Making sense of string theory | Brian Greene

2,832,103 views ・ 2008-04-23

TED


Моля, кликнете два пъти върху английските субтитри по-долу, за да пуснете видеото.

Translator: Peter Petrov Reviewer: Anton Hikov
00:13
In the year 1919,
0
13160
2000
През 1919 г.
00:15
a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza
1
15160
7000
един фактически неизвестен немски математик на име Теодор Калуца
00:22
suggested a very bold and, in some ways, a very bizarre idea.
2
22160
7000
предложил дръзка и, в известен смисъл, ексцентрична идея.
00:29
He proposed that our universe
3
29160
2000
Той изказал предположението, че нашата Вселена
00:31
might actually have more than the three dimensions
4
31160
3000
може да има повече от трите измерения,
00:34
that we are all aware of.
5
34160
3000
които ние познаваме.
00:37
That is in addition to left, right, back, forth and up, down,
6
37160
3000
В добавка към ляво - дясно, напред - назад и горе - долу
00:40
Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space
7
40160
5000
Калуца допуснал, че може да има допълнителни измерения на пространството,
00:45
that for some reason we don't yet see.
8
45160
3000
които по някаква причина ние все още не виждаме.
00:48
Now, when someone makes a bold and bizarre idea,
9
48160
4000
Когато някой предлага дръзка и ексцентрична идея,
00:52
sometimes that's all it is -- bold and bizarre,
10
52160
2000
се случва тя да остане такава - дръзка и ексцентрична,
00:54
but it has nothing to do with the world around us.
11
54160
3000
без да има нищо общо със света около нас.
00:57
This particular idea, however --
12
57160
2000
Но тази точно идея...
00:59
although we don't yet know whether it's right or wrong,
13
59160
3000
въпреки, че не знаем все още, дали е вярна или грешна...
01:02
and at the end I'll discuss experiments which, in the next few years,
14
62160
3000
към края ще разкажа за експериментите, които в следващите няколко години
01:05
may tell us whether it's right or wrong --
15
65160
2000
могат да отговорят на този въпрос...
01:07
this idea has had a major impact on physics in the last century
16
67160
4000
тази идея е променила съществено физиката през миналия век
01:11
and continues to inform a lot of cutting-edge research.
17
71160
3000
и продължава да оказва влияние на водещите изследвания в съвремието.
01:14
So, I'd like to tell you something about the story of these extra dimensions.
18
74160
4000
Така, че бих желал да ви разкажа нещичко за историята с тези допълнителни измерения.
01:18
So where do we go?
19
78160
2000
И така, да започваме.
01:20
To begin we need a little bit of back story. Go to 1907.
20
80160
3000
Като начало трябва да се върнем малко назад, в 1907 г.
01:23
This is a year when Einstein is basking in the glow
21
83160
4000
Това е годината, в която Айнщайн се къпе в славата
01:27
of having discovered the special theory of relativity
22
87160
3000
на откривател на специалната теория на относителността
01:30
and decides to take on a new project,
23
90160
3000
и решава да се захване с нов проект -
01:33
to try to understand fully the grand, pervasive force of gravity.
24
93160
7000
да опита да разбере изцяло великата, проникваща сила на гравитацията.
01:40
And in that moment, there are many people around
25
100160
3000
По това време много хора
01:43
who thought that that project had already been resolved.
26
103160
4000
смятат, че този въпрос вече е разрешен.
01:47
Newton had given the world a theory of gravity in the late 1600s
27
107160
3000
Нютон бил дал на света теорията на гравитацията в края на 17 век
01:50
that works well, describes the motion of planets,
28
110160
4000
и тази теория работела чудесно, описвала движението на планетите,
01:54
the motion of the moon and so forth,
29
114160
2000
движението на Луната и т.н.,
01:56
the motion of apocryphal of apples falling from trees,
30
116160
3000
движението на легендарната ябълка, падаща от дървото,
01:59
hitting people on the head.
31
119160
2000
и удряща го по главата...
02:01
All of that could be described using Newton's work.
32
121160
2000
Всички тези явления биват описвани точно от закона на Нютон.
02:03
But Einstein realized that Newton had left something out of the story,
33
123160
4000
Но Айнщайн разбирал, че има нещо извън рамките на тази история,
02:07
because even Newton had written
34
127160
3000
защото даже Нютон писал,
02:10
that although he understood how to calculate the effect of gravity,
35
130160
5000
че макар да знае как да изчисли действието на силата на притегляне,
02:15
he'd been unable to figure out how it really works.
36
135160
3000
не разбира как всъщност тя работи.
02:18
How is it that the Sun, 93 million miles away,
37
138160
3000
Как от 150 милиона километра Слънцето
02:21
[that] somehow it affects the motion of the Earth?
38
141160
3000
някак влияе на движението на Земята?
02:24
How does the Sun reach out across empty inert space and exert influence?
39
144160
4000
Как Слънцето може да прилага сила през празното, пасивно пространство?
02:28
And that is a task to which Einstein set himself --
40
148160
3000
И това била задачата, която Айнщайн поставил пред себе си -
02:31
to figure out how gravity works.
41
151160
3000
да разбере как работи гравитацията.
02:34
And let me show you what it is that he found.
42
154160
3000
Нека ви покажа какво успял да открие.
02:37
So Einstein found
43
157160
1000
И така, Айнщайн открил,
02:38
that the medium that transmits gravity is space itself.
44
158160
4000
че средата, пренасяща гравитацията е самото пространство.
02:42
The idea goes like this:
45
162160
2000
Идеята може да се онагледи така:
02:44
imagine space is a substrate of all there is.
46
164160
2000
Представете си пространството като някакъв субстрат (материал).
02:46
Einstein said space is nice and flat, if there's no matter present.
47
166160
4000
Айнщайн изказал предположението, че пространството е плоско, при условие, че в него няма никаква материя.
02:50
But if there is matter in the environment, such as the Sun,
48
170160
4000
но ако има такава, например Слънцето,
02:54
it causes the fabric of space to warp, to curve.
49
174160
4000
тя деформира, изкривява структурата на пространството.
02:58
And that communicates the force of gravity.
50
178160
2000
И самото това изкривяване е причината за гравитацията.
03:00
Even the Earth warps space around it.
51
180160
3000
Даже Земята изкривява пространството около себе си.
03:03
Now look at the Moon.
52
183160
2000
Сега да погледнем Луната.
03:05
The Moon is kept in orbit, according to these ideas,
53
185160
3000
Според тези идеи Луната остава на орбита
03:08
because it rolls along a valley in the curved environment
54
188160
3000
поради това, че тя се върти в легена на изкривеното пространство,
03:11
that the Sun and the Moon and the Earth can all create by virtue of their presence.
55
191160
5000
който Слънцето, Земята и Луната създават със самото си присъствие.
03:16
We go to a full-frame view of this.
56
196160
3000
Да погледнем цялата картина.
03:19
The Earth itself is kept in orbit
57
199160
2000
Земята остава на орбита,
03:21
because it rolls along a valley in the environment that's curved
58
201160
4000
тъй като се търкаля по долина, получена
03:25
because of the Sun's presence.
59
205160
2000
от присъствието на Слънцето.
03:27
That is this new idea about how gravity actually works.
60
207160
5000
Ето това е идеята, за начина по който гравитацията работи.
03:32
Now, this idea was tested in 1919 through astronomical observations.
61
212160
5000
Тествана е през 1919 г. с астрономически наблюденя.
03:37
It really works. It describes the data.
62
217160
3000
Наистина работи. Описва експерименталните данни.
03:40
And this gained Einstein prominence around the world.
63
220160
4000
Това печели световна известност на Айнщайн.
03:44
And that is what got Kaluza thinking.
64
224160
4000
Последното накарало Калуца да се замисли.
03:48
He, like Einstein, was in search of what we call a unified theory.
65
228160
4000
Той, както и Айнщайн, бил в търсене на така наречената Единна теория на полето.
03:52
That's one theory
66
232160
2000
Това е една теория
03:54
that might be able to describe all of nature's forces from one set of ideas,
67
234160
4000
която може да опише всички сили в природата с един набор идеи,
03:58
one set of principles, one master equation, if you will.
68
238160
4000
с един набор от принципи, дори с едно общо уравнение.
04:02
So Kaluza said to himself,
69
242160
2000
Така че Калуца си казал:
04:04
Einstein has been able to describe gravity
70
244160
3000
Айнщайн можа да опише гравитацията
04:07
in terms of warps and curves in space --
71
247160
2000
с помощта на деформации и изкривявания в пространството...
04:09
in fact, space and time, to be more precise.
72
249160
3000
по-точно в пространството и времето.
04:12
Maybe I can play the same game with the other known force,
73
252160
5000
Може би аз ще мога да изиграя същата игра с другата позната сила,
04:17
which was, at that time, known as the electromagnetic force --
74
257160
3000
(известна по онова време като електромагнитна).
04:20
we know of others today, but at that time
75
260160
2000
Днес ние знаем и други, но тогава
04:22
that was the only other one people were thinking about.
76
262160
2000
тя била единствената друга, позната на хората.
04:24
You know, the force responsible for electricity
77
264160
2000
Знаете, силата отговорна за електрическото
04:26
and magnetic attraction and so forth.
78
266160
2000
и магнитното привличане.
04:28
So Kaluza says, maybe I can play the same game
79
268160
3000
Та, Калица си казал: Може би ще мога да изиграя същата игра
04:31
and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.
80
271160
4000
и опиша електромагнитната сила с езика на деформациите и изкривяванията.
04:35
That raised a question: warps and curves in what?
81
275160
3000
Това повдигнало въпроса: деформации и изкривявания на кое?
04:38
Einstein had already used up space and time,
82
278160
5000
Айнщайн вече оползотворил времевите и пространствените
04:43
warps and curves, to describe gravity.
83
283160
2000
изкривявания, за описание на гравитацията.
04:45
There didn't seem to be anything else to warp or curve.
84
285160
3000
Изглежда нямало друго за деформиране или изкривяване.
04:48
So Kaluza said, well, maybe there are more dimensions of space.
85
288160
5000
Калуца си казал: Е, може би пространството има повече измерения.
04:53
He said, if I want to describe one more force,
86
293160
2000
Казал: Ако искам да опиша още една сила,
04:55
maybe I need one more dimension.
87
295160
2000
май ще имам нужда от още едно измерение.
04:57
So he imagined that the world had four dimensions of space, not three,
88
297160
4000
И си представил, че пространството има 4, а не 3 измерения,
05:01
and imagined that electromagnetism was warps and curves
89
301160
4000
и, че електромагнетизмът представлява деформации и изкривявания
05:05
in that fourth dimension. Now here's the thing:
90
305160
2000
в това четвърто измерение. Ето какво станало:
05:07
when he wrote down the equations describing warps and curves
91
307160
3000
Когато написал уравненията, описващи деформации и изкривявания
05:10
in a universe with four space dimensions, not three,
92
310160
3000
във вселена с 4 измерения, а не с 3,
05:13
he found the old equations that Einstein had already derived in three dimensions --
93
313160
4000
се получили същите уравнения на Айнщайн в триизмерно пространство
05:17
those were for gravity --
94
317160
1000
за гравитацията,
05:18
but he found one more equation because of the one more dimension.
95
318160
4000
но заради допълнителното измерение, се появило още едно уравнение.
05:22
And when he looked at that equation,
96
322160
2000
И когато се вгледал в него,
05:24
it was none other than the equation
97
324160
2000
установил, че това не е нищо друго,
05:26
that scientists had long known to describe the electromagnetic force.
98
326160
3000
а отдавна известното уравнение, описващо електромагнетизма.
05:29
Amazing -- it just popped out.
99
329160
2000
Удивително, то само се пръкнало.
05:31
He was so excited by this realization
100
331160
3000
Той бил толкова развълнуван от откритието си,
05:34
that he ran around his house screaming, "Victory!" --
101
334160
3000
че започнал да тича около дома си, крещейки "Победа!" -
05:37
that he had found the unified theory.
102
337160
3000
сметнал, че е открил Единната теория за полето.
05:40
Now clearly, Kaluza was a man who took theory very seriously.
103
340160
7000
Явно Калуца бил човек, който вземал теорията много на сериозно.
05:47
He, in fact --
104
347160
1000
Той, фактически...
05:48
there is a story that when he wanted to learn how to swim,
105
348160
3000
Разказват, че когато решил да се научи да плува,
05:51
he read a book, a treatise on swimming --
106
351160
3000
четял от учебник - един трактат за плуването...
05:54
(Laughter)
107
354160
1000
(смях)
05:55
-- then dove into the ocean.
108
355160
2000
... и се гмуркал в океана.
05:57
This is a man who would risk his life on theory.
109
357160
3000
Това е човек, който би рискувал живота си, следвайки теорията.
06:00
Now, but for those of us who are a little bit more practically minded,
110
360160
4000
Но за тези от нас, които са малко по-практично мислещи,
06:04
two questions immediately arise from his observation.
111
364160
3000
възникват веднага два въпроса от неговото наблюдение.
06:07
Number one: if there are more dimensions in space, where are they?
112
367160
4000
Първи: Ако има повече измерения в пространството, къде са те?
06:11
We don't seem to see them.
113
371160
2000
Ние изглежда не ги виждаме.
06:13
And number two: does this theory really work in detail,
114
373160
4000
И втори: Работи ли тази теория наистина в детайли,
06:17
when you try to apply it to the world around us?
115
377160
3000
когато опитате да я приложите към света около нас?
06:20
Now, the first question was answered in 1926
116
380160
4000
На първия въпрос е отговорено през 1926 г.
06:24
by a fellow named Oskar Klein.
117
384160
2000
от човек на име Оскар Клайн.
06:26
He suggested that dimensions might come in two varieties --
118
386160
4000
Той предположил, че измеренията може да са два вида -
06:30
there might be big, easy-to-see dimensions,
119
390160
3000
от една страна - големи, които се виждат лесно,
06:33
but there might also be tiny, curled-up dimensions,
120
393160
3000
и от друга - малки, свити,
06:36
curled up so small, even though they're all around us,
121
396160
3000
които, макар да са навсякъде около нас, са толкова дребни,
06:39
that we don't see them.
122
399160
2000
че не ги виждаме.
06:41
Let me show you that one visually.
123
401160
2000
Нека да ви покажа това визуално.
06:43
So, imagine you're looking at something
124
403160
2000
Представете си, че гледате към
06:45
like a cable supporting a traffic light.
125
405160
2000
стоманено въже, поддържащо уличен светофар.
06:47
It's in Manhattan. You're in Central Park -- it's kind of irrelevant --
126
407160
3000
Някъде в Манхатън. За да сме точни - в Сентрал парк.
06:50
but the cable looks one-dimensional from a distant viewpoint,
127
410160
4000
За отдалечения наблюдател, въжето е едномерно,
06:54
but you and I all know that it does have some thickness.
128
414160
3000
но ние с вас знаем, че то има някаква дебелина.
06:57
It's very hard to see it, though, from far away.
129
417160
2000
Отдалеч е трудно да я забележим,
06:59
But if we zoom in and take the perspective of, say,
130
419160
2000
но ако се приближим и погледнем с очите, примерно,
07:01
a little ant walking around --
131
421160
2000
на мравка, пълзяща по въжето...
07:03
little ants are so small that they can access all of the dimensions --
132
423160
3000
Мравките са толкова малки, че всички измерения са им достъпни:
07:06
the long dimension,
133
426160
2000
това по дължина на въжето,
07:08
but also this clockwise, counter-clockwise direction.
134
428160
3000
но и това около него.
07:11
And I hope you appreciate this.
135
431160
2000
Впрочем, надявам се ще оцените нашите усилия.
07:13
It took so long to get these ants to do this.
136
433160
2000
Отне ни толкова време, да накараме мравките да правят това...
07:15
(Laughter)
137
435160
1000
(смях)
07:16
But this illustrates the fact that dimensions can be of two sorts:
138
436160
3000
Но примерът илюстрира факта, че измеренията могат да са два вида:
07:19
big and small. And the idea that maybe the big dimensions around us
139
439160
4000
големи и малки. И идеята, че може би големите измерения около нас
07:23
are the ones that we can easily see,
140
443160
2000
са тези, които лесно виждаме,
07:25
but there might be additional dimensions curled up,
141
445160
3000
но е възможно да има и допълнителни, свити измерения,
07:28
sort of like the circular part of that cable,
142
448160
2000
подобни на обиколката на въжето,
07:30
so small that they have so far remained invisible.
143
450160
4000
толкова малки, че досега са останали невидими.
07:34
Let me show you what that would look like.
144
454160
2000
Нека ви покажа как би изглеждало това.
07:36
So, if we take a look, say, at space itself --
145
456160
3000
Ако погледнем, примерно, към самото пространство -
07:39
I can only show, of course, two dimensions on a screen.
146
459160
4000
аз мога да ви покажа, разбира се, само две измерения на екрана.
07:43
Some of you guys will fix that one day,
147
463160
2000
Някой от вас, хора, ще оправи това някой ден,
07:45
but anything that's not flat on a screen is a new dimension,
148
465160
2000
Всичко, което не лежи в равнината е едно ново измерение.
07:47
goes smaller, smaller, smaller,
149
467160
2000
Детайлите стават все по-малки и малки,
07:49
and way down in the microscopic depths of space itself,
150
469160
4000
и някъде долу в микроскопичните дълбините на пространството -
07:53
this is the idea,
151
473160
1000
това е идеята -
07:54
you could have additional curled up dimensions --
152
474160
2000
може да съществуват допълнителни, свити измерения.
07:56
here is a little shape of a circle -- so small that we don't see them.
153
476160
3000
Ето тези измерения във форма на кръг - толкова малки, че не ги виждаме.
07:59
But if you were a little ultra microscopic ant walking around,
154
479160
4000
Но ако бяхте една ултрамикроскопична мравка, разхождаща се наоколо,
08:03
you could walk in the big dimensions that we all know about --
155
483160
2000
бихте могли да ходите не само по големите измерения, за които знаем всичко -
08:05
that's like the grid part --
156
485160
2000
тези, показани като квадратна мрежа -
08:07
but you could also access the tiny curled-up dimension
157
487160
3000
но и да имате достъп до тъничките свити измерения,
08:10
that's so small that we can't see it with the naked eye
158
490160
2000
които са толкова малки, че не може да се видят с невъоръжено око,
08:12
or even with any of our most refined equipment.
159
492160
3000
пък и с най-усъвършенстваното оборудване.
08:15
But deeply tucked into the fabric of space itself,
160
495160
3000
Скрити дълбоко във фибрите на самото пространство,
08:18
the idea is there could be more dimensions, as we see there.
161
498160
4000
може да има повече измерения, неизвестни досега.
08:22
Now that's an explanation
162
502160
4000
Ето това е едно обяснение,
08:26
about how the universe could have more dimensions than the ones that we see.
163
506160
4000
за това как Вселената би могла да има повече измерения от онези, които виждаме.
08:30
But what about the second question that I asked:
164
510160
3000
А какво да кажем по втория въпрос, който ви зададох:
08:33
does the theory actually work
165
513160
2000
работи ли теорията в действителност
08:35
when you try to apply it to the real world?
166
515160
2000
когато опитате да я приложите към реалния свят?
08:37
Well, it turns out that Einstein and Kaluza and many others
167
517160
3000
Е, оказва се, че Айнщайн и Калуца, пък и много други,
08:40
worked on trying to refine this framework
168
520160
5000
опитвали да прецизират тази рамка
08:45
and apply it to the physics of the universe
169
525160
3000
и да я приложат към физиката на Вселената
08:48
as was understood at the time, and, in detail, it didn't work.
170
528160
4000
както е била разбирана по това време и в детайлите тя не проработила.
08:52
In detail, for instance,
171
532160
1000
Примерно,
08:53
they couldn't get the mass of the electron
172
533160
2000
теоритично изчислената маса на електрона
08:55
to work out correctly in this theory.
173
535160
2000
не съответства на действителността.
08:57
So many people worked on it, but by the '40s, certainly by the '50s,
174
537160
5000
Толкова много хора работили по въпроса, но към 40-те и със сигурност към 50-те
09:02
this strange but very compelling idea
175
542160
4000
тази странна, но непреодолима идея -
09:06
of how to unify the laws of physics had gone away.
176
546160
3000
да се унифицират законите на физиката - замряла.
09:09
Until something wonderful happened in our age.
177
549160
4000
Докато нещо чудесно не се случи в наше време.
09:13
In our era, a new approach to unify the laws of physics
178
553160
4000
В нашата ера един нов подход на унифициране законите на физиката
09:17
is being pursued by physicists such as myself,
179
557160
2000
е преследван от физици като мен
09:19
many others around the world,
180
559160
2000
и много други по света.
09:21
it's called superstring theory, as you were indicating.
181
561160
3000
Нарича се Суперструнна теория, както вече сте забелязали.
09:24
And the wonderful thing is that superstring theory
182
564160
4000
Чудесното нещо е, че тази суперструнна теория
09:28
has nothing to do at first sight with this idea of extra dimensions,
183
568160
4000
няма нищо общо на пръв поглед с тази идея за допълнителни измерения,
09:32
but when we study superstring theory,
184
572160
3000
но когато я изучаваме,
09:35
we find that it resurrects the idea in a sparkling, new form.
185
575160
3000
откриваме, че тя съживява идеята в искрящо нова форма.
09:38
So, let me just tell you how that goes.
186
578160
2000
Нека ви кажа как става това.
09:40
Superstring theory -- what is it?
187
580160
2000
Суперструнна теория? Какво е това?
09:42
Well, it's a theory that tries to answer the question:
188
582160
2000
Е, това е теория, опитваща да отговори на въпроса:
09:44
what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents
189
584160
5000
Кoи са основните, фундаментални, неделими, неразложими елементарни частици,
09:49
making up everything in the world around us?
190
589160
4000
които изграждат всичко в света край нас?
09:53
The idea is like this.
191
593160
2000
Идеята е тази:
09:55
So, imagine we look at a familiar object, just a candle in a holder,
192
595160
5000
Представете си, че гледаме един обикновен предмет, например свещник със свещ.
10:00
and imagine that we want to figure out what it is made of.
193
600160
3000
Да предположим, че се опитваме да разберем от какво се състои.
10:03
So we go on a journey deep inside the object and examine the constituents.
194
603160
4000
За целта се отправяме на пътешествие в недрата на обекта, за да определим съставките му.
10:07
So deep inside -- we all know, you go sufficiently far down, you have atoms.
195
607160
4000
Някъде много навътре, на достатъчна дълбочина, знаем, ще видим атоми.
10:11
We also all know that atoms are not the end of the story.
196
611160
3000
Знаем също така, че с тях историята не свършва.
10:14
They have little electrons that swarm around a central nucleus
197
614160
4000
Те имат малки електрони, скупчени около ядро
10:18
with neutrons and protons.
198
618160
1000
от неутрони и протони.
10:19
Even the neutrons and protons have smaller particles inside of them known as quarks.
199
619160
5000
Даже неутроните и протоните имат малки частици в себе си, известни като кварки.
10:24
That is where conventional ideas stop.
200
624160
3000
Тук традиционните идеи спират.
10:27
Here is the new idea of string theory.
201
627160
2000
Ето я новата идея на струнната теория.
10:29
Deep inside any of these particles, there is something else.
202
629160
5000
Дълбоко вътре във всяка от тези частици има нещо друго.
10:34
This something else is this dancing filament of energy.
203
634160
3000
Това друго нещо е тази танцуваща нишка от енергия.
10:37
It looks like a vibrating string --
204
637160
2000
Тя прилича на вибрираща струна -
10:39
that's where the idea, string theory comes from.
205
639160
2000
ето откъде идва идеята за струнната теория.
10:41
And just like the vibrating strings that you just saw in a cello
206
641160
3000
И точно както струните на едно виолончело
10:44
can vibrate in different patterns,
207
644160
2000
могат да вибрират по различен модел,
10:46
these can also vibrate in different patterns.
208
646160
2000
тези също могат да вибрират по различен начин.
10:48
They don't produce different musical notes.
209
648160
2000
Но те не произвеждат различни музикални ноти.
10:50
Rather, they produce the different particles making up the world around us.
210
650160
4000
По-скоро произвеждат различните частици, образуващи света около нас.
10:54
So if these ideas are correct,
211
654160
1000
Така че ако тези идеи са верни,
10:55
this is what the ultra-microscopic landscape of the universe looks like.
212
655160
5000
ултрамикроскопичният пейзаж на Вселената трябва да изглежда така.
11:00
It's built up of a huge number
213
660160
2000
Той е построен от огромен брой
11:02
of these little tiny filaments of vibrating energy,
214
662160
4000
такива малки тънки нишки вибрираща енергия,
11:06
vibrating in different frequencies.
215
666160
2000
вибриращи с различни честоти.
11:08
The different frequencies produce the different particles.
216
668160
3000
Различните честоти произвежда различните частици.
11:11
The different particles are responsible
217
671160
3000
Различните частици са отговорни
11:14
for all the richness in the world around us.
218
674160
3000
за цялото това богатство в света около нас.
11:17
And there you see unification,
219
677160
2000
И ето я унификацията,
11:19
because matter particles, electrons and quarks,
220
679160
3000
понеже частиците материя, електрони и кварки,
11:22
radiation particles, photons, gravitons, are all built up from one entity.
221
682160
6000
радиационни частици, фотони, гравитони, са изцяло изградени от еднa субстанция.
11:28
So matter and the forces of nature all are put together
222
688160
4000
По такъв начин цялата материя и силите на природата са събрани
11:32
under the rubric of vibrating strings.
223
692160
2000
под рубриката на вибриращи струни.
11:34
And that's what we mean by a unified theory.
224
694160
4000
И това е, което ние имаме предвид под единна теория.
11:38
Now here is the catch.
225
698160
2000
Сега, ето я уловката.
11:40
When you study the mathematics of string theory,
226
700160
3000
Когато изучавате математиката на струнната теория,
11:43
you find that it doesn't work
227
703160
2000
откривате, че тя не работи
11:45
in a universe that just has three dimensions of space.
228
705160
3000
в една вселена, която има само три измерения на пространството.
11:48
It doesn't work in a universe with four dimensions of space, nor five, nor six.
229
708160
4000
Тя не работи и във вселена с четири измерения на пространството, и с пет и с шест.
11:52
Finally, you can study the equations, and show that it works
230
712160
4000
Накрая, изучавайки уравненията, може да покажете, че тя работи
11:56
only in a universe that has 10 dimensions of space
231
716160
4000
само във вселена, която има десет измерения на пространството
12:00
and one dimension of time.
232
720160
2000
и едно на времето.
12:02
It leads us right back to this idea of Kaluza and Klein --
233
722160
5000
Това ни връща обратно към идеята на Калуца и Клайн -
12:07
that our world, when appropriately described,
234
727160
3000
че нашият свят, когато е описан по подходящ начин
12:10
has more dimensions than the ones that we see.
235
730160
3000
има повече измерения от тези, които виждаме.
12:13
Now you might think about that and say, well,
236
733160
3000
Сега, вие, мислейки по въпроса може да кажете:
12:16
OK, you know, if you have extra dimensions, and they're really tightly curled up,
237
736160
3000
ОК, ако има допълнителни измерения, и те са наистина стегнато свити,
12:19
yeah, perhaps we won't see them, if they're small enough.
238
739160
4000
може би няма да ги виждаме, ако са твърде малки.
12:23
But if there's a little tiny civilization of green people walking around down there,
239
743160
3000
Но ако има малка тънка цивилизация от зелени човечета, крачещи там долу,
12:26
and you make them small enough, and we won't see them either. That is true.
240
746160
5000
и ги направим достатъчно малки, няма да виждаме и тях - това би могло да е истина.
12:31
One of the other predictions of string theory --
241
751160
3000
Това още едно предсказание на струнната теория ли е?
12:34
no, that's not one of the other predictions of string theory.
242
754160
3000
Не, струнната теория не предсказва това.
12:37
(Laughter)
243
757160
1000
(смях)
12:38
But it raises the question:
244
758160
2000
Но тогава възниква въпросът:
12:40
are we just trying to hide away these extra dimensions,
245
760160
2000
Не се ли опитваме просто да укрием тези извънредни измерения,
12:42
or do they tell us something about the world?
246
762160
3000
или те ни казват нещо за света?
12:45
In the remaining time, I'd like to tell you two features of them.
247
765160
4000
В оставащото време, бих искал да ви разкажа за две техни особености.
12:49
First is, many of us believe that these extra dimensions
248
769160
4000
Първата е: много от нас вярват, че тези допълнителни измерения
12:53
hold the answer to what perhaps is the deepest question
249
773160
4000
държат отговора на може би най-дълбокия въпрос
12:57
in theoretical physics, theoretical science.
250
777160
3000
в теоритичната физика и теоритичната наука.
13:00
And that question is this: when we look around the world,
251
780160
4000
И този въпрос е: Гледайки света наоколо,
13:04
as scientists have done for the last hundred years,
252
784160
2000
както учените го правят през последните сто години,
13:06
there appear to be about 20 numbers that really describe our universe.
253
786160
4000
установяваме, че има около 20 числа, които наистина описват Вселената.
13:10
These are numbers like the mass of the particles,
254
790160
3000
Това са физичните константи, сред които: масата на частиците,
13:13
like electrons and quarks, the strength of gravity,
255
793160
2000
като електрони и кварки; гравитационната константа;
13:15
the strength of the electromagnetic force --
256
795160
2000
коефициента на електромагнитна сила...
13:17
a list of about 20 numbers
257
797160
2000
Списък от около 20 числа,
13:19
that have been measured with incredible precision,
258
799160
3000
измерени с невероятна точност,
13:22
but nobody has an explanation
259
802160
2000
но без някой да има обяснение,
13:24
for why the numbers have the particular values that they do.
260
804160
4000
защо тези константи имат конкретната притежавана стойност.
13:28
Now, does string theory offer an answer?
261
808160
3000
Дали струнната теория предлага отговор?
13:31
Not yet.
262
811160
1000
Все още не.
13:32
But we believe the answer for why those numbers have the values they do
263
812160
4000
Но ние вярваме, че отговорът на този въпрос, за специфичните стойности на физическите константи
13:36
may rely on the form of the extra dimensions.
264
816160
3000
може да зависи от формата на допълнителните измерения.
13:39
And the wonderful thing is, if those numbers
265
819160
2000
И чудесното е, че ако стойностите на тези константи
13:41
had any other values than the known ones,
266
821160
3000
бяха различни от известните -
13:44
the universe, as we know it, wouldn't exist.
267
824160
3000
Вселената, каквато я познаваме, не би съществувала.
13:47
This is a deep question.
268
827160
1000
Това е дълбок въпрос.
13:48
Why are those numbers so finely tuned
269
828160
2000
Защо тези константи са толкова точно настроени
13:50
to allow stars to shine and planets to form,
270
830160
2000
да позволяват на звездите да светят и планетите да се образуват,
13:52
when we recognize that if you fiddle with those numbers --
271
832160
3000
когато признаваме, че най-малко бъзикане с тях...
13:55
if I had 20 dials up here
272
835160
2000
Например, ако имам 20 потенциометъра
13:57
and I let you come up and fiddle with those numbers,
273
837160
2000
и ви позволя да настройвате с тях константите,
13:59
almost any fiddling makes the universe disappear.
274
839160
4000
почти всяко врътване ще прави Вселената да изчезва.
14:03
So can we explain those 20 numbers?
275
843160
3000
Така, че можем ли да обясним тези 20 числа?
14:06
And string theory suggests that those 20 numbers
276
846160
2000
Струнната теория подсказва, че те
14:08
have to do with the extra dimensions.
277
848160
2000
имат общо с допълнителните измерения.
14:10
Let me show you how.
278
850160
2000
Нека ви покажа как.
14:12
So when we talk about the extra dimensions in string theory,
279
852160
4000
Когато говорим за допълнителни измерения в струнната теория,
14:16
it's not one extra dimension,
280
856160
2000
нямаме предвид едно единствено,
14:18
as in the older ideas of Kaluza and Klein.
281
858160
4000
както в старите идеи на Калуца и Клайн.
14:22
This is what string theory says about the extra dimensions.
282
862160
3000
Ето какво казва струнната теория за допълнителните измерения.
14:25
They have a very rich, intertwined geometry.
283
865160
3000
Те имат много богата, преплитаща се геометрия.
14:28
This is an example of something known as a Calabi-Yau shape --
284
868160
4000
Това е един пример на нещо, познато като пространство на Калаби-Яу -
14:32
name isn't all that important.
285
872160
2000
името не е толкова важно.
14:34
But, as you can see,
286
874160
2000
Но както забелязвате,
14:36
the extra dimensions fold in on themselves
287
876160
3000
допълнителните измерения се увиват в себе си
14:39
and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.
288
879160
4000
и преплитат в една доста интересна форма, интересна структура.
14:43
And the idea is that if this is what the extra dimensions look like,
289
883160
5000
И идеята е, че ако това е видът на допълнителните измерения,
14:48
then the microscopic landscape of our universe all around us
290
888160
4000
то микроскопичният пейзаж на нашата Вселена
14:52
would look like this on the tiniest of scales.
291
892160
2000
при максимално увеличение, би изглеждал така.
14:54
When you swing your hand,
292
894160
1000
Когато махнете с ръка,
14:55
you'd be moving around these extra dimensions over and over again,
293
895160
3000
вие ще се движите около тези допълнителни измерения отново и отново,
14:58
but they're so small that we wouldn't know it.
294
898160
2000
но те са толкова малки, че вие не го забелязвате.
15:00
So what is the physical implication, though, relevant to those 20 numbers?
295
900160
3000
И така, каква е физическата връзка с онези 20 числа?
15:03
Consider this. If you look at the instrument, a French horn,
296
903160
3000
Помислете върху това: Ако погледнете този музикален инструмент (валдхорн),
15:06
notice that the vibrations of the airstreams
297
906160
3000
ще забележите, че вибрациите на въздушните потоци
15:09
are affected by the shape of the instrument.
298
909160
2000
зависят от формата на инструмента.
15:11
Now in string theory,
299
911160
2000
В струнната теория,
15:13
all the numbers are reflections of the way strings can vibrate.
300
913160
3000
всички числа са отражения на начина, по който струните могат да вибрират.
15:16
So just as those airstreams
301
916160
2000
Точно както онези въздушни потоци
15:18
are affected by the twists and turns in the instrument,
302
918160
3000
зависят от усукванията и извивките на инструмента,
15:21
strings themselves will be affected
303
921160
2000
самите струни ще бъдат повлияни
15:23
by the vibrational patterns in the geometry within which they are moving.
304
923160
4000
от вибрационните модели в геометрията в която се движат.
15:27
So let me bring some strings into the story.
305
927160
2000
Така че нека вмъкнем няколко струни в тази история.
15:29
And if you watch these little fellows vibrating around --
306
929160
3000
И ако виждате тези малки симпатяги да вибрират наоколо -
15:32
they'll be there in a second -- right there,
307
932160
2000
те ще бъдат там, след секунда... точно там,
15:34
notice that they way they vibrate is affected
308
934160
2000
обърнете внимание, че начина по който вибрират е повлиян
15:36
by the geometry of the extra dimensions.
309
936160
2000
от геометрията на допълнителните измерения.
15:38
So, if we knew exactly what the extra dimensions look like --
310
938160
3000
Ако знаехме точно как изглеждат допълнителните измерения -
15:41
we don't yet, but if we did --
311
941160
2000
още не знаем, но ако...
15:43
we should be able to calculate the allowed notes,
312
943160
3000
щяхме да можем да изчислим позволените ноти,
15:46
the allowed vibrational patterns.
313
946160
2000
позволените вибрационни модели.
15:48
And if we could calculate the allowed vibrational patterns,
314
948160
3000
А ако можехме да ги изчислим тях,
15:51
we should be able to calculate those 20 numbers.
315
951160
3000
щяхме да можем да изчислим онези 20 числа.
15:54
And if the answer that we get from our calculations
316
954160
4000
И ако отговорът, получен от изчисленията
15:58
agrees with the values of those numbers
317
958160
2000
съвпадне със стойностите им,
16:00
that have been determined
318
960160
2000
определени
16:02
through detailed and precise experimentation,
319
962160
3000
с детайлни и прецизни експерименти,
16:05
this in many ways would be the first fundamental explanation
320
965160
5000
това би бил първото фундаментално обяснение
16:10
for why the structure of the universe is the way it is.
321
970160
5000
на това, защо структурата на Вселената е такава, каквато е.
16:15
Now, the second issue that I want to finish up with is:
322
975160
3000
Втората особеност, с която искам да приключа е:
16:18
how might we test for these extra dimensions more directly?
323
978160
5000
Как бихме могли да тестваме допълнителните измерения по-директно?
16:23
Is this just an interesting mathematical structure
324
983160
3000
Дали това е само една интересна математическа структура,
16:26
that might be able to explain
325
986160
2000
която би могла да обясни
16:28
some previously unexplained features of the world,
326
988160
5000
някои необяснени досега характеристики на света,
16:33
or can we actually test for these extra dimensions?
327
993160
3000
или бихме могли в действителност да тестваме допълнителните измерения?
16:36
And we think -- and this is, I think, very exciting --
328
996160
2000
Ние смятаме - и това, според мен, е много вълнуващо -
16:38
that in the next five years or so we may be able to test
329
998160
4000
че през следващите 5-6 години може би ще сме в състояние да тестваме
16:42
for the existence of these extra dimensions.
330
1002160
3000
за наличието на тези допълнителни измерения.
16:45
Here's how it goes. In CERN, Geneva, Switzerland,
331
1005160
4000
Ето как ще стане. В ЦЕРН, Женева, Швейцария,
16:49
a machine is being built called the Large Hadron Collider.
332
1009160
4000
се строи инсталация, наречена Голям адронен колайдер.
16:53
It's a machine that will send particles around a tunnel,
333
1013160
3000
Това е установка, която ще изпраща частици по тунел
16:56
opposite directions, near the speed of light.
334
1016160
2000
в насрещни посоки, при скорост близка до светлинната.
16:58
Every so often those particles will be aimed at each other,
335
1018160
4000
В даден момент частиците ще бъдат насочени една в друга,
17:02
so there's a head-on collision.
336
1022160
2000
за да се получи челен сблъсък.
17:04
The hope is that if the collision has enough energy,
337
1024160
4000
Надеждата е, ако сблъсъкът е с достатъчна енергия,
17:08
it may eject some of the debris from the collision
338
1028160
3000
да изхвърли някои от отломките
17:11
from our dimensions, forcing it to enter into the other dimensions.
339
1031160
5000
от нашите измерения, и да ги прати в други.
17:16
How would we know it?
340
1036160
2000
Как ще го разберем?
17:18
Well, we'll measure the amount of energy after the collision,
341
1038160
3000
Ами, ще измерим количеството енергия след сблъсъка,
17:21
compare it to the amount of energy before,
342
1041160
2000
ще я сравним с тази от преди него
17:23
and if there's less energy after the collision than before,
343
1043160
4000
и ако тя е по-малка след сблъсъка
17:27
this will be evidence that the energy has drifted away.
344
1047160
2000
това ще е доказателство, че енергията е изтекла някъде.
17:29
And if it drifts away in the right pattern that we can calculate,
345
1049160
3000
И ако това изтичане стане по теоритично предсказания сценарии -
17:32
this will be evidence that the extra dimensions are there.
346
1052160
3000
това ще е доказателство за съществуването на допълнителни измерения.
17:35
Let me show you that idea visually.
347
1055160
2000
Нека ви покажа идеята визуално.
17:37
So, imagine we have a certain kind of particle called a graviton --
348
1057160
3000
Представете си, че имаме един точно определен вид частица, наречена гравитон -
17:40
that's the kind of debris we expect to be ejected out,
349
1060160
4000
това е онзи вид отломък, който очакваме да бъде изхвърлен
17:44
if the extra dimensions are real.
350
1064160
2000
ако допълнителните измерения съществуват.
17:46
But here's how the experiment will go.
351
1066160
1000
Ето как ще протече експериментът.
17:47
You take these particles. You slam them together.
352
1067160
3000
Вземате тези частици. Сблъсквате ги една в друга...
17:50
You slam them together, and if we are right,
353
1070160
2000
Сблъсквате ги една в друга и ако сме прави,
17:52
some of the energy of that collision
354
1072160
2000
част от енергията на този сблъсък
17:54
will go into debris that flies off into these extra dimensions.
355
1074160
4000
ще отиде в отломки, които отлитат в тези допълнителни измерения.
17:58
So this is the kind of experiment
356
1078160
2000
Та, това е експериментът,
18:00
that we'll be looking at in the next five, seven to 10 years or so.
357
1080160
4000
който ще наблюдаваме в следващите пет, седем до 10 години или там някъде.
18:04
And if this experiment bears fruit,
358
1084160
3000
И ако този експеримент даде плод,
18:07
if we see that kind of particle ejected
359
1087160
3000
ако видим този вид частица изхвърлена
18:10
by noticing that there's less energy in our dimensions
360
1090160
3000
т.е. ако забележим, че има по-малко енергия в нашите измерения
18:13
than when we began,
361
1093160
2000
отколкото преди да започнем,
18:15
this will show that the extra dimensions are real.
362
1095160
3000
това ще показва, че допълнителните измерения са реални.
18:18
And to me this is a really remarkable story,
363
1098160
3000
За мен това е една наистина забележителна история,
18:21
and a remarkable opportunity. Going back to Newton with absolute space --
364
1101160
4000
и една забележителна възможност. Да се върънем назад към Нютон с неговото абсолютно пространство -
18:25
didn't provide anything but an arena, a stage
365
1105160
2000
той не осигури нищо друго освен една арена, една сцена,
18:27
in which the events of the universe take place.
366
1107160
2000
на която се случват събитията на Вселената.
18:29
Einstein comes along and says,
367
1109160
2000
Дойде Айнщайн и съобщи:
18:31
well, space and time can warp and curve -- that's what gravity is.
368
1111160
3000
Е, пространството и времето могат да се деформират и изкривяват, това е то гравитацията.
18:34
And now string theory comes along and says,
369
1114160
4000
А сега струнната теория идва и казва:
18:38
yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,
370
1118160
3000
Да, гравитацията, квантовата механика, електромагнетизмът -
18:41
all together in one package,
371
1121160
2000
всички заедно в един пакет,
18:43
but only if the universe has more dimensions than the ones that we see.
372
1123160
4000
но само ако Вселената има повече измерения от тези, които виждаме.
18:47
And this is an experiment that may test for them in our lifetime.
373
1127160
5000
И този експеримент може да тества съществуването им още през нашия живот.
18:52
Amazing possibility.
374
1132160
2000
Удивителна възможност.
18:54
Thank you very much.
375
1134160
2000
Благодаря ви!
18:56
(Applause)
376
1136160
7000
(аплодисменти)
Относно този уебсайт

Този сайт ще ви запознае с видеоклипове в YouTube, които са полезни за изучаване на английски език. Ще видите уроци по английски език, преподавани от първокласни учители от цял свят. Кликнете два пъти върху английските субтитри, показани на всяка страница с видеоклипове, за да възпроизведете видеото оттам. Субтитрите се превъртат в синхрон с възпроизвеждането на видеото. Ако имате някакви коментари или искания, моля, свържете се с нас, като използвате тази форма за контакт.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7