Murray Gell-Mann: Beauty and truth in physics

Translator: Anton Hikov Reviewer: Iva Todorova

Thank you for putting up these pictures of my colleagues over here.

Благодаря ви, че сте поставили тези снимки на моите колеги тук.

(Laughter) We'll be talking about them.

(Смях). Ние ще говорим за тях.

Now, I'm going try an experiment. I don't do experiments, normally. I'm a theorist.

Сега ще опитам експеримент. Аз не правя експерименти, нормално. Аз съм теоретик.

But I'm going see what happens if I press this button.

Но ще видя какво ще стане, ако натисна този бутон.

Sure enough. OK. I used to work in this field of elementary particles.

Достатъчно ясно. Добре, работех навремето в областта на елементарните частици.

What happens to matter if you chop it up very fine?

Какво се случва с материята, ако я накълцате много фино?

What is it made of?

От какво е направена?

And the laws of these particles are valid throughout the universe,

И законите на тези частици са валидни в цялата Вселена,

and they're very much connected with the history of the universe.

и те са много свързани с историята на Вселената.

We know a lot about four forces. There must be a lot more,

Ние знаем много за четири сили. Трябва да има много повече,

but those are at very, very small distances,

но тези действат на много, много малки разстояния

and we haven't really interacted with them very much yet.

и ние не сме си взаимодействали с тях много все още.

The main thing I want to talk about is this:

Основното, за което искам да говоря, е това:

that we have this remarkable experience in this field of fundamental physics

че имаме забележителния опит в тази област от фундаменталната физика,

that beauty is a very successful criterion for choosing the right theory.

че красотата е много успешен критерий за избора на теория.

And why on earth could that be so?

И защо това трябва да е така?

Well, here's an example from my own experience.

Ами, ето един пример от моя собствен опит.

It's fairly dramatic, actually, to have this happen.

Това е доста драматично, всъщност, което се случи.

Three or four of us, in 1957,

Три или четири от нас, през 1957 г.,

put forward a partially complete theory of one of these forces, this weak force.

предложиха частично пълна теория за една от тези сили, слабата сила.

And it was in disagreement with seven -- seven, count them, seven experiments.

И това беше в несъгласие със 7 -- 7, забележете, 7 експеримента.

Experiments were all wrong.

Експериментите бяха всички погрешни.

And we published before knowing that,

И ние публикувахме преди да знаем това,

because we figured it was so beautiful, it's gotta be right!

защото помислихме, че това е толкова красива теория, че трябва да е правилна!

The experiments had to be wrong, and they were.

Експериментите трябваше да са погрешни; и те бяха.

Now our friend over there, Albert Einstein,

Нашият приятел там горе, Алберт Айнщайн,

used to pay very little attention when people said,

обръщаше много малко внимание, когато хората казваха:

"You know, there's a man with an experiment that seems to disagree with special relativity.

"Знаете ли, има човек с експеримент, който изглежда не е съгласен със специалната теория на относителността,

DC Miller. What about that?" And he would say, "Aw, that'll go away." (Laughter)

ДС Милър. Какво ще кажете за това?" А той отговаряше: "О, това ще отмине." (Смях)

Now, why does stuff like that work? That's the question.

Сега, защо подобни неща работят? Това е въпросът.

Now, yeah, what do we mean by beautiful? That's one thing.

Сега, какво разбираме под красиви? Това е едно нещо.

I'll try to make that clear -- partially clear.

Ще се опитам да направя това ясно -- частично ясно.

Why should it work, and is this something to do with human beings?

Защо трябва да работи и дали има нещо общо с човешките същества?

I'll let you in on the answer to the last one that I offer,

Аз ще ви предложа моя отговор на последния въпрос

and that is, it has nothing to do with human beings.

и той е, че това няма нищо общо с човешките същества.

Somewhere in some other planet, orbiting some very distant star,

Вероятно на някаква друга планета, обикаляща около някоя много далечна звезда,

maybe in a another galaxy,

може би в една друга галактика,

there could well be entities that are at least as intelligent as we are,

може би има същества, които са поне толкова интелигентни, колкото сме ние,

and are interested in science. It's not impossible; I think there probably are lots.

и се интересуват от наука. Това не е невъзможно. Мисля, че има вероятно много.

Very likely, none is close enough to interact with us.

Много вероятно, никой не е достатъчно близко, за да си взаимодейства с нас.

But they could be out there, very easily.

Но те биха могли да бъдат там, много лесно.

And suppose they have, you know, very different sensory apparatus, and so on.

И да предположим, че имат много различни сензорни системи, и така нататък.

They have seven tentacles, and they have 14 little funny-looking compound eyes,

Те имат седем пипала и имат 14 малки смешно изглеждащи сложни очи,

and a brain shaped like a pretzel.

и мозък с формата на геврек.

Would they really have different laws?

Дали наистина ще имат различни закони?

There are lots of people who believe that, and I think it is utter baloney.

Има много хора, които вярват това и мисля, че това са пълни глупости.

I think there are laws out there,

Мисля, че има закони там,

and we of course don't understand them at any given time very well

и ние, разбира се, не ги разбираме по всяко време много добре,

-- but we try. And we try to get closer and closer.

но се опитваме. И се опитваме да се приближим все по-близо и по-близо.

And someday, we may actually figure out the fundamental unified theory

И някой ден ние може действително да разберем фундаменталната единна теория

of the particles and forces, what I call the "fundamental law."

на частиците и силите, която наричам "фундаменталния закон."

We may not even be terribly far from it.

Ние дори може да не сме много надалеч от него.

But even if we don't run across it in our lifetimes,

Но дори и да не попаднем на него в нашия живот,

we can still think there is one out there,

все още може да си мислим, че такъв съществува,

and we're just trying to get closer and closer to it.

и ние просто се опитваме да достигнем по-близо до него.

I think that's the main point to be made.

Мисля, че това е основната точка, която може да бъде направена.

We express these things mathematically.

Ние изразяваме тези неща математически.

And when the mathematics is very simple --

И когато математиката е много проста,

when in terms of some mathematical notation,

когато по отношение на някои математически нотации,

you can write the theory in a very brief space, without a lot of complication --

можете да напишете теория на много малко място, без много усложнения,

that's essentially what we mean by beauty or elegance.

това е в основни линии, което имаме предвид под красота или елегантност.

Here's what I was saying about the laws. They're really there.

Ето това, което казах за законите. Те наистина съществуват.

Newton certainly believed that.

Нютон определено вярваше това.

And he said, here, "It is the business of natural philosophy to find out those laws."

И той каза, тук: "Това е работа на естествената философия, да намери тези закони."

The basic law, let's say -- here's an assumption.

Основният закон, да кажем -- ето едно предположение.

The assumption is that the basic law really takes the form

Предположението е, че основният закон наистина е под формата

of a unified theory of all the particles.

на единна теория на всички частици.

Now, some people call that a theory of everything.

Сега, някои хора наричат това теория на всичко.

That's wrong because the theory is quantum mechanical.

Това е погрешно, тъй като теорията е квантово механична.

And I won't go into a lot of stuff about quantum mechanics and what it's like, and so on.

И аз няма да навлизам в много неща за квантовата механика и какво представлява, и така нататък.

You've heard a lot of wrong things about it anyway. (Laughter)

Вие сте чули много грешни неща за нея, така или иначе. (Смях).

There are even movies about it with a lot of wrong stuff.

Има дори филми за нея с много погрешни неща.

But the main thing here is that it predicts probabilities.

Но най-важното тук е, че тя прогнозира вероятности.

Now, sometimes those probabilities are near certainties.

Сега, понякога тези вероятности са почти сигурностни.

And in a lot of familiar cases, they of course are.

И в много от познатите случаи, те наистина са.

But other times they're not, and you have only probabilities for different outcomes.

Но друг път те не са, и вие имате само вероятности за различните резултати.

So what that means is that the history of the universe is not determined just by the fundamental law.

Така че това означава, че историята на Вселената не се определя само от фундаменталния закон.

It's the fundamental law and this incredibly long series of accidents,

Това е основният закон и тази невероятно дълга поредица от инциденти

or chance outcomes, that are there in addition.

или случайни резултати, които са там в допълнение.

And the fundamental theory doesn't include those chance outcomes; they are in addition.

И основната теория не включва тези случайни резултати, те са в допълнение.

So it's not a theory of everything. And in fact, a huge amount of the information

Така че това не е теория на всичко. И всъщност, огромно количество информация

in the universe around us comes from those accidents,

във Вселената около нас идва от тези инциденти,

and not just from the fundamental laws.

а не само от основните закони.

Now, it's often said that getting closer and closer

Често се казва, че доближаването все по-близо и по-близо

to the fundamental laws by examining phenomena at low energies, and then higher energies,

до основните закони, като проучваме явления при ниски енергии, а след това при по-високи енергии,

and then higher energies, or short distances, and then shorter distances,

и след това при по-високи енергии или къси разстояния, а след това по-къси разстояния,

and then still shorter distances, and so on, is like peeling the skin of an onion.

и след това още по-къси разстояния, и т.н., е като белене на люспите на една глава лук.

And we keep doing that,

И ние продължаваме да правим това

and build more powerful machines, accelerators for particles.

и изграждаме все по-мощни машини, ускорители на частици.

We look deeper and deeper into the structure of particles,

Гледаме все по-дълбоко и по-дълбоко в структурата на частиците

and in that way we get probably closer and closer to this fundamental law.

и по този начин вероятно се приближаваме все по-близо до този фундаментален закон.

Now, what happens is that as we do that, as we peel these skins of the onion,

Сега това, което се случва, докато правим това, докато белим тези люспи от лука,

and we get closer and closer to the underlying law,

и достигаме все по-близо до основния закон,

we see that each skin has something in common with the previous one,

ние виждаме, че всяка люспа има нещо общо с предишната,

and with the next one. We write them out mathematically,

и със следващата. Описваме ги математически

and we see they use very similar mathematics.

и виждаме, че те използват много сходна математика.

They require very similar mathematics.

Те изискват много сходна математика.

That is absolutely remarkable, and that is a central feature

Това е абсолютно забележително и това е основна характеристика

of what I'm trying to say today.

на това, което се опитвам да кажа днес.

Newton called it -- that's Newton, by the way -- that one.

Нютон го нарича -- това е Нютон, между другото -- този тук.

This one is Albert Einstein. Hi, Al! And anyway,

Това тук е Алберт Айнщайн. Здравей, Ал! И, както и да е,

he said, "nature conformable to herself" -- personifying nature as a female.

той казва: "природата се съобразява със себе си" -- олицетворявайки природата със жена.

And so what happens is that the new phenomena,

И така, това което се случва е, че новите явления,

the new skins, the inner skins of the slightly smaller skins of the onion

новите слоеве, вътрешните слоеве на малко по-малките люспи на лука,

that we get to, resemble the slightly larger ones.

до които достигаме, приличат на малко по-големите.

And the kind of mathematics that we had for the previous skin

И математиката, която имахме от предходната люспа,

is almost the same as what we need for the next skin.

е почти същата като тази, от която имаме нужда за следващата люспа.

And that's why the equations look so simple.

И ето защо уравненията изглеждат толкова прости.

Because they use mathematics we already have.

Защото те използват математика, която вече имаме.

A trivial example is this: Newton found the law of gravity,

Един тривиален пример е следният: Нютон откри закона за гравитацията,

which goes like one over the square of the distance between the things gravitated.

който е нещо като едно върху квадрата на разстоянието между нещата, които гравитират.

Coulomb, in France, found the same law for electric charges.

Кулон във Франция откри същия закон за електрически заряди.

Here's an example of this similarity.

Ето един пример за това сходство.

You look at gravity, you see a certain law.

Наблюдавате гравитацията и ще видите някой закон.

Then you look at electricity. Sure enough. The same rule.

След това вижте електричеството. И разбира се -- същото правило.

It's a very simple example.

Това е един много прост пример.

There are lots of more sophisticated examples.

Има много други по-сложни примери.

Symmetry is very important in this discussion.

Симетрията е много важна в тази дискусия.

You know what it means. A circle, for example,

Знаете какво означава това. Кръгът, например,

is symmetric under rotations about the center of the circle.

е симетричен при завъртане около центъра на кръга.

You rotate around the center of the circle, the circle remains unchanged.

Когато въртите около центъра на кръга, кръгът остава непроменен.

You take a sphere, in three dimensions, you rotate around the center of the sphere,

Ако вземете сфера, в три измерения, и завъртите около центъра на сферата,

and all those rotations leave the sphere alone.

всички тези ротации ще оставят сферата непроменена.

They are symmetries of the sphere.

Те са симетриите на сферата.

So we say, in general, that there's a symmetry

Така че ние казваме, най-общо, че има симетрия,

under certain operations if those operations leave the phenomenon,

при определени операции, ако тези дейности оставят явлението,

or its description, unchanged.

или неговото описание, без промяна.

Maxwell's equations are of course symmetrical

Уравненията на Максуел, разбира се, са симетрични

under rotations of all of space.

при завъртане на цялото пространство.

Doesn't matter if we turn the whole of space around by some angle,

Няма значение, дали ще завъртим цялото пространство на определен ъгъл,

it doesn't leave the -- doesn't change the phenomenon of electricity or magnetism.

няма да напусне -- няма да промени явлението на електричество или магнетизъм.

There's a new notation in the 19th century that expressed this,

Има нова нотация от 19 век, която изразява това,

and if you use that notation, the equations get a lot simpler.

и ако използвате тази нотация, уравненията стават много по-прости.

Then Einstein, with his special theory of relativity,

След това Айнщайн, с неговата Специална теория на относителността,

looked at a whole set of symmetries of Maxwell's equations,

разгледал цял набор от симетрии в уравненията на Максуел,

which are called special relativity.

които се наричат специална относителност.

And those symmetries, then, make the equations even shorter, and even prettier, therefore.

И тези симетрии, тогава, правят уравненията още по-кратки, и дори и по-хубави, следователно.

Let's look. You don't have to know what these things mean, doesn't make any difference.

Нека да погледнем. Не е нужно да знаете какво означава това, няма никакво значение.

But you can just look at the form. (Laughter) You can look at the form.

Но вие може просто да гледате формата. (Смях). Може да погледнете формата.

You see above, at the top, a long list

Вие виждате отгоре, на върха, един дълъг списък

of equations with three components for the three directions of space: x, y and z.

от уравнения с три компоненти за трите посоки на пространството: X, Y и Z.

Then, using vector analysis, you use rotational symmetry, and you get this next set.

След това, използвайки векторен анализ, използвайки ротационна симетрия, ще получите следващите уравнения.

Then you use the symmetry of special relativity and you get an even simpler set

След това, използвайки симетрията на специалната относителност, ще получите още по-опростени изрази

down here, showing that symmetry exhibits better and better.

тук долу, показвайки, че симетрията се изразява все по-добре и по-добре.

The more and more symmetry you have, the better you exhibit the simplicity and elegance of the theory.

Колкото повече симетрия имате, толкова по-добре се показва простотата и елегантността на теорията.

The last two, the first equation says that electric charges and currents

Последните две, първото уравнение казва, че електрическите заряди и токове

give rise to all the electric and magnetic fields.

довеждат до всички електрически и магнитни полета.

The next -- second -- equation says that there is no magnetism other than that.

Следващото -- второто -- уравнение показва, че не съществува магнетизъм, различен от този.

The only magnetism comes from electric charges and currents.

Единственият магнетизъм идва от електрическите заряди и токове.

Someday we may find some slight hole in that argument.

Някой ден може да намерим някои дребни пролуки в тази теза.

But for the moment, that's the case.

Но за момента това е твърдението.

Now, here is a very exciting development that many people have not heard of.

Сега, ето едно много вълнуващо развитие, за което много хора не са чували.

They should have heard of it, but it's a little tricky to explain in technical detail,

Те трябва да са чували за него, но то е малко трудно за обяснение в технически подробности,

so I won't do it. I'll just mention it. (Laughter)

така че няма да го направя. Просто ще го спомена. (Смях).

But Chen Ning Yang, called by us "Frank" Yang -- (Laughter)

Но Чен Нинг Янг, наричан от нас "Франк" Янг -- (Смях)

-- and Bob Mills put forward, 50 years ago,

-- и Боб Милс представиха, преди 50 години,

this generalization of Maxwell's equations, with a new symmetry.

това обобщение на уравненията на Максуел, с нова симетрия.

A whole new symmetry.

Цяла нова симетрия.

Mathematics very similar, but there was a whole new symmetry.

Математиката е много подобна, но това беше съвсем нова симетрия.

They hoped that this would contribute somehow to particle physics

Те се надяваха, че това би допринесло по някакъв начин за физиката на елементарните частици.

-- didn't. It didn't, by itself, contribute to particle physics.

Не го стори. Това не допринесе, само по себе си, към физиката на елементарните частици.

But then some of us generalized it further. And then it did!

Но след това някои от нас я обобщиха още. И след това го направи!

And it gave a very beautiful description of the strong force and of the weak force.

И това даде много красиво описание на силната и на слабата сила.

So here we say, again, what we said before:

Така че тук казваме, отново това, което казахме преди:

that each skin of the onion shows a similarity to the adjoining skins.

че всяка люспа на лука показва сходство със съседната люспа.

So the mathematics for the adjoining skins is very similar to what we need for the new one.

Така че математиката на съседната люспа е много подобна на тази, от която имаме нужда за новата.

And therefore it looks beautiful

И затова тя изглежда красива.

because we already know how to write it in a lovely, concise way.

Тъй като ние вече знаем как да я напишем по един прекрасен, кратък начин.

So here are the themes. We believe there is a unified theory underlying all the regularities.

Така че тук са темите. Вярваме, че има една единна теория, описваща всички закономерности.

Steps toward unification exhibit the simplicity.

Стъпките към обединението показват простота.

Symmetry exhibits the simplicity.

Симетрията се отличава с простота.

And then there is self-similarity across the scales -- in other words,

И освен това има полуподобие в различните мащаби -- с други думи,

from one skin of the onion to another one.

от една люспа на лука към друга.

Proximate self-similarity. And that accounts for this phenomenon.

Приблизително полусходство. И това е причината за това явление.

That will account for why beauty is a successful criterion for selecting the right theory.

Това е причината, защо красотата е успешен критерий за избор на правилната теория.

Here's what Newton himself said:

Ето какво самият Нютон каза:

"Nature is very consonant and conformable to her self."

"Природата е много съгласувана и съобразена със себе си."

One thing he was thinking of is something that most of us take for granted today,

Едно нещо, за което той си мислил, е нещо, което повечето от нас приемат за даденост днес,

but in his day it wasn't taken for granted.

но по неговото време не е било прието за даденост.

There's the story, which is not absolutely certain to be right, but a lot of people told it.

Това е историята, която не е напълно сигурно, че е истина, но много хора са я разказали.

Four sources told it. That when they had the plague in Cambridge,

Четири източници са я разказали. Че когато са имали чума в Кеймбридж

and he went down to his mother's farm -- because the university was closed --

и той се върнал във фермата на майка си, защото университетът бил затворен,

he saw an apple fall from a tree, or on his head or something.

видял ябълка да пада от дърво или на главата му, или нещо такова.

And he realized suddenly that the force that drew the apple down to the earth

И изведнъж той разбрал, че силата, която теглела ябълката надолу към земята,

could be the same as the force regulating the motions of the planets and the moon.

би могла да бъде същата като силата, която регулирала движението на планетите и Луната.

That was a big unification for those days, although today we take it for granted.

Това било голямо обединение за онези дни, въпреки че днес ние го приемаме за даденост.

It's the same theory of gravity.

Това е същата теория на гравитацията.

So he said that this principle of nature, consonance:

И така, той казал, че този принцип на природата, съзвучие:

"This principle of nature being very remote from the conceptions of philosophers,

"Този принцип на природата, който е много отдалечен от разбирането на философите,

I forbore to describe it in that book,

аз се въздържам да опиша в тази книга,

lest I should be accounted an extravagant freak ... "

за да не бъда счетен за екстравагантен чудак ... "

That's what we all have to watch out for, (Laughter) especially at this meeting.

Ето за какво ние всички трябва да внимаваме. (Смях). Особено на тази среща.

" ... and so prejudice my readers against all those things which were the main design of the book."

"... и така да предубедя моите читатели към всички тези неща, които бяха основният дизайн на книгата."

Now, who today would claim that as a mere conceit of the human mind?

Сега, кой днес ще твърди, че това е просто самонадеяност на човешкия ум?

That the force that causes the apple to fall to the ground

Че силата, която кара ябълката да пада на земята,

is the same force that causes the planets and the moon to move around,

е същата сила, която кара планетите и Луната да се движат наоколо,

and so on? Everybody knows that. It's a property of gravitation.

и така нататък? Всеки знае това. Това е свойство на гравитацията.

It's not something in the human mind. The human mind can, of course, appreciate it

Това не е нещо в човешкия ум. Човешкият ум може, разбира се, да го оценява,

and enjoy it, use it, but it's not -- it doesn't stem from the human mind.

да му се наслаждава, да го използва, но това не е -- това не произтича от човешкия ум.

It stems from the character of gravity.

Това произтича от характера на гравитацията.

And that's true of all the things we're talking about.

И това е вярно за всички неща, за които говорим.

They are properties of the fundamental law.

Те са свойства на фундаменталния закон.

The fundamental law is such that the different skins of the onion resemble one another,

Основният закон е такъв, че различните люспи на лука си приличат една на друга,

and therefore the math for one skin allows you to express beautifully and simply

и следователно математиката на една люспа ви дава възможност да изразите красиво и просто

the phenomenon of the next skin.

свойствата на следващата люспа.

I say here that Newton did a lot of things that year:

Мога да кажа, че Нютон направил много неща през тази година:

gravity, the laws of motion, the calculus, white light composed of all the colors of the rainbow.

гравитацията, законите за движение, математическия анализ, бялата светлина, съставена от всички цветове на дъгата.

And he could have written quite an essay on "What I Did Over My Summer Vacation."

И той можел да напише доста дълго есе на тема "Какво направих през лятната си ваканция."

(Laughter)

(Смях).

So we don't have to assume these principles as separate metaphysical postulates.

Така че ние не трябва да приемаме тези принципи като отделни метафизични постулати.

They follow from the fundamental theory.

Те произтичат от фундаменталната теория.

They are what we call emergent properties.

Те са това, което ние наричаме произтичащи свойства.

You don't need -- you don't need something more to get something more.

Не е необходимо, не е нужно нещо повече, за да получите нещо повече.

That's what emergence means.

Това означава произтичане.

Life can emerge from physics and chemistry, plus a lot of accidents.

Животът може да произтече от физиката и химията, както и много инциденти.

The human mind can arise from neurobiology and a lot of accidents,

Човешкият ум може да възникне от невробиологията и много инциденти,

the way the chemical bond arises from physics and certain accidents.

по начина, по който химична връзка възниква от физиката и някои инциденти.

It doesn't diminish the importance of these subjects

Това не намалява значимоста на тези предмети,

to know that they follow from more fundamental things, plus accidents.

да се знае, че те следват от по-фундаментални неща, както и инциденти.

That's a general rule, and it's critically important to realize that.

Това е общо правило и е критично важно да се разбере.

You don't need something more in order to get something more.

Не е нужно нещо повече, за да се получи нещо повече.

People keep asking that when they read my book, "The Quark and the Jaguar,"

Хората продължават да питат, след като прочетат моята книга "Кваркът и ягуарът."

and they say, "Isn't there something more beyond what you have there?"

И те казват: "Няма ли нещо повече отвъд това, което имаме там?"

Presumably, they mean something supernatural.

Вероятно, те имат предвид нещо свръхестествено.

Anyway, there isn't. (Laughter)

Във всеки случай, няма. (Смях).

You don't need something more to explain something more.

Не е нужно нещо повече, за да се обясни нещо повече.

Thank you very much. (Applause)

Благодаря ви много. (Ръкопляскания)