Making sense of string theory | Brian Greene

المترجم: Fady Alshaar المدقّق: Anwar Dafa-Alla

In the year 1919,

في العام 1919،

a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza

اقترح عالم رياضيات ألماني مغمور يدعى تيودور كلوتزة

suggested a very bold and, in some ways, a very bizarre idea.

اقترح فكرة غاية في الجرأة، و بالأصح، غاية في الغرابة.

He proposed that our universe

اقترح أن كوننا هذا

might actually have more than the three dimensions

قد يحتوي على ما هو أكثر من الأبعاد الثلاثة

that we are all aware of.

التي ندركها جميعنا.

That is in addition to left, right, back, forth and up, down,

أبعاد أخرى تضاف الى الأبعاد المألوفة، طول، عرض، ارتفاع،

Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space

اقترح كلوتزة بأنه ربما يكون ثمة أبعاد إضافية للمكان

that for some reason we don't yet see.

و لسبب ما لا نراها بعد.

Now, when someone makes a bold and bizarre idea,

الأن، عندما يقوم شخص بطرح فكرة جريئة و غريبة،

sometimes that's all it is -- bold and bizarre,

أحيانا تكون هذه هي -- مجرد فكرة جريئة و غريبة،

but it has nothing to do with the world around us.

و لكن لا علاقة لها بالعالم من حولنا.

This particular idea, however --

و لكن، هذه الفكرة، بالتحديد --

although we don't yet know whether it's right or wrong,

وبالرغم من أننا لانعلم بعد مدى صحتها،

and at the end I'll discuss experiments which, in the next few years,

وفي نهاية المحاضرة، سأناقش تجربة علمية، و التي من المحتمل أن تثبت

may tell us whether it's right or wrong --

فيما إذا كانت هذه الفكرة صحيحة أم لا في غضون السنوات القادمة --

this idea has had a major impact on physics in the last century

إلا أن لهذه الفكرة أبلغ التأثير في الفيزياء خلال القرن الأخير

and continues to inform a lot of cutting-edge research.

و لازالت تكشف الكثير من خلال الأبحاث الدقيقة الجارية.

So, I'd like to tell you something about the story of these extra dimensions.

لذلك أود أن أخبركم شيئا عن قصة هذه الأبعاد الإضافية.

So where do we go?

أذن أين نمضي؟

To begin we need a little bit of back story. Go to 1907.

كبداية، لابد من معرفة القليل عن خلفية هذه القصة. بالعودة إلى العام 1907.

This is a year when Einstein is basking in the glow

حيث كان أينشتاين يتوهج شهرة

of having discovered the special theory of relativity

لإكتشافه النظرية النسبية الخاصة

and decides to take on a new project,

و قراره أن يواصل تقدمه في مشروع جديد --

to try to understand fully the grand, pervasive force of gravity.

في محاولة منه لفهم القوى الشاملة و النافذة للجاذبية.

And in that moment, there are many people around

في تلك المرحلة، كان هنالك الكثير ممن

who thought that that project had already been resolved.

إعتقد بأن المشروع قد إكتمل و حلت المعضلة.

Newton had given the world a theory of gravity in the late 1600s

فقد قام العالم نيوتن بوهب العالم نظريته في الجاذبية في أواخر 1600

that works well, describes the motion of planets,

حيث كانت النظرية أنذاك ممتازة، في شرحها لحركة الكواكب،

the motion of the moon and so forth,

لحركة القمر و غيرها،

the motion of apocryphal of apples falling from trees,

لحركة سقوط التفاح من على الأشجار، المشكوك في صحتها

hitting people on the head.

مصطدمة برؤوس الناس.

All of that could be described using Newton's work.

كل ذلك تم شرحه باستخدام نظرية نيوتن في الجاذبية.

But Einstein realized that Newton had left something out of the story,

و لكن أينشتاين أدرك أن نيوتن قد أغفل شيئا في نظريته،

because even Newton had written

لأنه حتى نيوتن نفسه كان قد كتب

that although he understood how to calculate the effect of gravity,

أنه و بالرغم من فهمه لكيفية حساب تأثير الجاذبية،

he'd been unable to figure out how it really works.

إلا كان غير قادر على فهم كيفية عملها فعلا.

How is it that the Sun, 93 million miles away,

كيف للشمس، التي تبعد 93 مليون ميل عن الأرض،

[that] somehow it affects the motion of the Earth?

أن تؤثر في حركة هذه الأخيرة؟

How does the Sun reach out across empty inert space and exert influence?

كيف لتأثير الشمس أن يصل بعيدا، عبر فضاء فارغ و خال، ليطبع تأثيره هناك؟

And that is a task to which Einstein set himself --

و هذه هي المهمة التي خصص أينشتاين نفسه لأجلها --

to figure out how gravity works.

ليدرك حقيقة عمل الجاذبية.

And let me show you what it is that he found.

دعوني هنا أريكم ما توصل إليه أينشتاين.

So Einstein found

إكتشف أينشتاين

that the medium that transmits gravity is space itself.

بأن الوسط الذي ينقل قوة الجاذبية هو الفراغ نفسه.

The idea goes like this:

الفكرة تبدو كما يلي:

imagine space is a substrate of all there is.

تخيل أن الفراغ هو عبارة عن طبقات يتواجد عليها كل شي في الكون.

Einstein said space is nice and flat, if there's no matter present.

حيث قال أينشتاين بأن الفضاء مستو و أملس، في غياب وجود المادة.

But if there is matter in the environment, such as the Sun,

و لكن في وجود جسم مادي في المحيط، كالشمس،

it causes the fabric of space to warp, to curve.

فإنها تسبب إنحناء و تقوسا في الفراغ .

And that communicates the force of gravity.

و هذا ما يجعل الجاذبية تمتد في الفراغ.

Even the Earth warps space around it.

حتى أن الأرض تحني الفراغ حولها.

Now look at the Moon.

الآن أنظر إلى القمر.

The Moon is kept in orbit, according to these ideas,

حسب هذه الأفكار، فإن القمر أسير في مدار،

because it rolls along a valley in the curved environment

لأنه يتدحرج في واد محفور في البنيان المقوس المنحني

that the Sun and the Moon and the Earth can all create by virtue of their presence.

و الذي تشكل بسبب وجود الشمس و القمر و الأرض في الفراغ.

We go to a full-frame view of this.

لننتقل إلى إطار المشهد كاملا.

The Earth itself is kept in orbit

الأرض نفسها أسيرة في مدار

because it rolls along a valley in the environment that's curved

لأنها تتبع تقعرا في الفراغ

because of the Sun's presence.

بسبب تواجد الشمس.

That is this new idea about how gravity actually works.

و بهذا، تكون هذه هي الفكرة الجديدة عن كيفية عمل الجاذبية.

Now, this idea was tested in 1919 through astronomical observations.

هذه الفكرة إختبرت عام 1919 من خلال الرصودات الفلكية.

It really works. It describes the data.

و هي صحيحة فعلا، حيث أوضحت البيانات.

And this gained Einstein prominence around the world.

و هذا ما أكسب أينشتاين الشهرة حول العالم.

And that is what got Kaluza thinking.

و هذا ما استرعى إهتمام كلوتزة.

He, like Einstein, was in search of what we call a unified theory.

فقد كان كلوتزة كما كان أينشتاين، منهمكا في البحث بما نسميها "نظرية الحقل الموحد."

That's one theory

و هي عبارة عن نظرية واحدة جامعة

that might be able to describe all of nature's forces from one set of ideas,

من المحتمل أن تكون قادرة على وصف جميع القوى في الطبيعة من خلال مجموعة من الأفكار،

one set of principles, one master equation, if you will.

مجموعة واحدة من المبادئ، أو من خلال معادلة رئيسية واحدة، إذا كنتم ترغبون بهذه التسمية.

So Kaluza said to himself,

لذلك، فقد قال كلوتزة في قرارة نفسه،

Einstein has been able to describe gravity

أينشتاين استطاع شرح الجاذبية

in terms of warps and curves in space --

بوصف الفراغ بنيان قابل للتعقر و الإنحناء --

in fact, space and time, to be more precise.

في الواقع الفراغ المكاني الزماني، توخيا للدقة.

Maybe I can play the same game with the other known force,

يمكن أن أعزف على نفس الوتر، فيما يتعلق بالقوة الأخرى المعروفة،

which was, at that time, known as the electromagnetic force --

والتي، كانت تعرف حينذاك، بالقوة الكهرومغناطيسية --

we know of others today, but at that time

نحن نعلم بوجود قوى أخرى الآن، و لكن في ذلك الوقت

that was the only other one people were thinking about.

كانت تلك القوة الوحيدة التي استرعت إهتمام الناس.

You know, the force responsible for electricity

تعلمون، أن هذه القوة هي المسؤولة عن التجاذب الكهربائي

and magnetic attraction and so forth.

و المغناطيسي و إلى ما هنالك.

So Kaluza says, maybe I can play the same game

و لذلك قال كلوتزة قد أمضي على نفس المنوال

and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.

لأصف القوة الكهرومغناطيسية على شكل تقعر و انحناء.

That raised a question: warps and curves in what?

ما يبرز سؤالا هنا: في أي وسط سيكون هذا التقعر و الإنحناء؟

Einstein had already used up space and time,

أينشتاين كان قد استخدم الفضاء الزمكاني مسبقا،

warps and curves, to describe gravity.

على شكل إنحناء و تقعر، لشرح الجاذبية.

There didn't seem to be anything else to warp or curve.

لايبدو أن ثمة وسط آخر لينحني و يتقعر.

So Kaluza said, well, maybe there are more dimensions of space.

لذلك فقد قال كلوتزة، حسن، ربما يوجد أبعاد إضافية أكثر للفراغ.

He said, if I want to describe one more force,

حيث قال: إن كنت أريد شرح قوة إضافية أخرى،

maybe I need one more dimension.

ربما أحتاج لبعد إضافي آخر.

So he imagined that the world had four dimensions of space, not three,

لذلك، فقد تخيل أن الفراغ له أربعة أبعاد، لا ثلاثة،

and imagined that electromagnetism was warps and curves

و تخيل أن القوة الكهرومغناطيسية ما هي إلا إنحناء و تقعر

in that fourth dimension. Now here's the thing:

في ذلك البعد الرابع. و هنا المهم:

when he wrote down the equations describing warps and curves

عندما قام باستنتاج المعادلة التي تصف هذا الإنحناء و التقعر

in a universe with four space dimensions, not three,

في كون ذو أربعة أبعاد، و ليس ثلاثة،

he found the old equations that Einstein had already derived in three dimensions --

حصل على المعادلة القديمة التي إشتقها أينشتاين مسبقا، في الأبعاد الثلاثة --

those were for gravity --

و التي خصصت للجاذبية --

but he found one more equation because of the one more dimension.

ولكنه حصل على معادلة إضافية بسبب البعد الإضافي الآخر،

And when he looked at that equation,

و حالما نظر إلى المعادلة.

it was none other than the equation

أدرك أنها لم تكن إلا تلك المعادلة

that scientists had long known to describe the electromagnetic force.

التي عرفها العلماء لفترة طويلة، و التي تصف القوة الكهرومغناطيسية.

Amazing -- it just popped out.

مدهش -- كيف انبثقت بتلك الطريقة.

He was so excited by this realization

و قد كان شديد الحماس بهذا الإكتشاف

that he ran around his house screaming, "Victory!" --

لدرجة أنه أخذ يجوب منزله راكضا، مصيحا "وجدتها!" --

that he had found the unified theory.

لعلمه بأنه إكتشف نظرية المجال الموحد.

Now clearly, Kaluza was a man who took theory very seriously.

من الواضح، أن كلوتزة كان رجلا نظريا بحتا.

He, in fact --

في الواقع --

there is a story that when he wanted to learn how to swim,

هنالك قصة تروى عنه، أنه عندما أراد أن يتعلم السباحة،

he read a book, a treatise on swimming --

قام بقراءة كتاب، مقالة في السباحة --

(Laughter)

(ضحك)

-- then dove into the ocean.

-- و من ثم غطس في المحيط.

This is a man who would risk his life on theory.

هذا نوع من الأشخاص الذين يعتمدون على النظريات في حياتهم.

Now, but for those of us who are a little bit more practically minded,

و لكن بالنسبة للبعض منا ذوي التفكير العملي فإن،

two questions immediately arise from his observation.

سؤالين سيطرحان مباشرة نتيجة هذه المقاربة.

Number one: if there are more dimensions in space, where are they?

السؤال الأول: إن كان بالفعل ثمة أبعاد أكثر، فأين هي؟

We don't seem to see them.

لا يبدو أننا قادرين على رؤيتها.

And number two: does this theory really work in detail,

و السؤال الثاني: هل هذه النظرية تتحقق فعلا عندما يتم تطبيقها على أرض الواقع،

when you try to apply it to the world around us?

عندما نحاول إسقاطها على العالم من حولنا؟

Now, the first question was answered in 1926

السؤال الأول تمت الإجابة عليه في عام 1926

by a fellow named Oskar Klein.

من قبل زميل يدعى أوسكار كلاين.

He suggested that dimensions might come in two varieties --

حيث أشار بأن الأبعاد يكمن أن تتشكل في نمطين مختلفين --

there might be big, easy-to-see dimensions,

إذ هنالك أبعاد كبيرة، و التي تسهل رؤيتها،

but there might also be tiny, curled-up dimensions,

و من جهة أخرى هنالك أبعاد غاية في الضآلة، ملتوية ملتفة على بعضها،

curled up so small, even though they're all around us,

ملتفة بشكل دقيق جدا، و بالرغم من أنها حولنا في كل مكان،

that we don't see them.

إلا أننا لا نستطيع رؤيتها.

Let me show you that one visually.

دعوني أوضح لكم هذا الأمر بصريا.

So, imagine you're looking at something

تخيلوا أنكم تنظرون إلى جسم ما

like a cable supporting a traffic light.

كالسلك الذي يدعم إشارة المرور الضوئية.

It's in Manhattan. You're in Central Park -- it's kind of irrelevant --

في منطقة منهاتن، أنت في (سنترال بارك) -- خرجنا من الموضوع قليلا --

but the cable looks one-dimensional from a distant viewpoint,

و لكن هذا السلك يبدو أحادي البعد من المسافة التي ننظر إليه،

but you and I all know that it does have some thickness.

و لكن أنت و أنا جميعنا نعلم أن هذا السلك له سماكة.

It's very hard to see it, though, from far away.

من الصعوبة بمكان رؤيتها، من هذه المسافة البعيدة.

But if we zoom in and take the perspective of, say,

و لكن إن توجهنا مقتربين منه، لرؤيته من وجهة نظر، لنقل،

a little ant walking around --

نملة صغيرة تتجول في محيط السلك --

little ants are so small that they can access all of the dimensions --

النملات صغيرات الحجم جدا لدرجة أنه بمقدورها الوصول لجميع الأبعاد --

the long dimension,

البعد الكبير (الطولي)،

but also this clockwise, counter-clockwise direction.

و أيضا البعد الصغير (الملتف)، ذو الإتجاه الدوراني، مع أو بعكس إتجاه عقارب الساعة.

And I hope you appreciate this.

و أتمنى أن تقدروا هذا الذي ترون.

It took so long to get these ants to do this.

فقد استغرق منا الكثير من الوقت لدفع هذه النملات للقيام بذلك.

(Laughter)

(ضحك)

But this illustrates the fact that dimensions can be of two sorts:

و لكن ما رأيتموه يوضح حقيقة أن الأبعاد يمكن أن تكون ذات نوعين:

big and small. And the idea that maybe the big dimensions around us

كبيرة و صغيرة. و الفكرة المطروحة هنا أن الأبعاد الكبيرة حولنا ربما

are the ones that we can easily see,

تكون الأبعاد التي يسهل علينا رؤيتها،

but there might be additional dimensions curled up,

و لكن ربما يوجد أبعاد إضافية أخرى ملتوية و ملتفة،

sort of like the circular part of that cable,

كنوع ذلك البعد الدوراني الملتف للسلك،

so small that they have so far remained invisible.

و هي غاية في الضآلة إلى درجة أنها بقيت حتى الآن غير مرئية.

Let me show you what that would look like.

دعوني أريكم كيف قد تبدو عليه هذه الأبعاد.

So, if we take a look, say, at space itself --

إذن، إن ألقينا نظرة، لنقل، على الفضاء المكاني نفسه --

I can only show, of course, two dimensions on a screen.

بالطبع، يمكنني أن أريكم عرضا، على شاشة ذات بعدين.

Some of you guys will fix that one day,

بعضكم سوف يطور تقنية لتجاوز هذا الأمر يوما ما،

but anything that's not flat on a screen is a new dimension,

و لكن كل ما هو ليس بمسطح على الشاشة يعد بعدا جديدا،

goes smaller, smaller, smaller,

البعد يصغر، و يصغر، و يصغر،

and way down in the microscopic depths of space itself,

و في النهاية، في عمق سحيق شديد الضآلة و الصغر في الفراغ نفسه --

this is the idea,

تبدو الفكرة على النحو التالي:

you could have additional curled up dimensions --

يمكن أن يكون هنالك أبعاد إضافية ملتوية.

here is a little shape of a circle -- so small that we don't see them.

هنا شكل دائري صغير -- و هذه الأبعاد شديدة الصغر لدرجة أنها مستعصية على الرؤية.

But if you were a little ultra microscopic ant walking around,

و لكن إن بدونا على شكل نملة شديدة الضآلة تتجول في المكان،

you could walk in the big dimensions that we all know about --

فسيكون بقدورنا أن نتجول في البعد الكبير الذي ندركه جميعنا --

that's like the grid part --

و الذي يبدو هنا في الجزء المخطط --

but you could also access the tiny curled-up dimension

و لكنك أيضا سيكون بمقدورك الوصول إلى البعد الملتف الصغير

that's so small that we can't see it with the naked eye

و الذي لايمكن رؤيته لا بالعين المجردة لضآلة حجمه

or even with any of our most refined equipment.

و لا حتى بأدق الأجهزة التي نستخدمها الآن.

But deeply tucked into the fabric of space itself,

و لكن ما إن نبحر عمقيقا في النسيج المكاني الفراغي نفسه،

the idea is there could be more dimensions, as we see there.

فإن الفكرة تقول بإمكانية وجود أبعاد إضافية، كما لاحظنا.

Now that's an explanation

هذا شرح

about how the universe could have more dimensions than the ones that we see.

لكيفية أن الكون قد يحتوي على أبعاد إضافية أكثر مما نراه.

But what about the second question that I asked:

و لكن ماذا بشأن السؤال الثاني الذي طرحته:

does the theory actually work

هل تتحقق هذه النظرية فعلا

when you try to apply it to the real world?

عندما نحاول تطبيقها على أرض الواقع؟

Well, it turns out that Einstein and Kaluza and many others

حسنا، هذا يعود بنا إلى عصر أينشتاين و كلوتزة و غيرهم الكثير

worked on trying to refine this framework

حيث عملوا جاهدين على بلورة هذه الرؤية

and apply it to the physics of the universe

و تطبيقها على الفيزياء الكونية

as was understood at the time, and, in detail, it didn't work.

كما كانت مفهومة في ذلك العصر، و لكنها لم تتحقق فعلا في تفاصيلها.

In detail, for instance,

في تفاصيلها، على سبيل المثال،

they couldn't get the mass of the electron

لم يتمكن العلماء من الحصول على كتلة الإلكترون

to work out correctly in this theory.

بما ينسجم مع هذه النظرية.

So many people worked on it, but by the '40s, certainly by the '50s,

و العديد قد حاول العمل على هذه النظرية، و لكن مع الأربعينات، تحديدا الخمسينات من القرن الماضي،

this strange but very compelling idea

فإن هذه النظرية الغريبة و المتحدية

of how to unify the laws of physics had gone away.

عن كيفية توحيد قوانين الفيزياء قد ذهبت أدراج الرياح.

Until something wonderful happened in our age.

إلى أن حصل شيء رائع في زماننا.

In our era, a new approach to unify the laws of physics

في عصرنا، فإن مقاربة جديدة لتوحيد قوانين الفيزياء

is being pursued by physicists such as myself,

تم السعي وراءها من قبل فيزيائين من أمثالي،

many others around the world,

و من أمثال آخرين من أنحاء المعمورة،

it's called superstring theory, as you were indicating.

تسمى نظرية الأوتار الفائقة.

And the wonderful thing is that superstring theory

و المدهش في الموضوع أن نظرية الأوتار الفائقة

has nothing to do at first sight with this idea of extra dimensions,

و من النظرة الأولى لا علاقة لها بفكرة الأبعاد الإضافية،

but when we study superstring theory,

و لكن ما أن ندرس نظرية الأوتار الفائقة،

we find that it resurrects the idea in a sparkling, new form.

حتى نجد أنها تبعث من جديد فكرة هذه الأبعاد و لكن بشكل جديد متألق.

So, let me just tell you how that goes.

لذلك اسمحوا لي أن أسرد لكم كيف تتبلور هذه النظرية.

Superstring theory -- what is it?

نظرية الأوتار الفائقة -- ما مفهومها؟

Well, it's a theory that tries to answer the question:

حسنا، إنها عبارة عن نظرية تحاول الإجابة عن السؤال التالي:

what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents

ما هي المكونات الأساسية الأولية الغير قابلة للتجزئة الغير قابلة للتقسيم

making up everything in the world around us?

و التي يتركب كل شيء منها في هذا العالم من حولنا؟

The idea is like this.

الفكرة تبدو على النحو التالي.

So, imagine we look at a familiar object, just a candle in a holder,

فلنتخيل أننا ننظر لجسم مألوف لدينا، شمعة على حامل،

and imagine that we want to figure out what it is made of.

و لنتصور أننا نريد معرفة مم يتكون منه هذا الحامل.

So we go on a journey deep inside the object and examine the constituents.

نرتحل في رحلة عميقا داخل هذه الجسم لنتعرف على الوحدات الأساسية المكونة له.

So deep inside -- we all know, you go sufficiently far down, you have atoms.

عميقا جدا في الداخل -- حيث نعلم جميعنا أننا في الموضع المناسب عميقا، سنرى الذرات.

We also all know that atoms are not the end of the story.

جميعنا نعلم أن الذرات ليست نهاية القصة.

They have little electrons that swarm around a central nucleus

في هذه الذرات يوجد إلكترونات تدور حول نواة مركزية

with neutrons and protons.

و هذه النواة تتكون من وحدات هي النترونات و البروتونات.

Even the neutrons and protons have smaller particles inside of them known as quarks.

حتى النترونات و البروتونات تتكون من دقائق أصغر في الداخل تعرف باسم الكواركات.

That is where conventional ideas stop.

هنا حيث تتوقف الفكرة التقليدية.

Here is the new idea of string theory.

الفكرة الجديدة لنظرية الأوتار تقول.

Deep inside any of these particles, there is something else.

عميقا في أي من هذه الجسيمات، يوجد شيء آخر.

This something else is this dancing filament of energy.

هو عبارة عن خيوط من الطاقة التي تهتز.

It looks like a vibrating string --

و التي تبدو كأوتار مهتزة --

that's where the idea, string theory comes from.

و من هنا إشتق إسم هذه النظرية.

And just like the vibrating strings that you just saw in a cello

و كما هو الحال في الأوتار المؤلفة لآلة التشيلو الموسيقية

can vibrate in different patterns,

و التي تهتز في أطوار مختلفة،

these can also vibrate in different patterns.

فإنه الحال كذلك مع هذه الأوتار من الطاقة، التي تهتز قي أطوار مختلفة.

They don't produce different musical notes.

و لكن بدلا من إصدار نغمات موسيقية.

Rather, they produce the different particles making up the world around us.

فإنها تصدر التوليفة التي تؤلف الجسيمات التي يتكون منها الكون من حولنا.

So if these ideas are correct,

لذا، في حال صحة هذه الرؤى،

this is what the ultra-microscopic landscape of the universe looks like.

فإن الأرضية المتناهية الصغر للكون ستبدو على هذا الشكل.

It's built up of a huge number

مكونة من عدد هائل

of these little tiny filaments of vibrating energy,

من هذه الخيوط الطاقية المهتزة المتناهية الصغر،

vibrating in different frequencies.

تهتز ببترددات مختلفة.

The different frequencies produce the different particles.

و هذه الترددات المختلفة هي التي تكون الجسيمات الأولية المتنوعة.

The different particles are responsible

و هذه الجسيمات الأولية هي المسؤولة

for all the richness in the world around us.

عن الغنى و التنوع في العالم من حولنا.

And there you see unification,

و هنا يمكنك أن ترى نوعا من توحيد المجال،

because matter particles, electrons and quarks,

لأن الجسيمات المادية، كالإلكترونات و الكواركات،

radiation particles, photons, gravitons, are all built up from one entity.

و الجسيمات الموجية، كالفوتونات، و الغرافيتونات، جميعها مكونة من وحدة بناء واحدة.

So matter and the forces of nature all are put together

و بهذا فإن المادة و القوى التي تعمل في الطبيعة جميعها تم وضعها

under the rubric of vibrating strings.

تحت عنوان واحد هو الأوتار المهتزة.

And that's what we mean by a unified theory.

و هذا ما قصدناه بعبارة نظرية موحدة.

Now here is the catch.

و الملفت في الموضوع أنه.

When you study the mathematics of string theory,

عندما تقوم بدراسة البنية الرياضية لهذه النظرية،

you find that it doesn't work

فستجد أن النظرية لا تصلح للعمل

in a universe that just has three dimensions of space.

في كون ذو ثلاثة أبعاد فراغية فقط.

It doesn't work in a universe with four dimensions of space, nor five, nor six.

لا تصلح للعمل في كون ذو أربعة أبعاد أيضا، و لا حتى ذو خمسة أو ستة أبعاد.

Finally, you can study the equations, and show that it works

أخيرا، يمكنك دراسة المعادلات، و التي تظهر أن النظرية صحيحة

only in a universe that has 10 dimensions of space

فقط في كون ذو عشرة أبعاد مكانية

and one dimension of time.

و بعد زماني واحد.

It leads us right back to this idea of Kaluza and Klein --

مما يعيدنا مجددا إلى فكرة كلوتزة و كلاين --

that our world, when appropriately described,

القائلة بأن عالمنا عندما يشرح بشكله الصحيح،

has more dimensions than the ones that we see.

فسيكون له أكثر من الأبعاد التي نراها.

Now you might think about that and say, well,

ربما الآن تفكرون بهذا و تقولون، حسن،

OK, you know, if you have extra dimensions, and they're really tightly curled up,

إن كان هنالك أبعاد إضافية، و هي ملتفة على بعضها بشكل كبير،

yeah, perhaps we won't see them, if they're small enough.

نعم، ربما لن يكون بمقدورنا رؤيتها و هي في تلك الضآلة من الحجم.

But if there's a little tiny civilization of green people walking around down there,

و لكن إن كان ثمة حضارة صغيرة مكونة من مخلوقات خضراء تتجول في ذلك الفراغ،

and you make them small enough, and we won't see them either. That is true.

و هم من الضآلة بمكان بحيث يستحيل رؤيتهم أيضا، هذا صحيح.

One of the other predictions of string theory --

هذه إحدى تكهنات نظرية الأوتار --

no, that's not one of the other predictions of string theory.

كلا، هذه ليست إحدى التكهنات الناتجة عن نظرية الأوتار.

(Laughter)

(ضحك)

But it raises the question:

و لكن هذا يطرح السؤال:

are we just trying to hide away these extra dimensions,

هل ما نحاول فعله هنا هو محاولة لإخفاء هذه الأبعاد الإضافية،

or do they tell us something about the world?

أم أن هذه الأبعاد تخبرنا بشيء عن الكون؟

In the remaining time, I'd like to tell you two features of them.

في الوقت المتبقي، أود أن أخبركم عن ميزتين من ميزات هذه الأبعاد الإضافية.

First is, many of us believe that these extra dimensions

الأولى هي، الكثير منا يعتقد بأن هذه الأبعاد الإضافية

hold the answer to what perhaps is the deepest question

تحمل الإجابة لما قد يكون أحد أعمق الأسئلة

in theoretical physics, theoretical science.

في الفيزياء النظرية, و العلم النظري.

And that question is this: when we look around the world,

هذا السؤال هو التالي: عندما ننظر من حولنا،

as scientists have done for the last hundred years,

كما فعل العلماء في القرون القليلة الماضية،

there appear to be about 20 numbers that really describe our universe.

فسيبدو لنا حوالي عشرين من الأرقام و التي بحق تصف كوننا.

These are numbers like the mass of the particles,

هذه الأرقام من مثل قيم كتلة الجسيمات،

like electrons and quarks, the strength of gravity,

مثل الإلكترونات و الكواركات، و أيضا شدة قوة الجاذيية،

the strength of the electromagnetic force --

شدة القوة الكهرومغناطسيسية --

a list of about 20 numbers

و هنالك قائمة بحوالي عشرين رقما

that have been measured with incredible precision,

و التي تم قياسها بدقة متناهية للغاية،

but nobody has an explanation

و لكن أحدا لم يكن لديه شرح

for why the numbers have the particular values that they do.

عن سبب إمتلاك هذه الأرقام لقيم محددة بهذا الشكل.

Now, does string theory offer an answer?

الآن، هل توفر نظرية الأوتار إجابة؟

Not yet.

ليس بعد.

But we believe the answer for why those numbers have the values they do

و لكننا نعتقد بأن الجواب عن سبب إمتلاك هذه الأرقام لتلك القيم بالتحديد

may rely on the form of the extra dimensions.

ربما يكمن في شكل الأبعاد الإضافية.

And the wonderful thing is, if those numbers

و المدهش في الموضوع، إن كان لهذه الأرقام

had any other values than the known ones,

قيما أخرى مختلفة عن القيم التي نعرفها،

the universe, as we know it, wouldn't exist.

فإن هذا الكون، لن يكون هو نفسه بالصورة، التي نعرفها الآن.

This is a deep question.

هذا سؤال جوهري.

Why are those numbers so finely tuned

لماذا هذه الأرقام مضبوطة بدقة متناهية

to allow stars to shine and planets to form,

بما يسمح بتوهج النجوم و تشكل الكواكب،

when we recognize that if you fiddle with those numbers --

إذ عندما نعلم بأننا إن عبثنا بهذه الأرقام --

if I had 20 dials up here

لو امتلكت 20 قرصا مدرجا هنا

and I let you come up and fiddle with those numbers,

و سمحت لك بالعبث و تغير قيم هذه الأرقام،

almost any fiddling makes the universe disappear.

فإن أي تغير نجريه على الأقراص سيجعل الكون يختفي.

So can we explain those 20 numbers?

فهل من الممكن شرح هذه الأرقام العشرين؟

And string theory suggests that those 20 numbers

تقترح نظرية الأوتار بأن هذه الأرقام العشرين

have to do with the extra dimensions.

لها علاقة بالأبعاد الإضافية.

Let me show you how.

دعوني أوضح لكم كيف.

So when we talk about the extra dimensions in string theory,

إذن، عندما نتحدث عن أبعاد إضافية في نظرية الأوتار،

it's not one extra dimension,

فهي ليست مجرد بعد إضافي واحد فقط،

as in the older ideas of Kaluza and Klein.

كما في أفكار كلوتزة و كلاين.

This is what string theory says about the extra dimensions.

هذا ما تطرحه نظرية الأوتار فيما يتعلق بالأبعاد الإضافية.

They have a very rich, intertwined geometry.

لهذه الأبعاد هندسة معقدة متداخلة مع بعضها.

This is an example of something known as a Calabi-Yau shape --

هذا مثال لشكل يدعى شكل كالابي-ياو --

name isn't all that important.

الإسم ليس مهما جدا هنا.

But, as you can see,

و لكن كما ترون،

the extra dimensions fold in on themselves

فإن هذه الأبعاد الإضافية مطوية على بعضها البعض

and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.

و متداخلة في ما بينها في نموذج مثير للإهتمام، و بنية أخاذة.

And the idea is that if this is what the extra dimensions look like,

و الفكرة هي أنه إن لهذه الأبعاد الإضافية هذه الهندسة،

then the microscopic landscape of our universe all around us

فإن الفراغ المتناهي الصغر للكون من حولنا

would look like this on the tiniest of scales.

سيبدو على هذا النحو.

When you swing your hand,

عندما تلوح بيدك،

you'd be moving around these extra dimensions over and over again,

فإنك ستتحرك ضمن هذه الأبعاد الإضافية مرارا و تكرارا،

but they're so small that we wouldn't know it.

و لكنها من الضآلة بمكان بحيث لا ندرك ذلك.

So what is the physical implication, though, relevant to those 20 numbers?

إذن ما هو المضمون الفيزيائي، المتعلق بهذه الأرقام العشرين؟

Consider this. If you look at the instrument, a French horn,

تمعن في ما يلي. إذا نظرت إلى آلة موسيقية، البوق الفرنسي،

notice that the vibrations of the airstreams

لاحظ أن إهتزاز تيار الهواء

are affected by the shape of the instrument.

يتأثر بشكل الآلة الموسيقية.

Now in string theory,

في نظرية الأوتار،

all the numbers are reflections of the way strings can vibrate.

فإن جميع الأرقام ما هي إلا نتيجة لطريقة إهتزاز هذه الأوتار.

So just as those airstreams

لذلك و كما هو التيار الهوائي في الآلة الموسيقية

are affected by the twists and turns in the instrument,

الذي يتأثر بتغير شكل الآلة الموسيقية،

strings themselves will be affected

فإن الأوتار نفسها ستتأثر

by the vibrational patterns in the geometry within which they are moving.

بالنموذج الإهتزازي في الهندسة الفراغية التي تتواجد فيها هذه الأوتار.

So let me bring some strings into the story.

لنحضر بعض الأوتار هنا.

And if you watch these little fellows vibrating around --

عند مشاهدتك لهذه الأوتار تهتز في الأنحاء --

they'll be there in a second -- right there,

ستظهر على الشاشة خلال لحظات -- هنا تماما،

notice that they way they vibrate is affected

لاحظ أن الطريقة التي تهتز فيها تتأثر بشكل مباشر

by the geometry of the extra dimensions.

بالهندسة الفراغية للأبعاد الإضافية.

So, if we knew exactly what the extra dimensions look like --

فإذا علمنا بالضبط كيف تبدو عليه الأبعاد الإضافية --

we don't yet, but if we did --

لا علم لدينا بعد، و لكن إن علمنا --

we should be able to calculate the allowed notes,

فسيكون بمقدورنا حساب النغمات الممكنة،

the allowed vibrational patterns.

و الأنماط الإهتزازية الممكنة.

And if we could calculate the allowed vibrational patterns,

و إن تمكنا من حساب الأنماط الإهتزازية الممكنة،

we should be able to calculate those 20 numbers.

فسيكون بمقدورنا حساب هذه الأرقام العشرين.

And if the answer that we get from our calculations

فإذا كانت الإجابة التي نحصل عليها من حساباتنا

agrees with the values of those numbers

متوافقة مع قيم هذه الأرقام

that have been determined

المحددة مسبقا

through detailed and precise experimentation,

من جراء التجارب و القياسات الدقيقة،

this in many ways would be the first fundamental explanation

فسيكون هذا و بشكل كبير الشرح الجوهري الأساسي الأول

for why the structure of the universe is the way it is.

عن سبب تشكل الكون في بنيته التي يبدو عليها بهذا الشكل.

Now, the second issue that I want to finish up with is:

القضية الثانية التي أود أن أختم بها هي:

how might we test for these extra dimensions more directly?

كيف يمكننا أن نختبر هذه الأبعاد الإضافية بشكل مباشر؟

Is this just an interesting mathematical structure

هل ما تحدثنا عنه مجرد بناء رياضي مثير للإهتمام

that might be able to explain

يستطيع وصف

some previously unexplained features of the world,

بعض المظاهر الغامضة للعالم،

or can we actually test for these extra dimensions?

أم أنه بإمكاننا فعلا فحص هذه الأبعاد الإضافية؟

And we think -- and this is, I think, very exciting --

نعتقد -- برأيي هذه أمر ممتع جدا --

that in the next five years or so we may be able to test

أنه و بغضون حوالي السنوت الخمس القادمة قد يكون بمقدورنا أن نتحقق

for the existence of these extra dimensions.

من وجود هذه الأبعاد الإضافية.

Here's how it goes. In CERN, Geneva, Switzerland,

و إليكم كيف يتم ذلك. في سيرن، جنيف، سويسرا،

a machine is being built called the Large Hadron Collider.

آلة يتم بناؤها الآن تدعى مصادم الهايدرونات العملاق.

It's a machine that will send particles around a tunnel,

و هي عبارة عن آلة تقوم بإرسال جسيمات حول قناة،

opposite directions, near the speed of light.

في اتجاهات متعاكسة، بسرعة تقارب سرعة الضوء.

Every so often those particles will be aimed at each other,

و كثيرا ما تتجه هذه الجسيمات باتجاه بعضها البعض،

so there's a head-on collision.

محدثة تصادما رأسيا مباشرا.

The hope is that if the collision has enough energy,

الأمل هو أنه إن كان لهذا التصادم طاقة كافية،

it may eject some of the debris from the collision

فقد يسمح بقذف بعض الشظايا من هذا التصادم

from our dimensions, forcing it to enter into the other dimensions.

من أبعادنا، مجبرة هذه الشظايا على الدخول إلى أبعاد أخرى.

How would we know it?

كيف سنعرف هذا الأمر؟

Well, we'll measure the amount of energy after the collision,

حسن، سنقوم بقياس كمية الطاقة بعد التصادم،

compare it to the amount of energy before,

و نقارنها بكمية الطاقة قبله،

and if there's less energy after the collision than before,

فإذا كان هنالك نقص في الطاقة بعد التصادم عما كان عليه قبل التصادم،

this will be evidence that the energy has drifted away.

فسيكون هذا دليلا على أن الطاقة قد انتقلت لبعد آخر.

And if it drifts away in the right pattern that we can calculate,

فإذا كان هذا الإنتقال مطابقا للنموذج الموافق لقياساتنا،

this will be evidence that the extra dimensions are there.

فسيكون هذا برهانا على وجود الأبعاد الإضافية.

Let me show you that idea visually.

دعوني أوضح لكم هذا الأمر بصريا.

So, imagine we have a certain kind of particle called a graviton --

تصوروا أنه لدينا نوع محدد من الجسيمات يدعى غرافيتون --

that's the kind of debris we expect to be ejected out,

و هو نوع من تلك الشظايا التي نتوقع أن تقذف بعد التصادم

if the extra dimensions are real.

إذا كانت فكرة الأبعاد الإضافية حقيقية.

But here's how the experiment will go.

هنا يبدو لنا كيف تعمل هذه التجربة.

You take these particles. You slam them together.

نأخذ هذه الجسيمات، نصدمها عنيفا ببعضها.

You slam them together, and if we are right,

نصدمها عنيفا ببعضها، فإن كنا على حق،

some of the energy of that collision

فإن بعض الطاقة الناتجة عن التصادم

will go into debris that flies off into these extra dimensions.

ستغدو على شكل شظايا تتنتقل بعيدا إلى هذه الأبعاد الإضافية.

So this is the kind of experiment

إذن هذا نوع من التجارب

that we'll be looking at in the next five, seven to 10 years or so.

التي سنتطلع إليها في غضون الخمس، السبع، إلى العشر سنوات القادمة.

And if this experiment bears fruit,

و إذا أتت هذه التجارب أكلها،

if we see that kind of particle ejected

إذا استطعنا أن نرى ذلك النوع من الجسيمات المقذوفة

by noticing that there's less energy in our dimensions

عن طريق ملاحظة النقص في الطاقة الموجودة في أبعادنا

than when we began,

الحاصل بعد التصادم،

this will show that the extra dimensions are real.

فإن هذا سيبرهن على أن الأبعاد الإضافية حقيقية.

And to me this is a really remarkable story,

و بالنسبة لي فإن هذه القصة على درجة عظيمة من الأهمية،

and a remarkable opportunity. Going back to Newton with absolute space --

و فرصة نادرة. بالعودة إلى زمن نيوتن حيث الفضاء ذو قيمة مطلقة --

didn't provide anything but an arena, a stage

لا يوفر أي شيء سوى أنه حلبة، ساحة

in which the events of the universe take place.

تجري فيها أحداث الكون.

Einstein comes along and says,

أتى بعدها أينشتاين بقوله،

well, space and time can warp and curve -- that's what gravity is.

حسن، المكان و الزمان يمكن لهما أن يتقعرا و ينحنيا، و هذا ما يولد الجاذبية.

And now string theory comes along and says,

و الآن فإن نظرية الأوتار لتقول،

yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,

نعم، الجاذبية، الميكانيك الكوانتي، الكهرومغناطيسية --

all together in one package,

جميعها توضع في محتوى واحد،

but only if the universe has more dimensions than the ones that we see.

بشرط أن يكون للكون أبعادا أكثر من تلك التي نراها.

And this is an experiment that may test for them in our lifetime.

و هذه عبارة عن تجربة يمكن أن تؤكد وجود هذه الأبعاد في زماننا.

Amazing possibility.

واعدة بإحتمالات مذهلة.

Thank you very much.

شكرا جزيلا لكم.

(Applause)

(تصفيق)