A theory of everything | Garrett Lisi

Překladatel: Michal Salajka Korektor: Petr Frish

Whoa, dude.

Uau, kámo. Sleduj ty vražedné rovnice. Krása.

(Laughter)

Check out those killer equations. Sweet.

Actually, for the next 18 minutes I'm going to do the best I can

Takže, během následujících 18 minut se pokusím

to describe the beauty of particle physics without equations.

popsat krásu částicové fyziky bez rovnic.

It turns out there's a lot we can learn from coral.

Ukazuje se, že hodně se toho můžeme naučit od korálů.

A coral is a very beautiful and unusual animal.

Korál je nádherný a neobvyklý živočich.

Each coral head consists of thousands of individual polyps.

Každá větev korálu se skládá z tisíců jednotlivých polypů.

These polyps are continually budding and branching

Tito polypi neustále pučí a rozvětvují se

into genetically identical neighbors.

v geneticky totožné sousedy.

If we imagine this to be a hyperintelligent coral,

Pokud si představíme, že korál je vysoce inteligentní,

můžeme zvolit jedince a položit mu rozumnou otázku.

we can single out an individual and ask him a reasonable question.

We can ask how exactly he got to be in this particular location

Můžeme se zeptat, jak se vlastně ocitl v určité pozici

compared to his neighbors --

vůči sousedům --

if it was just chance, or destiny, or what?

-- jestli to byla náhoda, osud, nebo něco jiného.

Now, after admonishing us for turning the temperature up too high,

Potom, co by nás pokáral, že moc zvyšujeme teplotu,

řekl by nám, že ta otázka je úplně nesmyslná.

he would tell us that our question was completely stupid.

These corals can be kind of mean, you see,

Víte, tihle koráli jsou občas docela protivní,

and I have surfing scars to prove that.

což dokazují moje jizvy ze surfování.

But this polyp would continue and tell us

Ale polyp by pokračoval a řekl by nám,

that his neighbors were quite clearly identical copies of him.

že je docela jasné, že sousedé jsou jeho duplikáty.

That he was in all these other locations as well,

Že je i na všech ostatních místech,

but experiencing them as separate individuals.

ale vnímá je jako samostatné jedince.

For a coral, branching into different copies

Pro korál je větvení do různých kopií

is the most natural thing in the world.

tím nejpřirozenějším na světě.

Unlike us, a hyperintelligent coral

Na rozdíl od nás by byl vysoce inteligentní korál jedinečně uzpůsobený

would be uniquely prepared to understand quantum mechanics.

k pochopení kvantové mechaniky.

The mathematics of quantum mechanics

Matematika kvantové mechaniky velmi přesně

very accurately describes how our universe works.

popisuje, jak funguje náš vesmír.

And it tells us our reality is continually branching into different possibilities,

A říká, že naše realita se neustále rozvětvuje

do různých možností, stejně jako korál.

just like a coral.

It's a weird thing for us humans to wrap our minds around,

Nám lidem připadá divné si tímhle motat hlavu,

since we only ever get to experience one possibility.

jelikož jsme schopni prožívat jenom jednu možnost.

This quantum weirdness was first described

Tato kvantová podivnost byla poprvé popsána

by Erwin Schrödinger and his cat.

Erwinem Schrödingerem a jeho kočkou.

The cat likes this version better.

Kočka má radši tuhle verzi.

(Laughter)

(Smích)

In this setup, Schrödinger is in a box with a radioactive sample

V tomto uspořádání je Schrödinger v krabici s radioaktivním vzorkem,

that, by the laws of quantum mechanics, branches into a state

který se podle kvantové mechaniky rozvětví do stavu,

in which it is radiated and a state in which it is not.

ve kterém dojde k vyzáření, a do stavu, kde k němu nedojde.

(Laughter)

(Smích)

In the branch in which the sample radiates,

Ve větvi, ve které vzorek vyzáří,

se otevře klapka, která uvolní jed, a Schrödinger umře.

it sets off a trigger that releases poison and Schrödinger is dead.

But in the other branch of reality, he remains alive.

Ale v jiné větvi reality zůstane naživu.

These realities are experienced separately by each individual.

Tyto skutečnosti vnímá každý jedinec zvlášť.

As far as either can tell, the other one doesn't exist.

Ani jeden nemůže říct, jestli ten druhý existuje.

This seems weird to us,

Nám to může připadat divné, protože každý z nás

because each of us only experiences an individual existence,

vnímá jenom jednu existenci

and we don't get to see other branches.

a nejsme schopni pozorovat další větve.

It's as if each of us, like Schrödinger here,

Jako by každý z nás, stejně jako tady Schrödinger, byl jako korál

are a kind of coral branching into different possibilities.

větvící se do různých možností.

The mathematics of quantum mechanics tells us

Matematika kvantové mechaniky nám říká,

this is how the world works at tiny scales.

že takto funguje svět v malých rozměrech.

It can be summed up in a single sentence:

Lze to shrnout do jedné věty:

Everything that can happen, does.

Vše, co se může stát, stane se.

That's quantum mechanics.

To je kvantová mechanika.

But this does not mean everything happens.

Ale to neznamená, že se stane všechno.

The rest of physics is about describing what can happen and what can't.

Zbytek fyziky se snaží popsat, co se může stát

a co ne.

What physics tells us is that everything comes down to geometry

Fyzika nám říká, že všechno se redukuje na geometrii

and the interactions of elementary particles.

a interakce elementárních částic.

Události mohou nastat, jenom pokud jsou tyto interakce

And things can happen only if these interactions are perfectly balanced.

v dokonalé rovnováze.

Now I'll go ahead and describe how we know about these particles,

Teď pokročím a popíšu, jak o těchto částicích víme,

co jsou zač a jak tato rovnováha funguje.

what they are and how this balance works.

In this machine, a beam of protons and antiprotons

V tomto přístroji se paprsky protonů a antiprotonů

are accelerated to near the speed of light

urychlují téměř k rychlosti světla,

and brought together in a collision, producing a burst of pure energy.

nechají se srazit a dojde k výtrysku čisté energie.

This energy is immediately converted into a spray of subatomic particles,

Tato energie se okamžitě promění ve spršku

subatomárních částic,

with detectors and computers used to figure out their properties.

jejichž vlastnosti určují detektory a počítače.

This enormous machine --

Tento obrovský stroj, Velký hadronový urychlovač

the Large Hadron Collider at CERN in Geneva --

v CERNu v Ženevě,

has a circumference of 17 miles and, when it's operating,

má obvod 27 kilometrů

a když je v provozu, spotřebovává pětkrát víc energie

draws five times as much power as the city of Monterey.

než město Monterey (Kalifornie).

We can't predict specifically

Nedovedeme výslovně předpovědět, jaké částice vzniknou,

what particles will be produced in any individual collision.

při určité srážce.

Quantum mechanics tells us all possibilities are realized.

Kvantová mechanika nám říká, že se uskuteční všechny možnosti.

But physics does tell us what particles can be produced.

Ale fyzika nám říká, jaké částice mohou vzniknout.

These particles must have just as much mass and energy

Tyto částice musí mít přesně tolik hmotnosti a energie

as is carried in by the proton and antiproton.

kolik bylo neseno tím protonem a antiprotonem.

Any particles more massive than this energy limit aren't produced,

Žádné částice hmotnější než tato energetická mez

nevzniknou a zůstanou pro nás neviditelné.

and remain invisible to us.

This is why this new particle accelerator is so exciting.

Proto je tento nový urychlovač částic tak vzrušující.

It's going to push this energy limit seven times

Posune tuto energetickou mez sedminásobně

beyond what's ever been done before,

oproti všemu předešlému,

so we're going to get to see some new particles very soon.

takže velice brzo uvidíme nové částice.

But before talking about what we might see,

Ale než budu mluvit o tom, co bychom mohli pozorovat,

let me describe the particles we already know of.

dovolte mi popsat částice, o kterých už víme.

There's a whole zoo of subatomic particles.

Subatomárních částic je celá zoo.

Most of us are familiar with electrons.

Většině z nás jsou důvěrně známé elektrony.

A lot of people in this room make a good living pushing them around.

Mnoho lidí v tomto sále se úspěšně živí tím,

že je postrkují dokola.

(Smích)

(Laughter)

But the electron also has a neutral partner called the neutrino,

Ale elektron má také neutrálního kolegu jménem neutrino,

with no electric charge and a very tiny mass.

bez elektrického náboje a s velmi malou hmotností.

In contrast, the up and down quarks have very large masses,

Naproti tomu up a down kvarky mají velmi velké hmotnosti,

and combine in threes to make the protons and neutrons inside atoms.

a spojují se do trojic, čímž tvoří protony a neutrony

uvnitř atomů.

All of these matter particles come in left- and right-handed varieties,

Všechny tyto hmotné částice mají levo a pravotočivou formu

a odpovídají jim antičástice, které nesou opačný náboj.

and have antiparticle partners that carry opposite charges.

These familiar particles

also have less familiar second and third generations,

Tyto běžné částice mají také méně známé

druhé a třetí generace, které mají stejné náboje jako první,

which have the same charges as the first but have much higher masses.

ale mají mnohem vyšší hmotnosti.

These matter particles all interact with the various force particles.

Všechny tyto hmotné částice interagují s různými silovými částicemi.

The electromagnetic force interacts with electrically charged matter

Elektromagnetická síla interaguje s elektricky nabitou hmotou

via particles called photons.

skrze částice nazvané fotony.

There is also a very weak force

Existuje také velmi slabá síla, pojmenovaná celkem bez fantazie

called, rather unimaginatively, the weak force ...

slabá síla, která interaguje

(Laughter)

that interacts only with left-handed matter.

pouze s levotočivou hmotou.

The strong force acts between quarks

Silná interakce působí mezi kvarky, které nesou

which carry a different kind of charge, called color charge,

jiný druh náboje jménem barevný náboj,

and come in three different varieties: red, green and blue.

a má tři různé druhy: červený, zelený a modrý.

You can blame Murray Gell-Mann for these names -- they're his fault.

Ta jména má na svědomí Murray Gell-Mann --

je to jeho vina.

Finally, there's the force of gravity,

Nakonec je tu gravitační síla, která interaguje s hmotou

which interacts with matter via its mass and spin.

skrze její hmotnost a spin.

The most important thing to understand here

Tady je nejdůležitější pochopit,

is that there's a different kind of charge associated with each of these forces.

že každé z těchto sil odpovídají

různé druhy náboje.

These four different forces interact with matter

Tyto čtyři různé síly interagují s hmotou

according to the corresponding charges that each particle has.

podle odpovídajících nábojů, které má každá částice.

A particle that hasn't been seen yet, but we're pretty sure exists,

Částice, která ještě nebyla pozorována, ale jsme si docela jistí, že existuje,

je Higgsova částice, která dává hmotu všem těmto ostatním částicím.

is the Higgs particle, which gives masses to all these other particles.

The main purpose of the Large Hadron Collider

Hlavním cílem Velkého hadronového urychlovače

je pozorovat Higgsovu částici, a jsme si skoro jistí, že ji uvidíme.

is to see this Higgs particle, and we're almost certain it will.

But the greatest mystery is what else we might see.

Ale největší záhadou je, co dalšího bychom mohli pozorovat.

And I'm going to show you one beautiful possibility

Ukážu vám jednu nádhernou možnost

towards the end of this talk.

ke konci této přednášky.

Now, if we count up all these different particles

Když teď spočítáme všechny tyto různé částice

using their various spins and charges,

podle jejich spinů a nábojů, je jich 226.

there are 226.

That's a lot of particles to keep track of.

To je spousta částic.

And it seems strange

A je divné, že by příroda měla

that nature would have so many elementary particles.

tolik elementárních částic.

But if we plot them out according to their charges,

Ale když je vykreslíme podle nábojů,

some beautiful patterns emerge.

vynoří se nádherné obrazce.

The most familiar charge is electric charge.

Nejběžnějším nábojem je elektrický náboj.

Electrons have an electric charge,

Elektrony mají záporný elektrický náboj

a negative one,

a kvarky mají elektrické náboje po třetinách.

and quarks have electric charges in thirds.

Takže když se zkombinují dva up kvarky a jeden down kvark

So when two up quarks and a down quark are combined to make a proton,

na proton, dohromady mají elektrický náboj plus jedna.

it has a total electric charge of plus one.

These particles also have antiparticles, which have opposite charges.

Částice mají také antičástice, které mají opačný náboj.

Now, it turns out the electric charge

Ukazuje se, že elektrické náboje jsou ve skutečnosti

is actually a combination of two other charges:

kombinací dvou jiných nábojů:

hypercharge and weak charge.

hypernáboje a slabého náboje.

If we spread out the hypercharge and weak charge

Pokud rozložíme hypernáboj a slabý náboj

a vykreslíme náboje částic v dvojrozměrném nábojovém prostoru,

and plot the charges of particles in this two-dimensional charge space,

the electric charge is where these particles sit

elektrický náboj odpovídá postavení částic

along the vertical direction.

ve svislém směru.

The electromagnetic and weak forces interact with matter

Elektromagnetická a slabá síla interagují s hmotou

according to their hypercharge and weak charge,

podle jejího hypernáboje a slabého náboje,

which make this pattern.

což dává tento obrazec.

This is called the unified electroweak model,

Tomu se říká Model elektroslabého sjednocení,

a byl vytvořený v roce 1967.

and it was put together back in 1967.

The reason most of us are only familiar with electric charge

Důvodem, proč je většině z nás znám elektrický náboj

and not both of these is because of the Higgs particle.

a ne oba dva, je Higgsova částice.

The Higgs, over here on the left, has a large mass

Higgs, tady nalevo, má velkou hmotnost

and breaks the symmetry of this electroweak pattern.

a narušuje symetrii tohoto elektroslabého obrazce.

It makes the weak force very weak by giving the weak particles a large mass.

Slabá síla je velmi slabá kvůli tomu,

že dává slabým částicím velkou hmotnost.

Since this massive Higgs sits along the horizontal direction in this diagram,

Jelikož v tomto schématu leží hmotný Higgs

podél vodorovného směru, fotony elektromagnetismu jsou nehmotné

the photons of electromagnetism remain massless

and interact with electric charge along the vertical direction

a interagují s elektrickým nábojem podél svislého směru

in this charge space.

v tomto nábojovém prostoru.

So the electromagnetic and weak forces

Takže elektromagnetická a slabá síla jsou popsané

are described by this pattern of particle charges

tímto obrazcem nábojů částic ve dvourozměrném prostoru.

in two-dimensional space.

We can include the strong force by spreading out its two charge directions

Silnou sílu můžeme zahrnout tak, že rozložíme

její dva nábojové směry a vykreslíme náboje

and plotting the charges of the force particles in quarks

silových částic v kvarcích do těchto směrů.

along these directions.

The charges of all known particles

Náboje všech známých částic je možné vykreslit

can be plotted in a four-dimensional charge space,

ve čtyřrozměrném nábojovém prostoru a promítnout je

and projected down to two dimensions like this so we can see them.

takto do dvou rozměrů, takže je lze vidět.

Whenever particles interact, nature keeps things in a perfect balance

Vždy, když částice interagují, příroda udržuje dokonalou rovnováhu

along all four of these charge directions.

v každém z těchto čtyř nábojových rozměrů.

If a particle and an antiparticle collide,

Pokud se částice a antičástice srazí, dojde k výtrysku energie

it creates a burst of energy and a total charge of zero

a celkový náboj ve všech čtyřech nábojových rozměrech bude nulový.

in all four charge directions.

At this point, anything can be created

V této chvíli se může vytvořit cokoliv,

as long as it has the same energy and maintains a total charge of zero.

co má stejnou energii a zachová si celkový náboj nula.

For example, this weak force particle and its antiparticle

Při srážce může vzniknout například tato částice slabé síly

can be created in a collision.

a její antičástice.

In further interactions, the charges must always balance.

Při dalších interakcích musí být náboje vždycky v rovnováze.

One of the weak particles could decay into an electron and an antineutrino,

Jedna ze slabých částic se může rozpadnout na elektron

a antineutrino,

and these three still add to zero total charge.

a tyto tři dají po sečtení dohromady nulový náboj.

Nature always keeps a perfect balance.

Příroda vždycky udržuje dokonalou rovnováhu.

So these patterns of charges are not just pretty.

Takže tyto obrazce nábojů nejsou jenom hezké.

Říkají nám, které interakce jsou povolené.

They tell us what interactions are allowed to happen.

And we can rotate this charge space in four dimensions

A tento nábojový prostor můžeme zrotovat ve čtyřech rozměrech,

to get a better look at the strong interaction,

abychom se mohli lépe podívat na silnou interakci,

která má tuto pěknou hexagonální symetrii.

which has this nice hexagonal symmetry.

In a strong interaction, a strong force particle,

V silné interakci interaguje částice silné síly, například tato,

such as this one,

interacts with a colored quark, such as this green one,

s barevným kvarkem, třeba s tímto zeleným,

a dá tak kvark s jiným barevným nábojem -- tímto červeným.

to give a quark with a different color charge -- this red one.

And strong interactions are happening millions of times

K silným interakcím dochází mnohamilionkrát

každou vteřinu v každém atomu našich těl,

each second in every atom of our bodies,

holding the atomic nuclei together.

což drží atomová jádra pohromadě.

But these four charges corresponding to three forces

Ale tyto čtyři náboje odpovídající třem silám

are not the end of the story.

náš příběh neuzavírají.

We can also include two more charges corresponding to the gravitational force.

Můžeme zahrnout ještě další dva náboje,

které odpovídají gravitační síle.

Když je zahrneme, každá hmotná částice

When we include these,

each matter particle has two different spin charges,

bude mít dva různé spinové náboje, spin nahoru a spin dolů.

spin-up and spin-down.

So they all split and give a nice pattern in six-dimensional charge space.

Takže se všecky rozdělí a vznikne hezký obrazec

v šestirozměrném nábojovém prostoru.

We can rotate this pattern in six dimensions

Tento obrazec můžeme zrotovat v šesti rozměrech

a uvidíme, že je to docela pěkné.

and see that it's quite pretty.

Right now, this pattern matches our best current knowledge

V této chvíli tento obrazec odpovídá nejlepšímu současnému poznání,

of how nature is built at the tiny scales of these elementary particles.

jak je příroda postavená na velmi malých rozměrech

těchto elementárních částic.

This is what we know for certain.

Toto víme určitě.

Some of these particles are at the very limit

Některé z těchto částic jsou na samé hranici

našich dosavadních experimentálních možností.

of what we've been able to reach with experiments.

From this pattern

Z tohoto obrazce už víme, že částicová fyzika

we already know the particle physics of these tiny scales --

těchto malých rozměrů -- způsob, jakým funguje vesmír

the way the universe works at these tiny scales is very beautiful.

při těchto malých rozměrech, je nádherný.

But now I'm going to discuss some new and old ideas

Ale teď budu mluvit o některých nových a starších myšlenkách

about things we don't know yet.

o věcech, které ještě nevíme.

We want to expand this pattern using mathematics alone,

Tento obrazec chceme rozvinout jenom s použitím matematiky

a uvidíme, jestli můžeme obsáhnout celý problém.

and see if we can get our hands on the whole enchilada.

We want to find all the particles and forces

Chceme nalézt všechny částice a síly,

that make a complete picture of our universe.

které tvoří úplný obraz našeho vesmíru.

And we want to use this picture to predict new particles

A podle tohoto obrazu chceme předpovědět nové částice,

that we'll see when experiments reach higher energies.

které uvidíme, když pokusy dosáhnou vyšších energií.

So there's an old idea in particle physics

V částicové fyzice existuje starý názor,

that this known pattern of charges,

že tento známý obrazec nábojů, který není moc symetrický,

which is not very symmetric,

could emerge from a more perfect pattern that gets broken --

mohl vzejít z dokonalejšího obrazu, který je porušený,

similar to how the Higgs particle breaks the electroweak pattern

podobně jako když Higgsova částice narušuje elektroslabý obrazec

to give electromagnetism.

a dává tak elektromagnetismus.

In order to do this, we need to introduce new forces

Chceme-li ho najít, musíme zavést nové síly

with new charge directions.

s novými nábojovými rozměry.

When we introduce a new direction,

Když zavedeme nový rozměr, musíme odhadnout,

we get to guess what charges the particles have along this direction,

jaké náboje mají částice v tomto směru,

and then we can rotate it in with the others.

a pak je můžeme zrotovat spolu s ostatními.

If we guess wisely, we can construct the standard charges

Když budeme hádat moudře, můžeme vytvořit standardní náboje

in six charge dimensions as a broken symmetry

v šesti nábojových rozměrech jako narušenou symetrii

of this more perfect pattern in seven charge dimensions.

tohoto dokonalejšího obrazce v sedmi nábojových rozměrech.

This particular choice corresponds to a grand unified theory

Tento konkrétní výběr odpovídá teorii velkého sjednocení

introduced by Pati and Salam in 1973.

kterou představili Pati a Salam v roce 1973.

When we look at this new unified pattern,

Při pohledu na tento nový sjednocený obrazec

we can see a couple of gaps where particles seem to be missing.

uvidíme několik děr, kde to vypadá, že chybí částice.

This is the way theories of unification work.

Takto teorie sjednocení fungují.

A physicist looks for larger, more symmetric patterns

Fyzik hledá širší, symetričtější obrazy,

that include the established pattern as a subset.

které zahrnují tradiční obraz jako podmnožinu.

The larger pattern allows us to predict the existence of particles

Širší obraz nám umožňuje předpovědět existenci

částic, které nebyly nikdy pozorovány.

that have never been seen.

This unification model predicts the existence

Tento sjednocující model předpovídá existenci těchto dvou

of these two new force particles,

nových silových částic, které by se měly chovat dost podobně jako slabá síla,

which should act a lot like the weak force, only weaker.

jenom slaběji.

Now, we can rotate this set of charges in seven dimensions

Teď můžeme tuto množinu nábojů zrotovat v sedmi rozměrech

a vezmeme v úvahu podivnou skutečnost o hmotných částicích:

and consider an odd fact about the matter particles:

druhé a třetí generace hmoty

the second and third generations of matter

mají v šestirozměrném nábojovém prostoru přesně stejné náboje

have exactly the same charges in six-dimensional charge space

as the first generation.

jako první generace.

These particles are not uniquely identified by their six charges.

Tyto částice nejsou jednoznačně určené svými šesti náboji.

They sit on top of one another in the standard charge space.

Ve standardním nábojovém prostoru sedí na sobě.

However, if we work in eight-dimensional charge space,

Nicméně když budeme pracovat v osmirozměrném nábojovém prostoru,

then we can assign unique new charges to each particle.

můžeme každé částici přiřadit jedinečné nové náboje.

Then we can spin these in eight dimensions

Pak je můžeme otočit v osmi rozměrech

and see what the whole pattern looks like.

a vidíme, jak celý obrazec vypadá.

Here we can see the second and third generations of matter now,

Tady vidíme druhou a třetí generaci hmoty,

jak je svázaná s první generací pomocí symetrie nazvané "trialita".

related to the first generation by a symmetry called "triality."

This particular pattern of charges in eight dimensions

Tento konkrétní obraz nábojů v osmi rozměrech je ve skutečnosti

is actually part of the most beautiful geometric structure in mathematics.

částí nejkrásnější geometrické struktury v matematice.

It's a pattern of the largest exceptional Lie group, E8.

Je to obraz největší výlučné Lieovy grupy E8.

This Lie group is a smooth, curved shape with 248 dimensions.

Tato Lieova grupa je jemný, zakřivený tvar s 248 rozměry.

Each point in this pattern corresponds to a symmetry

Každý bod v tomto obrazci odpovídá symetrii

of this very complex and beautiful shape.

tohoto velmi složitého a nádherného objektu.

One small part of this E8 shape can be used to describe

Jednu malou část tohoto objektu E8 lze použít

the curved space-time of Einstein's general relativity,

k popisu zakřiveného časoprostoru v Einsteinově obecné relativitě,

explaining gravity.

která vysvětluje gravitaci.

Together with quantum mechanics,

Spolu s kvantovou mechanikou by mohla geometrie tohoto objektu

the geometry of this shape could describe everything

popsat všechno o tom, jak vesmír funguje

about how the universe works at the tiniest scales.

v nejmenších škálách.

The pattern of this shape living in eight-dimensional charge space

A obraz tohoto objektu žijícího v osmirozměrném nábojovém prostoru

je mimořádně krásný

is exquisitely beautiful,

and it summarizes thousands of possible interactions

a shrnuje tisíce možných interakcí

between these elementary particles,

mezi těmito elementárními částicemi, z nichž každá

each of which is just a facet of this complicated shape.

je jenom ploškou tohoto složitého objektu.

As we spin it, we can see many of the other intricate patterns

Když ho otočíme, uvidíme mnoho dalších složitých obrazců

contained in this one.

obsažených v tomto jednom.

And with a particular rotation,

A při určité rotaci se můžeme podívat skrz tento obrazec

we can look down through this pattern in eight dimensions along a symmetry axis

v osmi rozměrech podél osy symetrie,

and see all the particles at once.

takže uvidíme všechny částice najednou.

It's a very beautiful object,

Je to velmi krásný objekt, a stejně jako při každém sjednocení

and as with any unification,

we can see some holes where new particles are required by this pattern.

vidíme několik děr, kde potřebujeme podle tohoto obrazu

nové částice.

There are 20 gaps where new particles should be,

Je tu 20 děr, kde by měly být nové částice,

two of which have been filled by the Pati-Salam particles.

z nichž dvě byly vyplněny částicemi Patiho a Salama.

From their location in this pattern, we know that these new particles

Z jejich polohy v tomto obrazci víme, že tyto nové částice

should be scalar fields like the Higgs particle,

by měly být skalárním polem jako Higgsova částice,

but have color charge and interact with the strong force.

ale měly by mít barevný náboj a interagovat silnou silou.

Filling in these new particles completes this pattern,

Doplnění těchto nových částic dokončí tento obrazec

a dá nám celou E8.

giving us the full E8.

This E8 pattern has very deep mathematical roots.

Tento obrazec E8 má velmi hluboké matematické kořeny.

It's considered by many to be the most beautiful structure in mathematics.

Mnohými je považován za nejkrásnější strukturu

v matematice.

It's a fantastic prospect that this object of great mathematical beauty

Je to úžasná vyhlídka, že tento objekt velké

matematické krásy by mohl popisovat pravdu o částicových interakcích

could describe the truth of particle interactions

na nejmenších představitelných škálách.

at the smallest scales imaginable.

Tato myšlenka, že příroda je popisovaná matematikou,

And this idea that nature is described by mathematics is not at all new.

není vůbec nová.

In 1623, Galileo wrote this:

V roce 1623 napsal Galileo toto:

"Nature's grand book, which stands continually open to our gaze,

"Velká kniha přírody, jež je neustále vystavena našemu pohledu,

is written in the language of mathematics.

je napsána v jazyce matematiky.

Its characters are triangles, circles and other geometrical figures,

Jeho znaky jsou trojúhelníky, kružnice a další geometrické obrazce,

without which it is humanly impossible to understand a single word of it;

bez nichž je lidsky nemožné pochopit

její jediné slovo;

without these, one is wandering around in a dark labyrinth."

bez nich člověk bloudí světem jako temným labyrintem."

I believe this to be true,

Věřím, že je to pravda a pokusil jsem se

and I've tried to follow Galileo's guidance

poslechnout Galileovu radu při popisování matematiky

in describing the mathematics of particle physics

částicové fyziky pomocí trojúhelníků, kružnic

using only triangles, circles and other geometrical figures.

a dalších geometrických obrazců.

Of course, when other physicists and I actually work on this stuff,

Samozřejmě, když na tom spolu s dalšími fyziky pracujeme,

matematika se může podobat temnému labyrintu.

the mathematics can resemble a dark labyrinth.

But it's reassuring that at the heart of this mathematics

Ale je uklidňující, že v srdci této matematiky

is pure, beautiful geometry.

je čistá a krásná geometrie.

Joined with quantum mechanics,

Ve spojení s kvantovou mechanikou tato matematika

this mathematics describes our universe as a growing E8 coral,

popisuje náš vesmír jako rostoucí E8 korál,

s částicemi interagujícími v každém místě všemi možnými způsoby

with particles interacting at every location in all possible ways

according to a beautiful pattern.

v souladu s nádherným obrazcem.

And as more of the pattern comes into view using new machines

A jak se nám zjevují další části obrazce s použitím nových přístrojů

like the Large Hadron Collider,

jako je Velký hadronový urychlovač, mohli bychom být schopní zjistit,

we may be able to see whether nature uses this E8 pattern or a different one.

jestli příroda užívá tento E8 obrazec, nebo nějaký jiný.

This process of discovery is a wonderful adventure to be involved in.

Být součástí tohoto procesu objevování je báječné dobrodružství.

If the LHC finds particles that fit this E8 pattern,

Pokud LHC najde částice, které sednou do tohoto E8 obrazce,

that will be very, very cool.

bude to hodně hodně bezva.

If the LHC finds new particles, but they don't fit this pattern --

Pokud LHC objeví nové částice, ale ty nebudou do obrazce zapadat --

well, that will be very interesting, but bad for this E8 theory.

no, to bude velmi zajímavé, ale špatné pro tuto E8 teorii.

And, of course, bad for me personally.

A samozřejmě špatné pro mě osobně.

(Laughter)

(Smích)

Now, how bad would that be?

Jak špatné by to bylo?

Well, pretty bad.

No, dost špatné.

(Laughter)

(Smích)

But predicting how nature works is a very risky game.

Ale předpovídání, jak pracuje příroda, je velice hazardní hra.

This theory and others like it are long shots.

Tato teorie a jiné podobné jsou mířením na velkou dálku.

One does a lot of hard work knowing that most of these ideas

Člověk udělá spoustu těžké práce a přitom ví, že u většiny těchto myšlenek

probably won't end up being true about nature.

se asi nakonec ukáže, že neříkají pravdu o přírodě.

That's what doing theoretical physics is like:

Taková je práce v teoretické fyzice:

there are a lot of wipeouts.

Hodně se maže.

In this regard, new physics theories are a lot like start-up companies.

Z tohoto pohledu jsou nové fyzikální teorie dost podobné začínajícím podnikům.

As with any large investment,

Jako při každé velké investici může být citově obtížné

it can be emotionally difficult to abandon a line of research

opustit větev výzkumu, když nefunguje.

when it isn't working out.

But in science, if something isn't working,

Ale ve vědě, když něco nefunguje, musíte to

you have to toss it out and try something else.

odhodit a zkusit něco jiného.

Now, the only way to maintain sanity

Jediný způsob, jak si zachovat zdravý rozum a dosáhnout štěstí

and achieve happiness in the midst of this uncertainty

uprostřed této nejistoty, je udržovat v životě

is to keep balance and perspective in life.

rovnováhu a perspektivu.

I've tried the best I can to live a balanced life.

Snažím se, jak nejlépe dovedu, žít život v rovnováze.

(Laughter)

(Smích)

I try to balance my life equally between physics, love and surfing --

Snažím se vyvážit svůj život rovnoměrně mezi fyzikou, láskou a surfováním,

my own three charge directions.

to jsou mé vlastní tři nábojové rozměry.

(Laughter)

(Smích)

This way, even if the physics I work on comes to nothing,

Takto, i když se fyzika, na níž pracuji, obrátí vniveč,

budu pořád vědět, že jsem prožil dobrý život.

I still know I've lived a good life.

And I try to live in beautiful places.

A snažím se žít na krásných místech.

For most of the past ten years I've lived on the island of Maui,

Většinu z minulých deseti let jsem prožil na ostrově Maui,

a very beautiful place.

což je velmi krásné místo.

Now, it's one of the greatest mysteries in the universe to my parents

Pro mé rodiče je jednou z největších záhad ve vesmíru,

how I managed to survive all that time

jak jsem dokázal přežít takovou dobu, aniž bych byl zapojen

without engaging in anything resembling full-time employment.

do čehokoliv podobného pravidelnému zaměstnání.

(Laughter)

(Smích)

I'm going to let you in on that secret.

Poodhalím vám to tajemství.

This was a view from my home office on Maui.

Toto byl pohled z mojí domácí kanceláře na Maui.

And this is another,

A tady je další, a další.

and another.

And you may have noticed that these beautiful views are similar,

A možná jste si všimli, že tyto nádherné výhledy

jsou podobné, ale na trochu jiných místech.

but in slightly different places.

That's because this used to be my home and office on Maui.

To proto, že tohle byl můj domov a kancelář na Maui.

(Laughter)

(Smích)

I've chosen a very unusual life.

Rozhodl jsem se pro velmi neobvyklý život.

But not worrying about rent

Ale jelikož jsem se nemusel starat o nájem, mohl jsem trávit čas tím,

allowed me to spend my time doing what I love.

co mám rád.

Living a nomadic existence has been hard at times,

Kočovný život bývá občas těžký,

but it's allowed me to live in beautiful places

ale umožnil mi žít na nádherných místech

a udržet si v životě takovou rovnováhu, s níž jsem šťastný.

and keep a balance in my life that I've been happy with.

It allows me to spend a lot of my time hanging out with hyperintelligent coral.

Umožňuje mi to trávit hodně času

s vysoce inteligentním korálem.

But I also greatly enjoy the company of hyperintelligent people.

Ale velice mě těší i společnost vysoce inteligentních lidí.

So I'm very happy to have been invited here to TED.

Takže jsem moc rád, že jsem sem byl pozván.

Thank you very much.

Velice děkuji.

(Applause)

(Potlesk)

Chris Anderson: Stay here one second.

(Applause)

I probably understood two percent of that,

Chris Anderson: Rozuměl jsem z toho asi tak dvěma procentům,

but I still absolutely loved it.

ale i tak mě to úplně dostalo. Takže budu znít asi hloupě.

So I'm going to sound dumb.

Your theory of everything --

Tvá Teorie všeho --

Garrett Lisi: I'm used to coral.

Garrett Lisi: Jsem zvyklý na korály.

CA: That's right.

CA: Pravda -- tvá teorie vzrušuje lidi proto,

The reason it's got a few people at least excited

že pokud máš pravdu, spojuje

is because, if you're right, it brings gravity and quantum theory together.

gravitaci a kvantovou teorii dohromady.

So are you saying that we should think of the universe, at its heart --

Takže říkáš, že bychom měli vesmír chápat

v jeho jádru tak, že nejmenší objekty

that the smallest things that there are,

are somehow an E8 object of possibility?

jsou v jistém smyslu E8 objekty pravděpodobnosti?

I mean, is there a scale to it, at the smallest scale, or ...?

Máš představu o rozměru toho objektu v nejmenším měřítku?

...?

GL: Well, right now the pattern I showed you

GL: No, ten obrazec, který jsem vám ukázal, odpovídá

that corresponds to what we know about elementary particle physics --

tomu, co víme o fyzice elementárních částic,

that already corresponds to a very beautiful shape.

což už teď odpovídá velmi krásnému tvaru.

And that's the one that I said we knew for certain.

O něm jsem říkal, že to víme určitě.

And that shape has remarkable similarities --

A tento obrazec má pozoruhodné podobnosti, a způsob, jakým zapadá

and the way it fits into this E8 pattern, which could be the rest of the picture.

do tohoto tvaru E8, by mohl být zbytkem obrazu.

And these patterns of points that I've shown for you

A tyto obrazce bodů, které jsem vám ukázal,

actually represent symmetries of this high-dimensional object

ve skutečnosti znázorňují symetrie tohoto mnohorozměrného objektu,

that would be warping and moving and dancing

který by se deformoval a pohyboval a tančil

over the space-time that we experience.

v prostoročasu, který vnímáme.

And that would be what explains all these elementary particles that we see.

A to by mohlo vysvětlovat všechny ty

elementární částice, které známe.

CA: But a string theorist, as I understand it,

CA: Ale strunový teoretik,

explains electrons in terms of much smaller strings vibrating --

jak to chápu, vysvětluje elektrony na základě mnohem menších

vibrujících strun --

I know, you don't like string theory -- vibrating inside it.

vím, že nemáš rád teorii strun -- vibrujících uvnitř.

Jak si máme představit elektron ve vztahu k E8?

How should we think of an electron in relation to E8?

GL: Well, it would be one of the symmetries of this E8 shape.

GL: Jako jednu ze symetrií tohoto E8 tvaru.

So what's happening is, as the shape is moving over space-time, it's twisting.

Probíhá to tak, že jak se tento objekt pohybuje prostoročasem,

otáčí se. A směr, jakým se otáčí, když se hýbe,

And the direction it's twisting as it moves is what particle we see.

odpovídá částici, kterou vidíme. Takže to by znamenalo --

So it would be --

CA: A velikost tohoto E8 tvaru,

CA: The size of the E8 shape, how does that relate to the electron?

jak souvisí s elektronem?

Mám pocit, že to potřebuju pro svou představu.

I feel like I need that for my picture. Is it bigger? Is it smaller?

Je větší, je menší?

GL: No, podle toho, co víme, jsou elektrony bodové částice,

GL: As far as we know, electrons are point particles,

takže to by odpovídalo nejmenším možným škálám.

so this would be going down to the smallest possible scales.

So the way these things are explained in quantum field theory is,

V kvantové teorii pole se to vysvětluje tak,

že všechny možnosti expandují a vyvíjejí se najednou.

all possibilities are expanding and developing at once.

And this is why I use the analogy to coral.

Proto používám analogii korálu.

And --

A tímto způsobem se tam E8 zavádí

in this way, the way that E8 comes in

is it will be as a shape that's attached at each point in the space-time.

jako objekt, který je připojený ke každému bodu v prostoročase.

And, as I said, the way the shape twists --

A jak jsem říkal, podle toho, jak se tento objekt otáčí,

the directional along which way the shape is twisting

směr, kolem něhož se tvar otáčí,

as it moves over this curved surface --

když se pohybuje tímto zakřiveným povrchem,

to jsou samotné elementární částice.

is what the elementary particles are, themselves.

So through quantum field theory,

Takže skrze kvantovou teorii pole se projevují

they manifest themselves as points and interact that way.

jako body a tak také interagují.

I don't know if I'll be able to make this any clearer.

Nevím, jestli budu schopný to vyjasnit víc.

(Laughter)

(Smích)

CA: It doesn't really matter.

CA: Na tom vlastně nezáleží.

It's evoking a kind of sense of wonder,

Vyvolává to určitý pocit úžasu a rozhodně

and I certainly want to understand more of this.

chci tomu porozumět víc.

But thank you so much for coming. That was absolutely fascinating.

Díky moc, že jsi přišel. To bylo naprosto úchvatné.

(Potlesk)

(Applause)