναι η δυσκολία.

We think that the energy you need

Πιστεύουμε ότι η απαιτούμενη ενέργεια για να πάμε σε μικροσκοπικές κλίμακες,

to probe the tiny-enough scales

to see the strings if they're there,

ώστε να δούμε αν οι χορδές είναι εκεί,

is more than we can hope to get any time soon.

είναι περισσότερη από όση ελπίζουμε να έχουμε σύντομα.

But what we can do is we can look

Αλλά μπορούμε να ερευνήσουμε τις επιπτώσεις αυτών των κρυμμένων δομών

for the consequences of those hidden structures,

we can look for how those things show up in physics

και πώς αυτά τα πράγματα εμφανίζονται στη φυσική,

that we can get access to.

ώστε να μπορέσουμε να αποκτήσουμε πρόσβαση.

So, that's why we study things like

Άρα, για αυτό μελετάμε τη σκοτεινή ύλη, τις μαύρες τρύπες, τη σκοτεινή ενέργεια,

dark matter,

black holes,

dark energy,

and we also look at remnants of the early universe,

και επίσης κοιτάζουμε στα απομεινάρια του πρώιμου σύμπαντος,

the cosmic microwave background that satellites.

την Ακτινοβολία Υποβάθρου ως δορυφόρο.

And, importantly, we look for clues

Και το πιο σημαντικό είναι ότι κοιτάζουμε για ενδείξεις

from the various kinds of particle physics experiments,

από τα διάφορα είδη πειραμάτων σωματιδιακής φυσικής,

like the LHC.

όπως ο Επιταχυντής.

So, one last thing, then,

Το τελευταίο είναι κάτι νέο που συμβαίνει.

is a new thing that's been going on.

String theory may turn out to be useful

Η θεωρία των χορδών μπορεί να χρησιμεύσει σε άλλους τομείς της φυσικής.

in other areas of physics.

There are new kinds of experiments

Υπάρχουν καινούρια είδη πειραμάτων που ξεκινούν με το ηλεκτρόνιο,

that start out, say, with our friend the electron,

and actually show that in certain circumstances,

και δείχνουν ότι σε ορισμένες περιπτώσεις, τα ηλεκτρόνια αλληλεπιδρούν με τρόπο

the electrons interact in a way

that give you completely new,

που εμφανίζουν μια εντελώς καινούρια παράξενη συμπεριφορά.

weird kinds of behavior.

And there are models that show

Κάποια μοντέλα δείχνουν

that string theory's actually the best way.

πως η θεωρία των χορδών είναι ο καλύτερος τρόπος.

In some circumstances,

Σε κάποιες περιπτώσεις,

using the rules of string theory,

με τους κανόνες της θεωρίας των χορδών, μπορείς να εξηγήσεις αυτή τη συμπεριφορά.

you can actually explain that sort of behavior.

Είναι μια συναρπαστική πιθανότητα,

So this gives us an exciting possibility,

there's real experiments you can do

υπάρχουν πραγματικά πειράματα με τα ηλεκτρόνια

with these electrons

that will help us shape the rules

που θα βοηθήσουν στη διαμόρφωση των κανόνων της θεωρίας των χορδών.

for what string theory is.

And you might go,

Και μπορεί να σκεφτείτε:

"Well, OK, that's going to give us

«Εντάξει, έτσι ίσως έχουμε ένα φανταστικό νέο είδος ηλεκτρονικών

maybe some fancy new kind of electronics

that we can make a better cell phone with."

για να φτιάξουμε ένα καλύτερο κινητό».

But, what I'm saying that those rules

Αλλά εννοώ ότι αυτοί οι κανόνες μπορεί να είναι οι ίδιοι που ψάχνουμε

may actually be the same rules we're looking for

to see if string theory can help us

για να δούμε αν η θεωρία βοηθά με τις μεγαλύτερες ερωτήσεις.

with these bigger questions.

So, at the end of the day,

Οπότε, ως κατάληξη,

the hidden structures of the universe we're looking for,

οι κρυμμένες δομές του σύμπαντος που ψάχνουμε,

may, one day, be right under our noses.

μπορεί, μια μέρα, να είναι μπροστά στα μάτια μας.

Thank you.

Σας ευχαριστώ.

(Χειροκρότημα)