Making sense of string theory | Brian Greene

Překladatel: Jana Šafaříková Korektor: Radek Pilich

In the year 1919,

V roce 1919

a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza

v podstatě neznámý německý matematik Theodor Kaluza

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

přednesl velmi odvážnou - a v některých ohledech také velmi zvláštní - myšlenku.

He proposed that our universe

Podle něj by totiž náš vesmír

might actually have more than the three dimensions

mohl sestávat z více než tří dimenzí,

that we are all aware of.

které všichni tak dobře známe.

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

Kromě směrů vlevo - vpravo, dozadu - dopředu a nahoru - dolů

Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space

mohou podle Kaluzy existovat i další rozměry prostoru,

that for some reason we don't yet see.

které ale z nějakého důvodu zatím nevidíme.

Now, when someone makes a bold and bizarre idea,

Když někdo předloží odvážnou a podivnou myšlenku,

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

často zůstane jen u odvahy a podivnosti,

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

a se světem kolem nás nemá vůbec nic společného.

This particular idea, however --

Ovšem zrovna tato úvaha --

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

i přes to, že zatím nevíme, zda pravdivá nebo ne -

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

na konci přednášky se zmíním o experimentech, které by však za několik roků

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

mohly tuto úvahu potvrdit či vyvrátit --

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

tato myšlenka měla zásadní vliv na fyziku dvacátého století

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

a dodnes z ní vychází mnoho výzkumů posunujících hranice našeho poznání.

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

Proto bych vám chtěl o těchto dalších dimenzích povědět víc.

So where do we go?

A odkud začneme?

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

Přesuneme se nazpět až do roku 1907.

This is a year when Einstein is basking in the glow

Do roku, v němž se Einstein hřál na výsluní

of having discovered the special theory of relativity

po objevení speciální teorie relativity

and decides to take on a new project,

a zároveň si přibral nový úkol:

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

porozumět ohromné a všeprostupující gravitační síle.

And in that moment, there are many people around

V té době si mnoho lidí myslelo,

who thought that that project had already been resolved.

že otázky týkající se gravitace byly již dávno zodpovězeny.

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

Newton předložil světu svou gravitační teorii na konci 17. století.

that works well, describes the motion of planets,

Teorii, která spolehlivě funguje, předpovídá pohyby planet,

the motion of the moon and so forth,

měsíce a dalších nebeských těles,

the motion of apocryphal of apples falling from trees,

i pohyb pověstných jablek, která ze stromů

hitting people on the head.

padají lidem na hlavu.

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

To všechno se dá popsat s použitím Newtonových výpočtů.

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

Einstein si ale uvědomil, že Newton do své teorie nezahrnul úplně všechno:

because even Newton had written

i Newton si toho byl vědom, protože napsal,

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

že i přes to, že ví, jak spočítat sílu gravitačního působení,

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

nemohl přijít na to, jak ve skutečnosti tato síla funguje.

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

Jak je možné, že Slunce, vzdálené od Země 150 miliónu kilometrů,

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

její pohyb přesto nějak ovlivňuje?

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

Jak může Slunce překonat prázdný prostor a působit na Zemi?

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

To je právě ten úkol, kterého se Einstein zhostil --

to figure out how gravity works.

zjistit, jak gravitace funguje.

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

A dovolte mi, abych vám ukázal, na co přišel.

So Einstein found

Einstein zjistil,

that the medium that transmits gravity is space itself.

že prostředkem, s jehož pomocí se gravitace šíří, je sám prostor.

The idea goes like this:

Jeho myšlenka je následující:

imagine space is a substrate of all there is.

představte si prostor jako plochu, která obsahuje úplně všechno.

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

Podle Einsteina je prostor krásně narovnaný, pokud v něm není žádná hmota.

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

Pokud v něm ale nějaká hmota je, jako například Slunce,

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

způsobí to, že se prostor zakřiví a prohne.

And that communicates the force of gravity.

A právě tím se přenáší gravitační působení.

Even the Earth warps space around it.

I Země zakřivuje okolní prostor.

Now look at the Moon.

Podívejte se na Měsíc.

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

Podle této úvahy Měsíc setrvává na své dráze,

because it rolls along a valley in the curved environment

protože se pohybuje okolo prohlubně zakřiveného prostoru,

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

který Slunce, Měsíc a Země deformují svou pouhou přítomností.

We go to a full-frame view of this.

Zblízka vidíme, že

The Earth itself is kept in orbit

Země setrvává na své oběžné dráze,

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

protože se pohybuje okolo prohlubně, která vzniká v prostoru

because of the Sun's presence.

zakřiveném přítomností Slunce

That is this new idea about how gravity actually works.

A to je ta nová úvaha, která vyslětluje jak gravitace vlastně funguje.

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

Astronomická pozorování tuto myšlenku v roce 1919 potvrdila.

It really works. It describes the data.

Opravdu to takhle je. Teorie a data souhlasí.

And this gained Einstein prominence around the world.

Díky tomu Einstein dosáhl uznání po celém světě.

And that is what got Kaluza thinking.

A to je také to, co inspirovalo Kaluzovy úvahy.

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

Stejně jako Einstein se Kaluza snažil objevit "teorii všeho".

That's one theory

Jedinou teorii,

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

která by byla schopná vysvětlit všechny přírodní síly z jediného souboru myšlenek,

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

z jediného souboru principů, jediné všezahrnující rovnice.

So Kaluza said to himself,

Kaluza tedy uvažoval:

Einstein has been able to describe gravity

Einsteinovi se povedlo popsat gravitaci

in terms of warps and curves in space --

za použití zvlnění a zakřivení prostoru --

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

nebo přesněji zakřivení prostoru a času.

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

Možná, že bych to samé mohl zkusit i s druhou známou silou --

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

v té době se vědělo jenom o elektromagnetické síle --

we know of others today, but at that time

dnes už známe i další, ale v té době

that was the only other one people were thinking about.

to byla jediné síla, kterou se lidé zabývali.

You know, the force responsible for electricity

To je síla stojící za elektřinou,

and magnetic attraction and so forth.

přitahováním magnetů a tak dál.

So Kaluza says, maybe I can play the same game

Takže Kaluza si říkal: možná bych mohl zkusit to samé

and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.

a popsat s pomocí zvlnění a zakřivení i elektromagnetickou sílu.

That raised a question: warps and curves in what?

Otázka ale byla: zvlnění a zakřivení - ale v čem?

Einstein had already used up space and time,

Zakřivení prostoru a času už použil Einstein

warps and curves, to describe gravity.

k popsání gravitace.

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

Nezdálo se, že by se dalo ohýbat a zakřivovat i něco dalšího.

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

Tak si Kaluza řekl: možná existuje víc prostorových dimenzí,

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

takže pokud chci popsat další sílu,

maybe I need one more dimension.

možná budu potřebovat další dimenzi.

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

Představil si tedy, že vesmír má čtyři prostorové dimenze místo tří

and imagined that electromagnetism was warps and curves

a že elektromagnetismus zakřivuje a ohýbá

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

právě tu čtvrtou dimenzi. A teď přichází to zajímavé:

when he wrote down the equations describing warps and curves

když sepsal rovnice popisující

in a universe with four space dimensions, not three,

zakřivení čtyřrozměrného prostoru,

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

našel rovnice, kterými Einstein popsal tři dimenze --

those were for gravity --

v nichž se projevuje gravitace --

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

ale našel ještě jednu rovnici navíc, právě kvůli přidané čtvrté dimenzi.

And when he looked at that equation,

Když se na tu přebývající rovnici podíval,

it was none other than the equation

nebylo to nic jiného než rovnice,

that scientists had long known to describe the electromagnetic force.

kterou vědci již dlouho používali k popisu elektromagnetické síly.

Amazing -- it just popped out.

Neuvěřitelné - prostě se tam vynořila.

He was so excited by this realization

Byl tak nadšený ze svého objevu,

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

že pobíhal po domě a křičel: "Vítězství!" --

that he had found the unified theory.

přesvědčen, že našel teorii všeho.

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

Kaluza byl ale člověk, kterému byly teorie nade vše.

He, in fact --

Vypráví se,

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

že když se chtěl naučit plavat,

he read a book, a treatise on swimming --

přečetl si o tom knihu - pojednání o plavání

(Laughter)

(smích)

-- then dove into the ocean.

-- a pak se ponořil do oceánu.

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

Byl to člověk, který by svěřil svůj život do rukou teorie.

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

Ale pro nás ostatní, kdo jsme založení o něco praktičtěji,

two questions immediately arise from his observation.

z jeho pozorování přímo vyplývají dvě otázky.

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

Za prvé: Pokud existuje víc dimenzí, kde jsou?

We don't seem to see them.

Nezdá se, že bychom je viděli.

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

A za druhé: Funguje opravdu tahle teorie

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

pokud ji aplikujeme na svět kolem nás?

Now, the first question was answered in 1926

Na první otázku odpověděl v roce 1926

by a fellow named Oskar Klein.

Oskar Klein.

He suggested that dimensions might come in two varieties --

Podle něj mohou existovat dva typy dimenzí:

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

ty velké, které si snadno uvědomujeme,

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

ale i miniaturní dimenze

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

smotané do tak malé velikosti, že je i přes to, že jsou všude kolem nás,

that we don't see them.

nemůžeme spatřit.

Let me show you that one visually.

Ukážu vám to na obrázovce.

So, imagine you're looking at something

Představte si, že se díváte na něco jako

like a cable supporting a traffic light.

lano na semaforu.

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

Jste na Manhattanu v Central Parku -- ale to je docela jedno --

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

z dálky se zdá, jako by lano mělo jen jednu dimenzi,

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

všichni ale víme, že musí mít i nějakou tloušťku.

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

Z dálky ji lze vidět velice těžko.

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

Pokud se k lanu přiblížíme a podíváme se na něj

a little ant walking around --

z mravenčí perspektivy --

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

mravenci jsou tak malí, že můžou vstupovat do obou dimenzí --

the long dimension,

do dimenze délky

but also this clockwise, counter-clockwise direction.

a také do dimenze na obvodu lana.

And I hope you appreciate this.

Doufám, že tohle opravdu doceníte.

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

Trvalo dlouho, než mravenci začali dělat, co jsem po nich chtěl.

(Laughter)

(Smích)

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

Toto názorně to ukazuje skutečnost, že mohou existovat dva typy dimenzí:

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

velké a malé. A také na to, že velké dimenze kolem nás

are the ones that we can easily see,

jsou možná ty, které můžeme snadno spatřit,

but there might be additional dimensions curled up,

ale že tu stejně tak můžou být i další stočené dimenze,

sort of like the circular part of that cable,

jako na obvodu lana,

so small that they have so far remained invisible.

které jsou tak malé, že pro nás zůstávají neviditelné.

Let me show you what that would look like.

Ukážu vám, jak by takový případ vypadal.

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

Pokud se podíváme na samotný prostor --

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

na obrazovce mohu pochopitelně zobrazit jenom dvě dimenze.

Some of you guys will fix that one day,

Někdo z vás toto jednou opraví.

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

Všechno, co se na ploše obrazovky nejevi ploše, je nová dimenze,

goes smaller, smaller, smaller,

pořád menší a menší,

and way down in the microscopic depths of space itself,

až k mikroskopickým rozměrům samotného prostoru --

this is the idea,

Základní myšlenkou je,

you could have additional curled up dimensions --

že mohou existovat dodatečné zavinuté dimenze.

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

Zde mají tvar kruhu -- tak malého, že ho nemůžeme vidět.

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

Ale pokud byste byli opravdu malinkatí a procházeli se tam,

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

mohli byste se pohybovat ve velkých dimenzích, které všichni známe --

that's like the grid part --

ty jsou znázorněny mřížkou --

but you could also access the tiny curled-up dimension

a navíc byste mohli vstoupit i do těch malých stočených dimenzí,

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

tak malých, že je nemůžeme spatřit pouhým okem,

or even with any of our most refined equipment.

ani s použitím nejdokonalejších přístrojů.

But deeply tucked into the fabric of space itself,

Jsou součástí struktury prostoru na nejhlubší úrovni,

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

domníváme se, že možná existuje víc dimenzí, podobně jako zde.

Now that's an explanation

To by vysvětlovalo,

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

proč by vesmír mohl mít víc dimenzí než jen ty, které vidíme.

But what about the second question that I asked:

Ale co ta druhá otázka, kterou jsem položil:

does the theory actually work

Platí tato teorie,

when you try to apply it to the real world?

pokud ji aplikujeme na náš svět?

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

Ukázalo se, že Einstein, Kaluza a mnoho dalších vědců

worked on trying to refine this framework

pracovalo na jejím zdokonalení,

and apply it to the physics of the universe

aby ji mohli aplikovat na celý vesmír,

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

jak si ho v té době představovali, ale jednotlivé části teorie selhaly.

In detail, for instance,

Například

they couldn't get the mass of the electron

při vypočtech hmotnosti elektronu

to work out correctly in this theory.

z teorie nevycházely správné výsledky.

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

Pracovalo na tom tolik lidí, ale ve čtyřicátých letech, nejdéle v padesátých,

this strange but very compelling idea

tato zvláštní, ale podmanivá myšlenka

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

sjednocení fyzikálních zákonů, zmizela.

Until something wonderful happened in our age.

Až do dnešní doby, v níž došlo k něčemu úžasnému.

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

V současné době vzniká nový přístup ke sjednocení zákonů fyziky,

is being pursued by physicists such as myself,

kterým se zabývá - včetně mě -

many others around the world,

mnoho vědců po celém světě.

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

Říká se mu superstrunová teorie, jak správně naznačujete.

And the wonderful thing is that superstring theory

Úžasné na této teorii je,

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

že na první pohled nemá co do činění s dalšími dimenzemi,

but when we study superstring theory,

ale když superstrunovou teorii studujeme, nacházíme,

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

že tuto myšlenku znovu přivádí k životu v novém, brilantním tvaru.

So, let me just tell you how that goes.

Chtěl bych vám to trochu vysvětlit.

Superstring theory -- what is it?

Teorie superstrun -- co je to?

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

Je to teorie, která se snaží odpovědět na otázku:

what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents

jaké jsou základní a nedělitelné složky,

making up everything in the world around us?

které vytvářejí všechno kolem nás?

The idea is like this.

A odpověď by byla asi taková:

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

Představte si obyčejný předmět, třeba svíčku zasazenou ve svícnu,

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

a představte si, že chceme zjistit, z čeho se skládá.

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

Postupujeme pořád dál a hlouběji a zkoumáme složky, které vidíme.

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

Pokud se hodně přiblížíme, jak všichni víme, uvidíme atomy.

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

Víme ale také, že atomy naše cesta nekončí.

They have little electrons that swarm around a central nucleus

Atomy tvoří malé elektrony kmitající okolo atomového jádra

with neutrons and protons.

tvořeného neutrony a protony.

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

Dokonce i neutrony a protony v sobě obsahují menší částice, kterým říkáme kvarky.

That is where conventional ideas stop.

Na této úrovni se konvenční teorie zastaví.

Here is the new idea of string theory.

Ale teorie strun pokračuje dál.

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

Uvnitř každé částice je ještě něco dalšího:

This something else is this dancing filament of energy.

tančící vlákna energie.

It looks like a vibrating string --

Vypadají jako vibrující struna --

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

odtud dostala teorie strun svůj název.

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

A stejně tak jako rozezněné struny cella

can vibrate in different patterns,

mohou vibrovat různými způsoby,

these can also vibrate in different patterns.

různými způsoby mohou vibrovat i struny energie.

They don't produce different musical notes.

Nevytvářejí různé hudební tóny.

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

Spíše vytvářejí různé částice, z nichž se skládá svět kolem nás.

So if these ideas are correct,

Pokud jsou tyto úvahy správné,

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

takhle na mikroskopické úrovni vypadá vesmír.

It's built up of a huge number

Tvoří ho obrovské množství

of these little tiny filaments of vibrating energy,

těchto malinkatých vibrujících vláken energie,

vibrating in different frequencies.

vibrujících v rozdílných frekvencích.

The different frequencies produce the different particles.

Různé frekvence vytvářejí různé částice.

The different particles are responsible

Různé částice jsou zdrojem

for all the richness in the world around us.

veškeré rozmanitosti ve světě kolem nás.

And there you see unification,

Zde si můžete všimnout sjednocení,

because matter particles, electrons and quarks,

protože částice hmoty, elektrony a kvarky,

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

částice záření, fotony, gravitony - to všechno vzniká ze stejného základu.

So matter and the forces of nature all are put together

Hmota a přírodní síly jsou tedy společně začleněny

under the rubric of vibrating strings.

do sféry vibrujících strun.

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

Takhle si představujeme teorii všeho.

Now here is the catch.

Je v tom ale háček.

When you study the mathematics of string theory,

Když studujete matematiku strunové teorie,

you find that it doesn't work

zjistíte, že nefunguje správně

in a universe that just has three dimensions of space.

ve vesmíru, který má jenom tři prostorové dimenze.

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

Nefunguje ani ve vesmíru se čtyřmi, pěti, dokonce ani šesti dimenzemi.

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

Nakonec dojdete k tomu, že rovnice můžete studovat a prokázat jejich platnost

only in a universe that has 10 dimensions of space

jen ve vesmíru, který má deset prostorových dimenzí

and one dimension of time.

a jednu dimenzi časovou.

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

To nás odvádí zpátky k myšlence Kaluzy a Kleina --

that our world, when appropriately described,

že podle adekvátního popisu našeho světa

has more dimensions than the ones that we see.

existuje víc dimenzí než jen ty, které vidíme.

Now you might think about that and say, well,

Mohli byste se nad tím zamyslet a namítnout:

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

Dobře, možná tu jsou další dimenze, tak těsně stočené,

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

tak malé, že nikdy nespatříme ani je,

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

ani zelené človíčky, kteří v nich možná žijí.

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

Ano, a měli byste pravdu, protože to je jedna z předpovědí,

One of the other predictions of string theory --

která z teorie strun také vychází --

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

ne, žádná taková předpoveď v teorii strun není --

(Laughter)

(Smích)

But it raises the question:

Musíme se ale ptát:

are we just trying to hide away these extra dimensions,

Máme se tvářit, jakoby další dimenze neexistovaly,

or do they tell us something about the world?

nebo nám můžou říct i něco o našem světě?

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

Ve zbývajícím čase vám povím o jejich dvou základních rysech.

First is, many of us believe that these extra dimensions

Mnoho z nás se domnívá, že tyto další dimenze

hold the answer to what perhaps is the deepest question

ukrývají odpověď na jednu z největších otázek

in theoretical physics, theoretical science.

v teoretické fyzice.

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

Otázka zní: podíváme-li se na náš svět,

as scientists have done for the last hundred years,

jako se dívali už vědci v minulém století,

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

objevíme přibližně 20 čísel, která popisují náš vesmír.

These are numbers like the mass of the particles,

Mezi ně patří například hmotnosti částic -

like electrons and quarks, the strength of gravity,

elektronů a kvarků, síla gravitace

the strength of the electromagnetic force --

a elektromagnetismu --

a list of about 20 numbers

celkem asi 20 čísel,

that have been measured with incredible precision,

změřených s neuvěřitelnou přesností.

but nobody has an explanation

Nikdo ale nemá vysvětlení,

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

proč mají právě ty hodnoty, jaké mají.

Now, does string theory offer an answer?

Může odpověděď poskytnout teorie strun?

Not yet.

Zatím ne.

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

Ale domníváme se, že důvod, proč mají právě tyto hodnoty a ne jiné,

may rely on the form of the extra dimensions.

může souviset s tvarem dalších dimenzí.

And the wonderful thing is, if those numbers

Podivuhodné na tom je, že kdyby ta čísla

had any other values than the known ones,

měla jiné hodnoty,

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

vesmír, jak ho známe, by vůbec neexistoval.

This is a deep question.

To je zásadní otázka.

Why are those numbers so finely tuned

Proč jsou hodnoty vyváženy tak precizně,

to allow stars to shine and planets to form,

že umožňují, aby hvězdy zářily a planety vznikaly,

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

když i nepatrná změna jedné hodnoty --

if I had 20 dials up here

pokud bych tu měl 20 číslic

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

a nechal vás si s nimi hrát,

almost any fiddling makes the universe disappear.

téměř každá změna by zničila vesmír.

So can we explain those 20 numbers?

Můžeme to nějak vysvětlit?

And string theory suggests that those 20 numbers

Podle teorie strun těchto 20 konstant

have to do with the extra dimensions.

souvisí s dalšími dimenzemi.

Let me show you how.

Ukážu vám, jak.

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

Když v teorii strun mluvíme o dalších dimenzích,

it's not one extra dimension,

nemáme na mysli každou z nich odděleně,

as in the older ideas of Kaluza and Klein.

tak jako ve starších myšlenkách Kaluzy a Kleina.

This is what string theory says about the extra dimensions.

Teorie strun říká, že další dimenze mají

They have a very rich, intertwined geometry.

bohatě propletenou geometrii.

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

Tohle je příklad Calabiho-Yauova tvaru --

name isn't all that important.

na jméně tolik nezáleží.

But, as you can see,

Tady vidíte,

the extra dimensions fold in on themselves

že další dimenze jsou navzájem propletené

and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.

a vytvářejí velmi zajímavý tvar se zvláštní strukturou.

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

Pokud takhle další dimenze opravdu vypadají,

then the microscopic landscape of our universe all around us

pak náš vesmír na mikroskopické úrovni

would look like this on the tiniest of scales.

bude vypadat podobně.

When you swing your hand,

Každé máchnutí rukou

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

by vedlo okolo dalších dimenzí, ovšem tak malých,

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

že si toho ani nevšimnete.

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

Jak to ale souvisí s 20 konstantami?

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

Podíváte-li se na lesní roh,

notice that the vibrations of the airstreams

všimnete si, že chvění proudu vzduchu

are affected by the shape of the instrument.

je ovlivněno tvarem nástroje.

Now in string theory,

Podle teorie strun

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

všech 20 čísel odráží různé způsoby, jak mohou struny vibrovat.

So just as those airstreams

Stejně jako se proud vzduchu

are affected by the twists and turns in the instrument,

mění podle zmáčknutých klapek,

strings themselves will be affected

struny jsou ovlivněny

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

vzorci vibrací geometrie, v níž kmitají.

So let me bring some strings into the story.

Když sem přidáme

And if you watch these little fellows vibrating around --

vibrující struny

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

-- tady jsou --

notice that they way they vibrate is affected

všimněte si, že jejich vibrace jsou ovlivněny

by the geometry of the extra dimensions.

geometrií dalších dimenzí.

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

Kdybychom tedy přesně znali podobu dalších dimenzí --

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

zatím teda neznáme, ale kdyby --

we should be able to calculate the allowed notes,

měli bychom umět spočítat povolené hodnoty

the allowed vibrational patterns.

vibračních vzorců.

And if we could calculate the allowed vibrational patterns,

Z nich bychom následně mohli vypočítat

we should be able to calculate those 20 numbers.

hodnoty dvaceti konstant.

And if the answer that we get from our calculations

Pokud by výsledek výpočtů souhlasil

agrees with the values of those numbers

s hodnotami,

that have been determined

které jsme získali

through detailed and precise experimentation,

podrobnými a přesnými experimenty,

this in many ways would be the first fundamental explanation

bylo by to první zásadní vysvětlení toho,

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

proč je vesmír takový, jaký je.

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

Ještě odpovím na druhou otázku:

how might we test for these extra dimensions more directly?

Můžeme přítomnost dalších dimenzí nějak změřit?

Is this just an interesting mathematical structure

Bavíme se o zajímavém matematickém modelu,

that might be able to explain

který by mohl vysvětlit

some previously unexplained features of the world,

některé dosud neznámé rysy vesmíru,

or can we actually test for these extra dimensions?

nebo s jeho pomocí můžeme opravdu potvrdit další dimenze?

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

Domníváme se -- a to je opravdu zajímavé --

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

že v následujících pěti letech budeme moci prověřit,

for the existence of these extra dimensions.

zda další dimenze existují.

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

V CERNu ve švýcarské Ženevě

a machine is being built called the Large Hadron Collider.

se staví zařízení nazvané Velký hadronový urychlovač.

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

V podzemí se zde proti sobě budou vysílat částice

opposite directions, near the speed of light.

dosahující téměř rychlosti světla.

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

Občas nějaké částice naletí

so there's a head-on collision.

přímo do sebe.

The hope is that if the collision has enough energy,

Pokud se srazí s dostatečnou energií,

it may eject some of the debris from the collision

mohly by být nějaké prvky vzniklé v kolizi

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

vytlačeny až do jiných dimenzí.

How would we know it?

Jak bychom to zjistili?

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

Změříme množství energie po srážce

compare it to the amount of energy before,

a porovnáme ho s množstvím energie před srážkou

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

Pokud po srážce naměříme méně energie než před ní,

this will be evidence that the energy has drifted away.

bude to důkaz, že se část energie přesunula jinam.

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

Pokud se přesune podle předem vypočítaného vzorce,

this will be evidence that the extra dimensions are there.

dokážeme, že další dimenze existují.

Let me show you that idea visually.

Ukážu vám to na obrazovce.

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

Představte si, že máme částici nazvanou graviton --

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

u té bychom očekávali, že zmizí,

if the extra dimensions are real.

pokud další dimenze existují.

But here's how the experiment will go.

Experiment by vypadal takhle:

You take these particles. You slam them together.

Vezmete dvě částice. Vrazíte je do sebe.

You slam them together, and if we are right,

Pokud jsou naše domněnky správné,

some of the energy of that collision

část energie z této srážky

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

odletí do jiných dimenzí.

So this is the kind of experiment

To je typ experimentů,

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

které budeme za pět až deset let provádět.

And if this experiment bears fruit,

Pokud budou experimenty úspěšné,

if we see that kind of particle ejected

pokud ze srážky vyletí určitý druh částice

by noticing that there's less energy in our dimensions

a přitom si všimneme, že z našich dimenzí zmizela energie,

than when we began,

budeme vědět,

this will show that the extra dimensions are real.

že další dimenze opravdu existují.

And to me this is a really remarkable story,

A to by pro mě byla opravdu mimořádná událost

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

a mimořádná příležitost. Podle Newtona byl absolutní prostor

didn't provide anything but an arena, a stage

pouhé jeviště,

in which the events of the universe take place.

na němž se odehrává vesmírná hra.

Einstein comes along and says,

Pak přišel Einstein s tím, že

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

prostor se může ohýbat a zakřivovat; to je gravitace.

And now string theory comes along and says,

Teď je tu teorie strun, která říká:

yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,

gravitace, kvantová mechanika, elektromagnetismus --

all together in one package,

to všechno patří k sobě,

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

ale jenom pokud má vesmír víc dimenzí než ty, které vidíme.

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

A to je experiment, který to brzy může potvrdit.

Amazing possibility.

Úžasná možnost.

Thank you very much.

Děkuji vám za pozornost.

(Applause)

(Potlesk)