Making sense of string theory | Brian Greene

برایان گرین از نظریه ریسمان می‌گوید

Translator: Bardia Azadandish Reviewer: Dariush Rahazad

In the year 1919,

در سال ۱۹۱۹،

a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza

یک ریاضیدان گمنام آلمانی به نام تئودور کالوزا

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

یک ایدۀ جسورانه، و به نوعی عجیب و غریب را مطرح کرد.

He proposed that our universe

او پیشنهاد داد که جهان ما

might actually have more than the three dimensions

شاید در حقیقت بیش از آن سه بعدی داشته باشد

that we are all aware of.

که از وجودشان آگاهیم.

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

یعنی علاوه بر چپ-راست، جلو-عقب، و بالا-پایین،

Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space

کالوزا پیشنهاد داد که شاید ابعاد فضایی بیشتری وجود داشته باشد

that for some reason we don't yet see.

که به دلایلی هنوز ندیده‌ایم.

Now, when someone makes a bold and bizarre idea,

حال، وقتی یک نفر یک ایدۀ جسورانه و عجیب مطرح می‌کند،

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

گاهی فقط همین است -- یعنی فقط جسورانه و عجیب است

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

و هیچ دخلی به جهان اطرافمان ندارد.

This particular idea, however --

ولی این ایدۀ بخصوص --

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

گرچه هنوز نمی‌دانیم که درست است یا غلط،

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

و در پایان، در مورد آزمایش‌هایی صحبت خواهم کرد که در چند سال آتی،

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

شاید به ما درست یا غلط بودنش را نشان دهند --

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

ولی به هر حال این ایده، تاثیر عمده‌ای بر فیزیک قرن گذشته داشته است

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

و مدام به تحقیقات پیشرفته دامن زده است.

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

بنابراین من دوست دارم کمی از داستان این ابعاد اضافه برایتان بگویم.

So where do we go?

خب کجا برویم؟

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

برای شروع ما بایستی مقداری به عقب برگردیم. برویم به سال ۱۹۰۷.

This is a year when Einstein is basking in the glow

این سالی است که اینشتین در تب و تاب اکتشافِ

of having discovered the special theory of relativity

نظریه نسبیت خاص به سر می‌برد.

and decides to take on a new project,

و تصمیم می‌گیرد روی یک پروژۀ تازه کار کند --

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

که تلاش می کند تا نیروی عظیم و فراگیر گرانش را درک کند.

And in that moment, there are many people around

و در آن هنگام، بسیاری از افراد بودند که

who thought that that project had already been resolved.

فکر می‌کردند این پروژه دیگر حل شده است.

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

نیوتون در اواخر ۱۶۰۰ نظریه گرانشی ای را به جهان عرضه کرده بود

that works well, describes the motion of planets,

که به خوبی کار می‌کرد، حرکت سیارات را توصیف می‌کرد،

the motion of the moon and so forth,

حرکت ماه و مانند اینها،

the motion of apocryphal of apples falling from trees,

سقوط سیب‌ها از درختان [اشاره به داستانی که درستی اش مورد تردید است]،

hitting people on the head.

که به سر آدم می خورد.

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

همۀ آنها توسط کار نیوتن قابل توضیح بود.

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

ولی اینشتین فهمید که نیوتن بعضی چیزها را از داستان اش خارج کرده است،

because even Newton had written

چونکه حتی خود نیوتن هم نوشته بود که

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

با وجودی که فهمیده چطور می‌توان تاثیر جاذبه را محاسبه کرد،

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

او نتوانسته بفهمد که واقعا چه جوری کار می‌کند.

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

چطوری خورشید که ۹۳ میلیون مایل فاصله دارد،

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

به طریقی روی حرکت زمین تاثیر می‌گذارد؟

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

چگونه خورشید از داخل فضای خالی می‌گذرد و اثر می‌گذارد؟

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

و این کاری بود که اینشتین تصمیم گرفت به انجام برساند --

to figure out how gravity works.

تا نشان دهد که گرانش چطور عمل می کند.

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

و بگذارید به شما چیزی را که او یافت نشان بدهم.

So Einstein found

اینشتین دریافت که

that the medium that transmits gravity is space itself.

وسیله‌ای که جاذبه را انتقال می‌دهد خود فضا است.

The idea goes like this:

ایدۀ آن به این صورت است که:

imagine space is a substrate of all there is.

تصور کنید فضا لایه ای از همه چیز است.

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

اینشتین گفت که اگر ماده وجود نداشته باشد، فضا صاف و تخت است.

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

ولی اگر ماده در محیط وجود داشته باشد، مثل خورشید،

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

باعث می‌شود که بافت فضا پیچ و تاب بخورد، انحنا پیدا کند.

And that communicates the force of gravity.

و آن نیروی جاذبه را انتقال می‌دهد.

Even the Earth warps space around it.

حتی زمین هم فضای اطرافش را پیچ و تاب می دهد.

Now look at the Moon.

حال به ماه بنگرید.

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

برپایۀ این ایده، ماه در مدار نگه داشته می‌شود

because it rolls along a valley in the curved environment

به این خاطر که در راستای فرورفتگی محیط خمیده‌ای غلت می‌خورد

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

که خورشید و ماه و زمین، همه‌شان به دلیل حضورشان تشکیل داده‌اند.

We go to a full-frame view of this.

به نمای کلی آن می‌رویم.

The Earth itself is kept in orbit

زمین خودش در مدار خود نگه داشته شده

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

برای اینکه در راستای فرورفتگی محیطی که بر اثر

because of the Sun's presence.

حضور خورشید خم شده، می‌غلتد.

That is this new idea about how gravity actually works.

این ایدۀ نوینی از طرز کار واقعی جاذبه است.

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

حال، این ایده در ۱۹۱۹ بوسیلۀ مشاهدات ستاره‌شناسی مورد آزمایش قرار گرفت.

It really works. It describes the data.

واقعا کار می‌کرد. داده‌ها را توضیح می‌داد.

And this gained Einstein prominence around the world.

و این برای اینشتین امتیاز بزرگی در سراسر جهان به ارمغان آورد.

And that is what got Kaluza thinking.

و این همان چیزی بود که کالوزا را به فکر واداشت.

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

او، مانند اینشتین، به دنبال چیزی بود که به آن «نظریه یکپارچه» گفته می شود.

That's one theory

یعنی یک نظریه‌ که آن

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

قادر است تمام نیروهای طبیعت را بر اساس یک دسته از ایده‌ها،

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

یک دسته از قواعد، یا اگر بخواهید با یک معادلۀ اصلی(جامع) توضیح دهد.

So Kaluza said to himself,

پس کالوزا به خودش گفت،

Einstein has been able to describe gravity

اینشتین توانسته جاذبه را بر اساس پیچش‌ها

in terms of warps and curves in space --

و خمیدگی‌های فضا توضیح دهد --

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

در حقیقت و بطور دقیقتر و جامعتر، فضا و زمان.

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

شاید من بتوانم همین بازی را با نیروی شناخته شده ی دیگری انجام دهم،

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

که در آن زمان، به نام نیروی الکترومغناطیسی شناخته می‌شد --

we know of others today, but at that time

ما امروزه دیگر نیروها را هم می‌شناسیم، ولی در آن زمان

that was the only other one people were thinking about.

آن تنها موردی بود که مردم درباره‌اش فکر می‌کردند.

You know, the force responsible for electricity

می‌دانید، نیروی مسئول الکتریسیته

and magnetic attraction and so forth.

و جاذبه ی مغناطیسی و غیره.

So Kaluza says, maybe I can play the same game

پس کالوزا گفت، شاید من بتوانم همین کار را انجام دهم

and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.

و نیروی الکترومغناطیسی را بر اساس پیچش ها و انحناها توضیح دهم.

That raised a question: warps and curves in what?

آن این پرسش را بوجود می اورد که: پیچش و انحنا در چه؟

Einstein had already used up space and time,

اینشتین پیشتر از فضا و زمان استفاده کرده بود.

warps and curves, to describe gravity.

پیچش‌ها و خمیدگی‌ها برای توضیح جاذبه.

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

به نظر نمی‌آمد چیز دیگری برای پیچ خوردن و خم شدن وجود داشته باشد.

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

پس کالتوزا گفت، خب شاید ابعاد دیگری از فضا وجود داشته باشد.

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

او گفت، اگر من بخواهم یک نیروی دیگر را توضیح دهم،

maybe I need one more dimension.

شاید نیاز به یک بعد اضافه داشته باشم.

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

بنابراین برای جهان چهار بعد در نظر گرفت، نه سه تا،

and imagined that electromagnetism was warps and curves

و فرض کرد که الکترومغناطیس در واقع پیچ‌ها و خمیدگی‌ها

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

در این بعد چهارم است. حالا مسئله اینجاست:

when he wrote down the equations describing warps and curves

وقتی که او معادلات توصیف‌گر پیچ و خم‌ها را در جهانی

in a universe with four space dimensions, not three,

با چهار بعد فضا به جای سه بعد نوشت،

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

او به معادلاتی رسید که اینشتین در سه بعد به دست آورده بود --

those were for gravity --

آنها برای جاذبه بودند --

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

ولی او به خاطر یک بعد اضافه، یک معادلۀ اضافه پیدا کرد.

And when he looked at that equation,

و وقتی معادله را دید.

it was none other than the equation

چیزی نبود جز همان معادله‌ای که

that scientists had long known to describe the electromagnetic force.

دانشمندان برای مدت‌ها آن را بعنوان توضیح دهندۀ نیروی الکترومغناطیس می‌شناختند.

Amazing -- it just popped out.

شگفت انگیز بود -- همان ظاهر شده بود.

He was so excited by this realization

او آنقدر از این یافته ذوق زده شده بود که

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

دور خانه‌اش می‌دوید درحالیکه فریاد «پیروزی» سر می‌داد --

that he had found the unified theory.

که «نظریه یکپارچه» را یافته است.

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

حال آشکارا، کالوزا مردی بود که نظریه را زیادی جدی گرفت.

He, in fact --

در حقیقت او --

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

داستانی در موردش هست که وقتی می‌خواست شنا یاد بگیرد،

he read a book, a treatise on swimming --

او اول کتابی را خواند، رسالۀ شنا کردن --

(Laughter)

(خنده)

-- then dove into the ocean.

-- و بعد شیرجه زد توی اقیانوس.

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

این مردی است که می خواست جانش را روی یک نظریه به خطر بیاندازد.

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

حالا، ولی برای کسانی از ما که مقدار بیشتری ذهن عملگرا داریم،

two questions immediately arise from his observation.

بی‌درنگ دو پرسش از این مشاهده پیش می‌آید.

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

شمارۀ یک: اگر ابعاد بیشتر فضا وجود دارند، کجا هستند؟

We don't seem to see them.

به نظر نمی‌آید که آنها را ببینیم.

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

و شمارۀ دو: آیا واقعا این نظریه در ریزکاری‌ها جواب می‌دهد،

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

وقتی که سعی دارید آن را برای جهان اطرافمان به کار ببندیم؟

Now, the first question was answered in 1926

حال اولین پرسش در سال ۱۹۲۶ توسط شخصی

by a fellow named Oskar Klein.

به نام اسکار کلاین پاسخ داده شد.

He suggested that dimensions might come in two varieties --

او پیشنهاد داد که شاید ابعاد به دو شکل مطرح شوند --

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

شاید یک سری ابعاد بزرگ و آسان-دید باشند،

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

ولی شاید یک سری ابعاد دیگر، ریز و در خود حلقه-شده باشند،

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

آنقدر ریز حلقه شده باشند، که با اینکه تمام دور و برمان را فرا گرفته‌اند،

that we don't see them.

آنها را نمی‌بینیم.

Let me show you that one visually.

بگذارید آنرا بطور تصویری بهتان نشان بدم.

So, imagine you're looking at something

خب تصور کنید که به چیزی نگاه می‌کنید

like a cable supporting a traffic light.

مثل یک سیم نگهدارندۀ چراغ راهنمایی.

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

آن در منهتن است. شما در پارک مرکزی هستید -- به نوعی بی ربط است --

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

ولی سیم از فاصلۀ دور، یک بعدی به نظر می‌رسد،

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

ولی من و شما می‌دانیم که سیم دارای ضخامت است.

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

گرچه از فاصلۀ خیلی دور دیدنش دشوار است.

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

ولی اگر نزدیک شویم و به، بگویید،

a little ant walking around --

یک مورچۀ کوچک که گردش می کند نگاه کنید --

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

مورچه‌های کوچک آنقدر ریزند که می‌توانند به همۀ ابعاد دسترسی داشته باشند --

the long dimension,

به بعد طولی،

but also this clockwise, counter-clockwise direction.

ولی همچنین جهت ساعتگرد و جهت پادساعتگرد.

And I hope you appreciate this.

امیدوارم قدر این را بدانید.

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

خیلی طول کشید تا مورچه‌ها را حین این عمل گیر بیاندازیم.

(Laughter)

(خنده)

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

ولی این مثال این واقعیت را نشان می‌دهد که ابعاد می توانند به دو دسته تقسیم شوند:

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

بزرگ و کوچک. و این ایده که شاید ابعاد بزرگ اطرافمان

are the ones that we can easily see,

آنهایی باشند که به سادگی می‌توانیم ببینیم،

but there might be additional dimensions curled up,

ولی شاید ابعاد بیشتری وجود داشته باشند که حلقه شده باشند،

sort of like the circular part of that cable,

تقریبا مانند بخش دایره‌وارِ آن سیم،

so small that they have so far remained invisible.

آنقدر ریز که تا به حال پنهان باقی مانده‌اند.

Let me show you what that would look like.

بگذارید نشانتان دهم که چطوری به نظر می‌رسند.

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

پس اگر ما به طور مثال به خود فضا بنگریم --

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

البته که من فقط می‌توانم دو بعد در صفحه نشان بدهم.

Some of you guys will fix that one day,

شاید بعضی از شما روزی این مشکل را حل کنید،

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

ولی هر چیزی که در صفحه به صورت تخت نیست یک بعد جدید است،

goes smaller, smaller, smaller,

ریزتر برویم و ریزتر و ریزتر،

and way down in the microscopic depths of space itself,

و بسیار پایین در اعماق میکروسکوپی خود فضا --

this is the idea,

این ایده هست که:

you could have additional curled up dimensions --

می توانیم ابعاد حلقه شده ی اضافی داشته باشیم.

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

اینجا شکل کوچکی از دایره است -- آنقدر کوچک که نمی‌توانیم ببینیمشان.

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

ولی اگر شما یک مورچۀ فوق میکروسکوپی بودید که قدم می زدید،

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

می‌توانستید در ابعاد بزرگی که همه‌مان می‌شناسیم راه بروید --

that's like the grid part --

آن مثل بخش شبکه‌ای است --

but you could also access the tiny curled-up dimension

ولی در عین حال می‌توانستید به بعد حلقه-شدۀ خُرد هم دسترسی داشته باشید

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

اینقدر ریز است که با چشم غیرمسلح نمی‌توانیم آن را ببینیم

or even with any of our most refined equipment.

حتی با بهترین ابزار پیشرفته‌مان هم نمی‌توانیم ببینیم.

But deeply tucked into the fabric of space itself,

ولی در ژرفای خود بافت فضا جا گرفته‌اند،

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

ایده‌ این است که ممکن است ابعاد بیشتری از آنهایی که می‌بینیم وجود داشته باشند.

Now that's an explanation

حال آن توضیحی است برای اینکه

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

چگونه جهان می تواند ابعاد بیشتری از آنهایی که می‌بینیم داشته باشد.

But what about the second question that I asked:

ولی در مورد دومین پرسشی که پرسیدم چه:

does the theory actually work

آیا این نظریه واقعا وقتی می‌خواهید آن را

when you try to apply it to the real world?

در مورد جهان واقعی به کار ببرید جواب می‌دهد؟

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

خوب، از قضا اینشتین و کالوتزا و خیلی‌های دیگر

worked on trying to refine this framework

روی اصلاح این چهارچوب کار کردند

and apply it to the physics of the universe

و آن را در مورد فیزیک جهان، آنطور که در آن زمان

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

شناخته بود به کار بردند، ولی در جزئیات، آن جواب نداد.

In detail, for instance,

در جزئیات، مثلا

they couldn't get the mass of the electron

آنها نمی‌توانستند جرم الکترون را طوری به دست آورند

to work out correctly in this theory.

که در نظریه به درستی جواب دهد.

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

بسیاری مردم رویش کار کردند، ولی تا دهۀ چهل، بطور حتم تا دهۀ پنجاه

this strange but very compelling idea

این ایدۀ غریب ولی بسیار قانع کننده

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

که چطور می‌شود تمام قوانین فیزیک را متحد کرد از میان رفته بود.

Until something wonderful happened in our age.

تا وقتیکه پدیدۀ شگرفی در عصر ما رخ داد.

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

در عصر ما، روش جدیدی برای یگانه ساختن قوانین فیزیک

is being pursued by physicists such as myself,

توسط فیزیکدانانی مثل من،

many others around the world,

و خیلی های دیگر در سراسر جهان دنبال می شود،

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

نام آن همانطور که مستحضرید «نظریه ابرریسمان» است.

And the wonderful thing is that superstring theory

و نکتۀ شگفت‌انگیز اینجاست که نظریۀ ابرریسمان

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

در نگاه اول هیچ دخلی به ابعاد اضافه ندارد،

but when we study superstring theory,

ولی وقتی که نظریه ابرریسمان را مورد مطالعه قرار می‌دهیم،

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

پی می‌بریم که آن ایده را به شکل جالب و جدیدی وارد کار می‌کند.

So, let me just tell you how that goes.

خب پس بگذارید به شما بگویم که از چه قرار است.

Superstring theory -- what is it?

نظریه ابرریسمان -- چی هست؟

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

خب، این یک نظریه است که تلاش دارد به این پرسش پاسخ بدهد:

what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents

اجزای اصلیِ اولیۀ غیر قابل تقسیم که

making up everything in the world around us?

تمام جهان اطرافمان را تشکیل داده‌اند چیستند؟

The idea is like this.

ایده به این شکل است.

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

تصور کنید که به یک شیی آشنا نگاه می‌کنیم، مثل یک شمع در جاشمعی.

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

و تصور کنید که می‌خواهیم بفهمیم از چه ساخته شده.

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

ما به سفری در اعماق داخل شیی می‌رویم و اجزایش را بررسی می‌کنیم.

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

در ژرفای ژرفای آن -- همه می‌دانیم که اگر به قدر کافی پیش برویم به اتم‌ها می‌رسیم.

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

ما همچنین می‌دانیم که اتم‌ها پایان ماجرا نیستند.

They have little electrons that swarm around a central nucleus

آنها الکترون‌های ریزی دارند که دور یک هسته

with neutrons and protons.

از نوترون و پروتون می‌چرخند.

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

حتی نوترون‌ها و پروتون‌ها ذرات ریزتری داخلشان دارند به نام کوارک ها.

That is where conventional ideas stop.

اینجا مکانی است که ایده های مرسوم متوقف میشوند.

Here is the new idea of string theory.

ایدۀ تازۀ نظریه ریسمان اینجا وارد می‌شود.

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

در اعماق این ذرات، چیز دیگری وجود دارد.

This something else is this dancing filament of energy.

این چیز دیگر، تارهای رقصندۀ انرژی است.

It looks like a vibrating string --

مثل یک رشته مرتعش به نظر می‌آید --

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

ایدۀ نظریه ریسمان از این جا می آید.

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

و درست همانطور که تارهای مرتعش در ویلیون سل

can vibrate in different patterns,

به حالت‌های متفاوتی می‌لرزند،

these can also vibrate in different patterns.

اینها هم می توانند در حالت‌های مختلفی بلرزند.

They don't produce different musical notes.

البته آنها نوت‌های موسیقیایی متفاوت ایجاد نمی‌کنند.

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

بلکه، آنها ذرات متفاوتی را که جهان پیرامون ما را می سازند، تولید می کنند.

So if these ideas are correct,

بنابراین اگر این ایده ها صحیح باشند،

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

در مقیاس فوق میکروسکوپی جهان به این شکل به نظر خواهد آمد.

It's built up of a huge number

جهان از شمار عظیمی

of these little tiny filaments of vibrating energy,

از این رشته‌های مرتعش انرژی تشکیل شده

vibrating in different frequencies.

که در فرکانس‌های متفات نوسان می‌کنند.

The different frequencies produce the different particles.

فرکانس‌های متفاوت، ذرات مختلف را می‌سازند.

The different particles are responsible

و ذرات مختلف مسئول پیدایش

for all the richness in the world around us.

این همه شکوهی هستند که در اطرافمان می‌بینیم.

And there you see unification,

و آنجا شما یگانگی و یکپارچگی را می‌بینید،

because matter particles, electrons and quarks,

به این خاطرکه ذرات ماده، الکترون‌ها و کوارک‌ها،

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

ذرات تابشی، فوتون‌ها، گراویتون‌ها، همه و همه از یک چیز ساخته شده‌اند.

So matter and the forces of nature all are put together

بنابراین ماده و نیروهای طبیعت با هم تحت

under the rubric of vibrating strings.

عنوان رشته‌های مرتعش در یک مرجع قرار می‌گیرند.

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

و آن چیزیست که از یک نظریه یکپارچه انتظار داریم.

Now here is the catch.

نکته مسئله اینجاست.

When you study the mathematics of string theory,

وقتی که ریاضیات نظریه ریسمان را مطالعه می‌کنید،

you find that it doesn't work

می‌بینید که آن در جهانی که فقط

in a universe that just has three dimensions of space.

سه بعد فضا دارد کار نمی‌کند.

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

همچنین در جهانی که چهار بعد، پنج، حتی شش تا بعد دارد کار نمی‌کند.

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

سرانجام می‌توانید معادلات را بررسی کنید و نشان دهید که فقط

only in a universe that has 10 dimensions of space

در جهانی که ۱۰ بعد فضا و

and one dimension of time.

یک بعد زمان دارد کار می‌کند.

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

این درست ما را به ایدۀ کالوزا و کلاین سوق می‌دهد --

that our world, when appropriately described,

که جهان ما، اگر به درستی توصیف شود،

has more dimensions than the ones that we see.

ابعاد بیشتری از آنهایی که می‌بینیم دارد.

Now you might think about that and say, well,

حال، ممکن است در موردش فکر کنید و بگویید خب

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

باشه، ولی اگر ابعاد بیشتری هستند، و واقعا به سختی حلقه شده اند،

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

آره! شاید اگر خیلی ریز باشند آنها را نبینیم.

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

ولی اگر تمدن ریزی از آدم سبزها که برای خودشان می‌گردند آن پایین باشند،

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

و به قدر کافی ریز باشند ما آنها را هم نخواهیم دید، این درست است.

One of the other predictions of string theory --

یکی دیگر از پیشبینی‌های نظریه ریسمان --

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

نه، آن از دیگر پیشبینی‌های نظریه ریسمان نیست.

(Laughter)

(خنده)

But it raises the question:

ولی این سوال را برمی‌انگیزد:

are we just trying to hide away these extra dimensions,

آیا ما فقط سعی داریم از مسئلۀ ابعاد اضافه فرار کنیم،

or do they tell us something about the world?

یا آیا آنها چیزی درمورد جهان به ما می گویند؟

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

در زمان باقیمانده، میل دارم دوتا از ویژگی های آنها را به شما بگویم.

First is, many of us believe that these extra dimensions

اولی این است که، بسیاری از ما باور داریم این ابعاد اضافه

hold the answer to what perhaps is the deepest question

شاید پاسخ عمیق‌ترین پرسش‌ها در فیزیک نظری

in theoretical physics, theoretical science.

و علوم نظری را در بر داشته باشند.

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

و آن پرسش این است: وقتی که به جهان اطراف می‌نگریم،

as scientists have done for the last hundred years,

همانطور که دانشمندان برای چند صد سال گذشته انجام داده‌اند،

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

اینطور به نظر می‌رسد که در حیقیقت در حدود ۲۰ عدد جهان را توضیح می‌دهند.

These are numbers like the mass of the particles,

اینها اعدادی هستند مثل جرم ذرات،

like electrons and quarks, the strength of gravity,

مثل الکترون ها و کوارک ها، قدرت جاذبه،

the strength of the electromagnetic force --

قدرت نیروی الکترومغناطیسی --

a list of about 20 numbers

لیستی از حدود ۲۰ عدد

that have been measured with incredible precision,

که با دقت بسیار زیادی اندازه گرفته شده‌اند،

but nobody has an explanation

ولی هیچکس برای این مطلب که چرا

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

این اعداد این مقادیر بخصوص را دارند پاسخی ندارد.

Now, does string theory offer an answer?

اکنون، آیا نظریه ریسمان پاسخی ارائه می دهد؟

Not yet.

هنوز نه.

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

ولی ما معتقدیم پاسخ اینکه چرا آن اعداد این مقادیری را دارند که اکنون دارند

may rely on the form of the extra dimensions.

شاید به شکل ابعاد اضافی بستگی داشته باشد.

And the wonderful thing is, if those numbers

و نکتۀ جالب اینجاست که اگر آن اعداد

had any other values than the known ones,

هر مقدار دیگری جز مقادیری که می شناسیم داشتند،

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

جهان به شکلی که ما اکنون می‌شناسیم، موجود نبود.

This is a deep question.

این پرسش عمیقی است.

Why are those numbers so finely tuned

چرا آن اعداد اینقدر بادقت تنظیم شده اند

to allow stars to shine and planets to form,

که اجازه می‌هند ستارگان بدرخشند و سیارات تشکیل شوند،

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

وقتی که ما متوجه می‌شویم که اگر با آن اعداد بازی کنید --

if I had 20 dials up here

اگر بیست تا شماره‌گیر داشتم

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

و به شما اجازه می‌دادم که با آن اعداد بازی کنید،

almost any fiddling makes the universe disappear.

اغلب این بازی‌ها باعث می‌شد جهان ناپدید شود.

So can we explain those 20 numbers?

پس چطور می‌توانیم آن ۲۰ عدد را توضیح دهیم؟

And string theory suggests that those 20 numbers

نظریه ریسمان پیشنهاد می‌دهد که آن ۲۰ عدد

have to do with the extra dimensions.

بایستی که به ابعاد اضافه مربوط باشند.

Let me show you how.

بگذارید نشانتان دهم چگونه.

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

وقتی ما درمورد ابعاد اضافه در نظریه ریسمان صحبت می‌کنیم،

it's not one extra dimension,

آن فقط یک بعد اضافه نیست،

as in the older ideas of Kaluza and Klein.

به آن شکلی که در ایده ی قدیمی کالوزا و کلین بود.

This is what string theory says about the extra dimensions.

این چیزی است که نظریه ریسمان در مورد ابعاد اضافه می‌گوید.

They have a very rich, intertwined geometry.

آنها هندسه‌ای بسیار ‌پیچیده دارند.

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

این مثالی است از چیزی که به نام شکل کلابی-یاو می‌شناسیم --

name isn't all that important.

اسم

But, as you can see,

ولی همانطور که می‌بینید

the extra dimensions fold in on themselves

ابعاد اضافه روی خودشان تا شده‌اند

and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.

و به شکل بسیار شگفت‌انگیز و با ساختار جالبی در هم پیچیده شده‌اند.

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

و ایده این است که اگر این آن چیزی ست که ابعاد اضافه شبیه اش است،

then the microscopic landscape of our universe all around us

پس جهان اطراف ما در مقیاس میکروسکوپی در مقیاس بسیار کوچکی

would look like this on the tiniest of scales.

به این شکل به نظر خواهد آمد.

When you swing your hand,

وقتی دستتان را می‌چرخانید،

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

شما بارها و بارها دور این ابعاد اضافه می‌چرخید،

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

ولی آنها آنقدر ریزند که نمی‌بینیمشان.

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

با این حساب، مفهوم فیزیک مربوط به آن ۲۰ عدد چیست؟

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

این را در نظر بگیرید. وقتی به یک آلت موسیقی می‌نگیرد، مثل یک شیپور فرانسوی،

notice that the vibrations of the airstreams

دقت کنید که ارتعاشات جریان هوا

are affected by the shape of the instrument.

از شکل آلت موسیقی تاثیر می پذیرند.

Now in string theory,

حالا در نظریه ریسمان،

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

تمام اعداد، انعکاسی از نحوۀ ارتعاش رشته‌ها هستند.

So just as those airstreams

بنابراین به همان شکل جریان هوا

are affected by the twists and turns in the instrument,

که تحت تاثیر پیچ و خم آلت موسیقی قرار دارد،

strings themselves will be affected

خود رشته‌ها هم تحت تاثیر

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

الگوهای ارتعاش های هندسی که در آن ها حرکت می‌کنند قرار دارند.

So let me bring some strings into the story.

بگذارید کمی رشته را وارد قضیه کنم.

And if you watch these little fellows vibrating around --

و اگر شما این رشته‌های کوچک مرتعش را ببینید --

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

آنها در یک لحظه آنجا خواهند بود -- دقیقا آنجا،

notice that they way they vibrate is affected

دقت کنید که طریقه ارتعاش آنها تحت تاثیر

by the geometry of the extra dimensions.

هندسۀ ابعاد اضافه قرار دارد.

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

پس اگر ما به طور دقیق بدانیم ابعاد اضافه به چه شکلی هستند --

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

ما هنوز نمی‌دانیم، ولی اگر بتوانیم --

we should be able to calculate the allowed notes,

بایستی که قار باشیم نوت‌های مجاز را

the allowed vibrational patterns.

از داخل الگوهای ارتعاش استخراج کنیم.

And if we could calculate the allowed vibrational patterns,

و اگر ما می‌توانستیم الگوهای ارتعاشی مجاز را محاسبه کنیم،

we should be able to calculate those 20 numbers.

می توانستیم آن بیست عدد را نیز بدست آوریم.

And if the answer that we get from our calculations

و اگر جوابی که از محاسبات به دست می‌آوریم

agrees with the values of those numbers

با مقادیر آن اعداد که با آزمایش‌های

that have been determined

مفصل و دقیق مشخص گردیده

through detailed and precise experimentation,

همخوانی داشته باشد،

this in many ways would be the first fundamental explanation

این از خیلی جهات اولین توضیح بنیادینی خواهد بود

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

برای اینکه چرا ساختار جهان به این شکلی است که اکنون هست.

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

حال، دومین مطلبی که با آن می خواهم بحث را به پایان برسانم این است که:

how might we test for these extra dimensions more directly?

ما چگونه می‌توانیم این ابعاد اضافه را مستقیما مورد آزمایش قرار دهیم؟

Is this just an interesting mathematical structure

آیا این فقط یک ساختار جالب ریاضیاتی است

that might be able to explain

که شاید بتواند برخی ویژگی‌های

some previously unexplained features of the world,

توضیح داده نشده ی جهان را تبیین کند،

or can we actually test for these extra dimensions?

یا آیا واقعا می‌توانیم این ابعاد اضافه را مورد آزمایش قرار دهیم؟

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

ما فکر می‌کنیم -- و این به گمان من خیلی هیجان انگیز است --

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

که در حدود 5 سال آینده ما می توانیم

for the existence of these extra dimensions.

وجود این ابعاد اضافه را مورد آزمایش قرار دهیم.

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

چگونگی انجامش اینجاست. در سرن، ژنو، سوئیس.

a machine is being built called the Large Hadron Collider.

ماشینی در حال ساخت است به نام برخورردهندۀ هادرونی بزرگ.

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

آن ماشینی است که ذرات را دور یک تونل می‌فرستد،

opposite directions, near the speed of light.

در جهات مخالف، با سرعت نزدیک به نور.

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

هر از گاهی این ذرات به سوی هم هدف گرفته می‌شوند،

so there's a head-on collision.

و برخورد سر به سر انجام می‌گیرد.

The hope is that if the collision has enough energy,

امید آن هست که اگر این برخورها انرژی کافی داشته باشند،

it may eject some of the debris from the collision

ممکن است برخی از بقایای برخورد

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

از ابعاد ما به ابعاد دیگر حرکت کنند.

How would we know it?

از کجا آن را خواهیم دانست؟

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

خب، ما مقدار انرژی را بعد از این برخورد اندازه می‌گیریم،

compare it to the amount of energy before,

و با مقدار انرژی قبل از آن مقایسه می‌کنیم،

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

و اگر مقدار انرژی پس از برخورد کمتر از مقدار انرژی قبل از برخورد باشد،

this will be evidence that the energy has drifted away.

این مدرکی خواهد بود برای اینکه انرژی خارج شده است.

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

و اگر با الگوی صحیحی که قابل محاسبه باشد خارج شده باشد،

this will be evidence that the extra dimensions are there.

این مدرکی خواهد بود برای اینکه ابعاد اضافه آنجا هستند.

Let me show you that idea visually.

بگذارید این ایده را بطور تصویری نشانتان دهم.

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

خب تصور کنید که ما یک نوع ذرۀ خاص داریم به نام گراویتون --

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

آن نوعی از باقی مانده هاست که انتظار داریم اگر

if the extra dimensions are real.

ابعاد اضافی واقعی باشند خارج شود.

But here's how the experiment will go.

ولی اینجاست که آزمایش چطور انجام میشود.

You take these particles. You slam them together.

شما این ذرات را برمی‌دارید. آنها را به هم می‌کوبید.

You slam them together, and if we are right,

آنها را به هم می‌کوبید، و اگر درست گفته باشیم،

some of the energy of that collision

مقداری از انرژی این برخورد

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

به صورت بقایایی به ابعاد اضافه پرواز خواهد کرد.

So this is the kind of experiment

پس، این از آن نوع آزمایش‌هایی است که

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

در پنج سال آینده، هفت تا ۱۰ سال یا این حدود، شاهدش خواهیم بود.

And if this experiment bears fruit,

و اگر این آزمایش نتیجه‌بخش باشد،

if we see that kind of particle ejected

اگر ما خارج شدن آن نوع ذرات را

by noticing that there's less energy in our dimensions

با مشاهده ی مقدار کمتر انرژی در ابعاد ما

than when we began,

نسبت به چیزی که کار را با آن آغاز کرده بودیم، ببینیم،

this will show that the extra dimensions are real.

این به ما نشان خواهد داد که ابعاد اضافه واقعی هستند.

And to me this is a really remarkable story,

و برای من این واقعا داستان جالب توجهی است،

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

و یک فرصت قابل توجه. اگر برگردیم به عقب، به نیوتون با فضای مطلق --

didn't provide anything but an arena, a stage

هیچ چیزی ارائه نمی‌داد به جز یک صحنه، یک پرده

in which the events of the universe take place.

که وقایع جهان در آن رخ می‌داد.

Einstein comes along and says,

اینشتین آمد و گفت؛

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

خب، فضا و زمان می‌توانند پیچ بخورند و خم شوند، جاذبه این است.

And now string theory comes along and says,

و حالا نظریه ریسمان آمده و می‌گوید؛

yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,

بله، جاذبه، مکانیک کوانتومی، الکترومغناطیس --

all together in one package,

همه در یک بسته،

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

ولی فقط درصورتیکه جهان ابعاد بیشتری از آنهایی که می‌بینیم داشته باشد.

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

و این آزمایشی است که ممکن است در زمان زندگی ما مورد آزمون قرار بگیرد.

Amazing possibility.

یک امکان شگفت‌آور.

Thank you very much.

از شما سپاسگزارم.

(Applause)

(کف زدن)