Making sense of string theory | Brian Greene

מתרגם: Anna N. Erel מבקר: Avihu Turzion

In the year 1919,

בשנת 1919

a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza

מתמטיקאי גרמני לא מוכר בשם תיאודור קלוצה

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

הציע רעיון נועז מאוד, ובכמה מובנים מוזר מאוד.

He proposed that our universe

הוא הציע שהיקום שלנו

might actually have more than the three dimensions

עשוי למעשה להכיל יותר מאת אותם שלושה מימדים

that we are all aware of.

שכולנו מכירים.

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

זאת אומרת שבתוספת לשמאל, ימין, אחורה, קדימה, למעלה ולמטה,

Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space

קלוצה הציע שעשויים להיות מימדים נוספים של חלל

that for some reason we don't yet see.

שמסיבה כלשהי, אנחנו לא רואים עדיין.

Now, when someone makes a bold and bizarre idea,

עכשיו, כשמישהו מעלה רעיון נועז ומוזר,

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

לפעמים זה כל מה שזה- נועז ומוזר,

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

אבל אין לזה שום קשר לעולם סביבנו.

This particular idea, however --

הרעיון הסְפֶּצִיפִי הזה, לעומת זאת-

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

למרות שאיננו יודעים עדיין אם הוא נכון או מוטעה,

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

ובסוף אדון בניסויים, שבמספר השנים הקרובות,

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

עשויים לומר לנו האם הוא נכון או מוטעה-

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

לרעיון הזה הייתה השפעה אדירה על הפיזיקה במאה האחרונה

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

והוא ממשיך להעשיר מחקרים חדשניים רבים.

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

אז הייתי רוצה לומר לכם משהו על הסיפור של אותם מימדים נוספים.

So where do we go?

אז לאן נלך?

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

כדי להתחיל, אנחנו צריכים מעט רקע. נלך ל-1907.

This is a year when Einstein is basking in the glow

השנה הזאת היא שנה בה איינשטיין טובל באור הזרקורים

of having discovered the special theory of relativity

בזכות כך שגילה את תורת היחסות הפרטית

and decides to take on a new project,

ומחליט לקחת פרוייקט חדש-

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

לנסות ולהבין במלואו את כוחה המרשים והמתפשט של הכְּבִידָה (גרוויטציה).

And in that moment, there are many people around

ובאותו הרגע, ישנם אנשים רבִּים סביב

who thought that that project had already been resolved.

שחשבו שהפרוייקט הזה כבר נפתר.

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

ניוטון נתן לעולם תאוריית כְּבִידָה בסוף המאה השש-עשרה

that works well, describes the motion of planets,

שעובדת טוב, מתארת את תנועת הפלנטות,

the motion of the moon and so forth,

את תנועת הירח וכו',

the motion of apocryphal of apples falling from trees,

את תנועתם של תפוחים מפוקפקים שנופלים מעצים,

hitting people on the head.

ונוחתים לאנשים על הראש.

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

אפשר לתאר את כל זה דרך העבודה של ניוטון.

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

אבל איינשטיין הבין שניוטון השאיר משהו מחוץ לתמונה,

because even Newton had written

משום שאפילו ניוטון כתב

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

שלמרות שהבין איך לחשב את ההשפעה של הכְּבִידָה,

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

אינו היה מסוגל להבין כיצד היא באמת עובדת.

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

איך זה שהשמש, במרחק 93 מיליון מיילים,

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

איכשהו משפיעה על תנועת כדור הארץ?

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

איך השמש מגיעה מעבר לחלל ריק ואִינֶרְטִי ויוצרת השפעה?

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

וזוהי משימה שאיינשטיין קבע לעצמו-

to figure out how gravity works.

להבין איך עובדת הכְּבִידָה.

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

ותרשו לי להראות לכם מה בדיוק הוא מצא.

So Einstein found

אז איינשטיין מצא

that the medium that transmits gravity is space itself.

שהאמצעי (גם: החומר) שמשדר כְּבִידָה הוא החלל בעצמו.

The idea goes like this:

הרעיון הולך ככה:

imagine space is a substrate of all there is.

דמיינו שחלל הוא התשתית של כל אשר קיים.

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

איינשטיין אמר שחלל הוא נחמד ושטוח, אם לא נוכח שום חומר.

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

אבל אם קיים חומר בסביבה, כמו השמש,

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

זה גורם לאריג החלל להתפתל, להתעקל.

And that communicates the force of gravity.

וזה מכתיב את כוח המשיכה.

Even the Earth warps space around it.

אפילו כדור הארץ מפתל את החלל סביבו.

Now look at the Moon.

עכשיו הביטו על הירח.

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

הירח נשאר במסלולו, לפי הרעיונות האלו,

because it rolls along a valley in the curved environment

משום שהוא מתגלגל לצד עמק בסביבה המעוקלת

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

שהשמש והירח וכדור הארץ יכולים כולם ליצור מתוקף נוכחותם.

We go to a full-frame view of this.

אנחנו עוברים למבט בפְרֵיים מלא על זה.

The Earth itself is kept in orbit

כדור הארץ עצמו נשאר במסלול,

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

משום שהוא מתגלגל לצד עמק בסביבה שהיא מעוקלת

because of the Sun's presence.

בגלל נוכחות השמש.

That is this new idea about how gravity actually works.

זהו הרעיון החדש לגבי איך עובדת באמת הכְּבִידָה.

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

עכשיו, הרעיון הזה נבדק ב-1919 דרך תצפיות אסטרונומיות.

It really works. It describes the data.

זה באמת עובד. זה מתאר את הנתונים.

And this gained Einstein prominence around the world.

וזה זיכה את איינשטיין בחשיבות סביב העולם.

And that is what got Kaluza thinking.

וזה מה שגרם לקלוצה לחשוב.

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

הוא, כמו איינשטיין, היה בחיפוש אחר מה שאנחנו מכנים "תאורית האחידות".

That's one theory

זו תאוריה אחת

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

שעשויה לתאר את כל כוחות הטבע מתוך מערכת רעיונות אחת,

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

סדרה אחת של עקרונות, משוואת אם אחת, אם תרצו.

So Kaluza said to himself,

אז קלוצה אמר לעצמו,

Einstein has been able to describe gravity

איינשטיין היה מסוגל לתאר כְּבִידָה

in terms of warps and curves in space --

במונחים של פיתולים ועיקולים בחלל-

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

למעשה, בחלל ובזמן, ליתר דיוק.

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

אולי אני יכול לשחק את אותו המשחק עם הכוח האחר המוכר,

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

שהיה, באותו הזמן, מוכר בתור הכוח האלקטרומגנטי-

we know of others today, but at that time

אנחנו יודעים על נוספים היום, אבל בזמנו

that was the only other one people were thinking about.

זה היה הכוח האחר היחידי שאנשים חשבו עליו.

You know, the force responsible for electricity

אתם יודעים, הכוח שאחראי לחשמל

and magnetic attraction and so forth.

ומשיכה מגנטית וכו'.

So Kaluza says, maybe I can play the same game

אז קלוצה אומר, אולי אני יכול לשחק את אותו המשחק

and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.

ולתאר את הכוח האלקטרומגנטי במונחים של פיתולים ועיקולים.

That raised a question: warps and curves in what?

זה העלה שאלה: פיתולים ועיקולים במה?

Einstein had already used up space and time,

איינשטיין כבר השתמש בחלל וזמן,

warps and curves, to describe gravity.

בפיתולים ועיקולים, כדי לתאר את הכְּבִידָה.

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

נדמה היה שאין שום דבר נוסף לפתל או לעקל.

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

אז קלוצה אמר- טוב, אולי ישנם עוד מימדים לחלל.

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

הוא אמר, אם אני רוצה לתאר כוח אחד נוסף,

maybe I need one more dimension.

אולי אני צריך מימד אחד נוסף.

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

אז הוא דמיין שלעולם יש ארבעה מימדים של חלל, לא שלושה,

and imagined that electromagnetism was warps and curves

ודמיין שאלקטרומגנטיות היא פיתולים ועיקולים

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

באותו מימד רביעי. עכשיו הנה העניין:

when he wrote down the equations describing warps and curves

כשהוא כתב את המשוואות שמתארות פיתולים ועיקולים

in a universe with four space dimensions, not three,

ביקום עם ארבעה מימדים, לא שלושה,

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

הוא מצא את המשוואות הישנות שאיינשטיין כבר תרגם לשלושה מימדים-

those were for gravity --

אלו היו של כבידה-

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

אבל הוא מצא משוואה אחת נוספת בגלל המימד הנוסף.

And when he looked at that equation,

וכשהוא הביט על המשוואה ההיא

it was none other than the equation

הייתה זו, לא אחרת, המשוואה

that scientists had long known to describe the electromagnetic force.

שמדענים ידעו מזמן לתאר בתור הכוח האלקטרומגנטי.

Amazing -- it just popped out.

מדהים- זה פשוט קפץ.

He was so excited by this realization

הוא היה כל כך נרגש מההבנה הזאת

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

שהוא רץ סביב ביתו כשהוא צועק- "ניצחון!"-

that he had found the unified theory.

על כך שמצא את התורה המאוחדת.

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

עכשיו בברור, קלוצה היה אדם שלקח תאוריה מאוד ברצינות.

He, in fact --

הוא למעשה-

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

ישנו סיפור על כך שכאשר הוא רצה ללמוד לשחות,

he read a book, a treatise on swimming --

הוא קרא ספר, חיבור על שחיה-

(Laughter)

(צחוק)

-- then dove into the ocean.

-ואז צלל לתוך האוקיינוס.

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

זהו אדם שיסכן את חייו על תאוריה.

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

עכשיו, אבל לאלה מאיתנו שנוטים לחשיבה קצת יותר מעשית,

two questions immediately arise from his observation.

שתי שאלות עולות מיד מתוך ההבחנה שלו.

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

הראשונה: אם ישנם עוד מימדים בחלל, היכן הם?

We don't seem to see them.

נדמה שאנחנו לא רואים אותם.

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

והשניה: האם התאוריה הזאת באמת עובדת בפרטי פרטים,

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

כאשר אתה מנסה ליישם אותה בעולם סביבנו?

Now, the first question was answered in 1926

עכשיו השאלה הראשונה נענתה ב-1926

by a fellow named Oskar Klein.

על-ידי בחור בשם אוסקר קליין.

He suggested that dimensions might come in two varieties --

הוא הציע שמימדים עשויים להתקיים בשתי צורות-

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

עשויים להיות מימדים גדולים, שקל לראות,

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

אבל עשויים להיות גם מימדים קטנטנים ומְלֻפָּפִים בעצמם,

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

מְלֻפָּפִים בעצמם וקטנים כל כך, למרות שהם כולם סביבנו,

that we don't see them.

כך שאנחנו לא רואים אותם.

Let me show you that one visually.

תרשו לי להדגים לכם את זה ויזואלית.

So, imagine you're looking at something

אז דמיינו שאתם מסתכלים על משהו

like a cable supporting a traffic light.

כמו כבל שתומך ברמזור.

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

זה במנהטן. אתם בסנטרל פארק- זה קצת לא רלוונטי-

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

אבל הכבל נראה חד-מימדי מנקודת תצפית מרוחקת,

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

אבל אתם וגם אני יודעים ביחד שאכן יש לו עובי מסוים.

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

קשה מאוד לראות את זה, בכל זאת, ממרחק.

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

אבל אם נעשה זוּם ונתקרב, וניקח את הפרספקטיבה של, נאמר,

a little ant walking around --

נמלה קטנה הולכת סביב-

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

נמלים קטנות הן כל כך קטנות שיש להן גישה לכל המימדים-

the long dimension,

המימד הארוך,

but also this clockwise, counter-clockwise direction.

אבל גם בכיוון השעון, ונגד כיוון השעון.

And I hope you appreciate this.

ואני מקווה שאתם מעריכים את זה.

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

לקח כל כך הרבה זמן לגרום לנמלים האלה לעשות את זה.

(Laughter)

(צחוק)

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

אבל זה ממחיש את העובדה שמימדים יכולים להיות משני סוגים:

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

גדולים וקטנים. והרעיון שאולי המימדים הגדולים סביבנו

are the ones that we can easily see,

הם אלה שאנו יכולים לראות בקלות,

but there might be additional dimensions curled up,

אבל עשויים להיות מימדים נוספים ומְלֻפָּפִים,

sort of like the circular part of that cable,

קצת כמו החלק המעגלי של הכבל,

so small that they have so far remained invisible.

כל כך קטנים שהם נותרו בלתי נראים עד כֹּה.

Let me show you what that would look like.

תרשו לי להראות לכם איך דבר כזה יראה.

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

אז אם נעיף מבט, נאמר, בחלל עצמו-

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

אני רק יכול להראות, כמובן, שני מימדים על מסך

Some of you guys will fix that one day,

חלק מכם יתקנו את זה ביום מן הימים,

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

אבל כל דבר שאינו שטוח על מסך הוא מימד חדש,

goes smaller, smaller, smaller,

הולך וקטן, וקטן, וקטן,

and way down in the microscopic depths of space itself,

וממש לתוך העומקים המיקרוסקופים של החלל עצמו-

this is the idea,

זה הרעיון:

you could have additional curled up dimensions --

עשויים להיות מימדים נוספים מְלֻפָּפִים.

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

הנה צורה קטנה של עיגול- כל כך קטנה שאנחנו לא רואים אותה.

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

אבל לו היית נמלה קטנה ואולטרה-מיקרוסקופית שמהלכת סביב,

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

יכולת להלך במימדים הגדולים הידועים לכולנו-

that's like the grid part --

זה כמו החלק של המִתְוֶה (גריד)-

but you could also access the tiny curled-up dimension

אבל יכולת גם להכנס למימד הקטן והמְלֻפָּף

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

שהוא כל כך קטן, שאנחנו לא יכולים לראות אותו בעין בלתי מזוינת

or even with any of our most refined equipment.

או אפילו עם הציוד המשוכלל ביותר שיש לנו.

But deeply tucked into the fabric of space itself,

אבל תחוב עמוק לתוך אריג החלל עצמו,

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

הרעיון הוא שיכולים להיות יותר מימדים, ממה שאנחנו רואים.

Now that's an explanation

זהו הסבר

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

לגבי איך ליקום עשויים להיות יותר מימדים מאשר אלו שאנחנו רואים.

But what about the second question that I asked:

אבל מה עם השאלה השניה ששאלתי:

does the theory actually work

האם התאוריה עובדת בפועל

when you try to apply it to the real world?

כאשר אתה מנסה ליישם אותה בעולם האמיתי?

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

ובכן, מתברר שאיינשטיין וקלוצה ורבים אחרים

worked on trying to refine this framework

עבדו בניסיון ללטש את המסגרת הזאת

and apply it to the physics of the universe

וליישם אותה בפיזיקה של היקום

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

כפי שהייתה מובנת בזמנו, ובפרטים הקטנים זה לא עבד.

In detail, for instance,

בפרטים הקטנים, לדוגמה,

they couldn't get the mass of the electron

הם לא הצליחו לגרום למאסה של האלקטרון

to work out correctly in this theory.

להסתדר כמו שצריך בתאוריה הזאת.

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

אנשים רבים מאוד עבדו על זה, בשנות הארבעים, כמובן גם בשנות החמישים,

this strange but very compelling idea

הרעיון המוזר אך המאוד משכנע הזה

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

של איך לאחד את חוקי הפיזיקה נעלם לו.

Until something wonderful happened in our age.

עד שמשהו נפלא קרה בתקופתנו.

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

בעידן שלנו, גישה חדשה לאיחוד חוקי הפיזיקה

is being pursued by physicists such as myself,

נחקרת על-ידי פיזיקאים כמוני,

many others around the world,

ורבים נוספים סביב העולם,

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

היא נקראת תורת העל-מיתר, כפי ששיערתם.

And the wonderful thing is that superstring theory

והדבר הנפלא הוא שלתורת העל-מיתר

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

אין דבר במשותף, ממבט ראשון, עם הרעיון הזה של מימדים נוספים,

but when we study superstring theory,

אבל כשאנחנו חוקרים את תורת העל-מיתר

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

אנו מוצאים שהיא מחזירה לחיים את הרעיון הזה באופן חדש ונוצץ.

So, let me just tell you how that goes.

אז תרשו לי רק לספר לכם איך זה הולך.

Superstring theory -- what is it?

תורת העל-מיתר, מה זה?

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

ובכן, זו תאוריה שמנסה לענות על השאלה:

what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents

מהם המרכיבים היסודיים בסיסיים הבלתי-נראים ובלתי-גזירים

making up everything in the world around us?

שיוצרים הכל בעולם סביבנו?

The idea is like this.

הרעיון הוא כזה.

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

אז דמיינו שאנחנו מביטים בחפץ מוכר, רק נר בפמוט,

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

ודמיינו שאנחנו רוצים להבין ממה הוא עשוי.

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

אז אנחנו יוצאים למסע עמוק בתוך החפץ, ובוחנים את המרכיבים.

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

עמוק פנימה- כולנו יודעים שאם תרד עמוק פנימה במידה מספקת, תמצא אטומים.

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

כולנו גם יודעים שהסיפור לא נגמר באטומים.

They have little electrons that swarm around a central nucleus

יש להם אלקטרונים קטנים שחגים סביב גרעין מרכזי

with neutrons and protons.

עם נויטרונים ופרוטונים.

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

אפילו לנויטרונים והפרוטונים יש חלקיקים קטנים יותר בתוכם, שנקראים קווארקים.

That is where conventional ideas stop.

זו הנקודה שבה הרעיונות הקונבנציונלים נעצרים.

Here is the new idea of string theory.

הנה הרעיון החדש של תורת המיתרים.

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

עמוק בתוך כל אחד מהחלקיקים הללו, ישנו דבר נוסף.

This something else is this dancing filament of energy.

הדבר הנוסף הזה הוא סיב האנרגיה המרקד הזה.

It looks like a vibrating string --

זה נראה כמו מיתר רוטט-

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

מכאן הרעיון על תורת המיתרים מגיע.

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

ובדיוק כמו שהמיתרים הרוטטים שבדיוק ראיתם בצ'לו

can vibrate in different patterns,

יכולים לרטוט בדפוסים שונים,

these can also vibrate in different patterns.

גם אלו יכולים לרטוט בדפוסים שונים.

They don't produce different musical notes.

הם לא מפיקים צלילים מוזיקליים שונים.

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

במקום, הם מפיקים את החלקיקים השונים המרכיבים את העולם סביבנו.

So if these ideas are correct,

אז אם הרעיונות האלה נכונים,

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

ככה נראה הנוף האולטרה-מיקרוסקופי של היקום.

It's built up of a huge number

הוא בנוי ממספר עצום

of these little tiny filaments of vibrating energy,

של הסיבים הקטנטנים הללו של אנרגיה רוטטת,

vibrating in different frequencies.

שרוטטת בתדרים שונים.

The different frequencies produce the different particles.

התדרים השונים מפיקים את החלקיקים השונים.

The different particles are responsible

החלקיקים השונים אחראים

for all the richness in the world around us.

לכל השפע בעולם סביבנו.

And there you see unification,

ושם רואים איחוד,

because matter particles, electrons and quarks,

משום שחלקיקי חומר, אלקטרונים וקווארקים,

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

חלקיקי קרינה, פוטונים, גרביטונים, כולם בנויים מישות אחת.

So matter and the forces of nature all are put together

אז שמים יחד חומר ואת כוחות הטבע

under the rubric of vibrating strings.

תחת הכותרת של מיתרים רוטטים.

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

וזאת כוונתינו לגבי תאורית אחידות.

Now here is the catch.

עכשיו הנה המלכוד.

When you study the mathematics of string theory,

כשאתה לומד את המתמטיקה של תורת המיתרים,

you find that it doesn't work

אתה מוצא שהיא לא עובדת

in a universe that just has three dimensions of space.

ביקום שיש בו רק שלושה מימדים של חלל.

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

היא לא עובדת ביקום עם ארבעה מימדים חלל, וגם לא חמש או שש.

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

לבסוף, ניתן ללמוד את המשוואות, ולראות שהן עובדות

only in a universe that has 10 dimensions of space

רק ביקום שיש בו עשרה מימדים של חלל

and one dimension of time.

ומימד אחד של זמן.

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

זה מוביל אותנו מיד בחזרה לרעיון ההוא של קלוצה וקליין-

that our world, when appropriately described,

שלעולם שלנו, כאשר מתואר כהלכה,

has more dimensions than the ones that we see.

יש יותר מימדים מאשר אלו שאנחנו רואים.

Now you might think about that and say, well,

עכשיו אתם עשויים לחשוב על זה ולומר, טוב,

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

אוקיי, אתה יודע, אם ישנם מימדים נוספים,

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

כן, ייתכן שלא נראה אותם אם הם קטנים מספיק.

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

אבל אם יש ציוויליזציה קטנטנה של אנשים ירוקים שמתהלכים להם שם,

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

והם קטנים מספיק כך שאנחנו לא רואים גם אותם, זה נכון.

One of the other predictions of string theory --

אחת התחזיות הנוספות של תורת המיתרים-

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

לא, זו לא אחת התחזיות הנוספות של תורת המיתרים.

(Laughter)

(צחוק)

But it raises the question:

אבל זה העלה את השאלה:

are we just trying to hide away these extra dimensions,

האם אנחנו רק מנסים להחביא את המימדים הנוספים,

or do they tell us something about the world?

או שהם מספרים לנו משהו על העולם?

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

בזמן הנותר, אני רוצה לספר לכם על שני מאפיינים שלהם.

First is, many of us believe that these extra dimensions

הראשון הוא, שרבים מאיתנו מאמינים שהמימדים הנוספים האלה

hold the answer to what perhaps is the deepest question

מחזיקים בתשובה למה שעשויה להיות השאלה העמוקה ביותר

in theoretical physics, theoretical science.

בפיזיקה תאורטית, מדע תיאורטי.

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

והשאלה היא זאת: כשאנחנו מסתכלים סביב העולם,

as scientists have done for the last hundred years,

כפי שמדענים עשו במשך מאה השנים האחרונות,

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

נדמים להיות כ-20 מספרים שבאמת מתארים את היקום שלנו.

These are numbers like the mass of the particles,

אלה הם מספרים כמו מסת החלקיקים,

like electrons and quarks, the strength of gravity,

כמו אלקטרונים וקווארקים, חוזק הכבידה,

the strength of the electromagnetic force --

חוזק הכוח האלקטרומגנטי-

a list of about 20 numbers

רשימה של כ-20 מספרים

that have been measured with incredible precision,

שנמדדו בדיוק מירבי,

but nobody has an explanation

אבל לאף אחד אין הסבר

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

למה למספרים יש את הערכים הספציפיים שיש להם.

Now, does string theory offer an answer?

עכשיו, האם תורת המיתרים מציעה תשובה?

Not yet.

עדיין לא.

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

אבל אנחנו מאמינים שהתשובה לשאלה למה למספרים האלה יש את הערכים שיש להם

may rely on the form of the extra dimensions.

עשויה להיות תלויה בצורה של המימדים הנוספים.

And the wonderful thing is, if those numbers

והדבר הנהדר הוא, שאם למספרים הללו

had any other values than the known ones,

היו ערכים כלשהם אחרים מאלו הידועים לנו,

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

היקום, כפי שאנחנו מכירים אותו, לא היה מתקיים.

This is a deep question.

זוהי שאלה עמוקה.

Why are those numbers so finely tuned

מדוע המספרים האלו מכוונים בדיוק כזה

to allow stars to shine and planets to form,

שמאפשר לכוכבים לזרוח ולפלנטות להיווצר,

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

כשאנחנו מזהים שאם אנחנו משנים את המספרים האלו-

if I had 20 dials up here

אם היו לי 20 חוגות כאן

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

והייתי נותן לכם לבוא ולשנות את המספרים האלו,

almost any fiddling makes the universe disappear.

כמעט כל שינוי גורם ליקום להעלם.

So can we explain those 20 numbers?

אז האם אנחנו יכולים להסביר את אותם 20 מספרים?

And string theory suggests that those 20 numbers

ותורת המיתרים מציעה שאותם 20 מספרים

have to do with the extra dimensions.

קשורים באופן מסויים למימדים הנוספים.

Let me show you how.

תרשו לי להראות לכם איך.

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

אז כשאנחנו מדברים על מימדים נוספים בתורת במיתרים,

it's not one extra dimension,

זה לא רק מימד אחד נוסף,

as in the older ideas of Kaluza and Klein.

כמו ברעיונות הקודמים של קלוצה וקליין.

This is what string theory says about the extra dimensions.

זה מה שתורת המיתרים אומרת על המימדים הנוספים.

They have a very rich, intertwined geometry.

יש להם גאומטריה מאוד עשירה ומשולבת

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

זוהי דוגמה למשהו שמוכר כצורת קלאבי-יאו--

name isn't all that important.

השם לא כל כך משנה.

But, as you can see,

אבל כמו שאתם יכולים לראות,

the extra dimensions fold in on themselves

המימדים הנוספים מתקפלים לתוך ועל עצמם

and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.

ומשתלבים בצורה מאוד מעניינית, מבנה מעניין.

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

והרעיון הוא שאם ככה נראים מימדים נוספים,

then the microscopic landscape of our universe all around us

אז הנוף המיקרוסקופי של היקום סביבנו

would look like this on the tiniest of scales.

יראה ככה בקנה המידה הקטנטן ביותר.

When you swing your hand,

כשאתה מניף את היד שלך,

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

היית זז במימדים הנוספים האלו שוב ושוב,

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

אבל הם כל כך קטנים שלא היינו יודעים.

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

אז מהי המשמעות הפיזיקלית, אם כן, הרלוונטית ל-20 המספרים הללו?

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

תחשבו על זה. אם אתם מסתכלים על כלי נגינה, קרן-יער,

notice that the vibrations of the airstreams

שימו לב שהוויברציות של זרימת האוויר

are affected by the shape of the instrument.

מושפעות מהצורה של הכלי.

Now in string theory,

עכשיו בתורת המספרים,

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

כל המספרים הם השתקפות של הדרכים בהן מיתר יכול לרטוט.

So just as those airstreams

אז בדיוק כפי שזרמי האוויר האלו

are affected by the twists and turns in the instrument,

מושפעים מהפיתולים והסיבובים שבכלי,

strings themselves will be affected

המיתרים עצמם יהיו מושפעים

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

מהדפוסים הויברציוניים בגאומטריה שבתוכה הם נעים.

So let me bring some strings into the story.

אז תרשו לי להכניס כמה מיתרים לתוך הסיפור.

And if you watch these little fellows vibrating around --

ואם תביטו בחבר'ה הקטנים האלו רוטטים להם-

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

הם יהיו שם עוד רגע- בדיוק שם,

notice that they way they vibrate is affected

שימו לב שהדרך שבה הם רוטטים מושפעת

by the geometry of the extra dimensions.

מהגאומטריה של המימדים הנוספים.

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

אז אם היינו יודעים בדיוק איך המימדים הנוספים נראים-

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

אנחנו עדיין לא יודעים, אבל אם היינו יודעים-

we should be able to calculate the allowed notes,

היינו יכולים לחשב את התווים האפשריים,

the allowed vibrational patterns.

הדפוסים הויברציונליים האפשריים.

And if we could calculate the allowed vibrational patterns,

ואם היינו יכולים לחשב את הדפוסים הויברציונליים האפשריים,

we should be able to calculate those 20 numbers.

היינו יכולים לחשב את אותם 20 מספרים.

And if the answer that we get from our calculations

ואם התוצאות שהיינו מקבלים מהחישובים שלנו

agrees with the values of those numbers

מתאימות לערכים של המספרים האלו

that have been determined

שנקבעו

through detailed and precise experimentation,

דרך ניסוי מפורט ומדוייק,

this in many ways would be the first fundamental explanation

זו בדרכים רבות תהיה התשובה היסודית הראשונה

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

למדוע המבנה של היקום הוא כפי שהוא.

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

עכשיו, העניין השני שאני רוצה לסיים איתו הוא:

how might we test for these extra dimensions more directly?

איך ניתן לבחון את המימדים הנוספים האלו באופן יותר ישיר?

Is this just an interesting mathematical structure

האם זה רק מבנה מתמטי מעניין

that might be able to explain

שעשוי להסביר

some previously unexplained features of the world,

כמה מאפיינים בלתי מוסברים של העולם,

or can we actually test for these extra dimensions?

או שאנחנו יכולים למעשה לבחון את המימדים הנוספים?

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

ואנחנו חושבים- וזה, לפי דעתי, מאוד מרגש-

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

שבערך בחמש השנים הקרובות נוכל לבחון

for the existence of these extra dimensions.

את הקיום של אותם מימדים נוספים.

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

ככה זה הולך. בסרן (CERN), ג'נבה, שווייץ,

a machine is being built called the Large Hadron Collider.

נבנית מכונה בשם מאיץ LHC.

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

זו מכונה שתשלח חלקיקים סביב תעלה

opposite directions, near the speed of light.

בכיוונים מנוגדים, קרוב למהירות האור.

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

אחת לכמה זמן החלקיקים האלו יכוונו האחד על השני,

so there's a head-on collision.

כדי שתיווצר התנגשות חזיתית.

The hope is that if the collision has enough energy,

התקווה היא שאם להתנגשות תהיה מספיק עוצמה,

it may eject some of the debris from the collision

היא עשויה לפלוט חלק מהשרידים של ההתנגשות

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

מחוץ למימדים שלנו, מכריחה אותם להכנס לתוך המימדים האחרים.

How would we know it?

כיצד נדע את זה?

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

ובכן, אנחנו נמדוד את כמות האנרגיה אחרי ההתנגשות,

compare it to the amount of energy before,

נשווה אותה לכמות האנרגיה לפני,

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

ואם יש פחות אנרגיה אחרי ההתנגשות מאשר לפני,

this will be evidence that the energy has drifted away.

זו תהיה הוכחה לכך שהאנרגיה חלפה הלאה.

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

ואם היא תחלוף הלאה בדפוס הנכון שאנחנו יכולים לחשב,

this will be evidence that the extra dimensions are there.

זו תהיה הוכחה לכך שהמימדים הנוספים אכן שם.

Let me show you that idea visually.

תרשו לי להדגים לכם את הרעיון הזה ויזואלית.

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

אז דמיינו שיש לנו סוג מסויים של חלקיק שנקרא גרביטון-

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

זהו סוג השרידים שאנו מצפים שיפלטו החוצה

if the extra dimensions are real.

אם המימדים הנוספים קיימים.

But here's how the experiment will go.

אבל הנה איך שהניסוי ילך.

You take these particles. You slam them together.

אתה לוקח את החלקיקים האלו. אתה מטיח אותם אחד בשני.

You slam them together, and if we are right,

אתה מטיח אותם אחד בשני, ואם אתה צודק,

some of the energy of that collision

חלק מהאנרגיה מאותה ההתנגשות

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

יהפכו לשרידים שעפים לתוך המימדים הנוספים הללו.

So this is the kind of experiment

אז זהו סוג הניסוי

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

שנסתכל עליו בחמש, שבע עד עשר שנים הבאות פחות או יותר.

And if this experiment bears fruit,

ואם הניסוי הזה ישא פרי,

if we see that kind of particle ejected

אם נראה שחלקיק שכזה נפלט

by noticing that there's less energy in our dimensions

על ידי כך שנשים לב שיש פחות אנרגיה במימדים שלנו

than when we began,

מאשר כשהתחלנו,

this will show that the extra dimensions are real.

זה יראה שהמימדים הנוספים אמיתיים.

And to me this is a really remarkable story,

ובשבילי זה באמת סיפור יוצא מן הכלל,

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

והזדמנות יוצאת מן הכלל. חזרה לניוטון עם חלל אבסולוטי-

didn't provide anything but an arena, a stage

שלא סיפק דבר מלבד זירה, במה

in which the events of the universe take place.

שבה האירועים של היקום לוקחים חלק.

Einstein comes along and says,

איינשטיין מצטרף ואומר,

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

ובכן, חלל וזמן יכולים להתפתל ולהתעקל, זו מהות הכבידה.

And now string theory comes along and says,

ועכשיו תורת המיתרים מצטרפת ואומרת,

yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,

כן, כבידה, מכניקה קוואנטית, אלקטרומגנטיות-

all together in one package,

כולם ביחד באריזה אחת,

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

אבל רק אם ליקום יש יותר מימדים מאלו שאנחנו רואים.

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

וזהו ניסוי שעשוי לבחון אותם בתקופת חיינו.

Amazing possibility.

אפשרות מדהימה.

Thank you very much.

תודה רבה.

(Applause)

(מחיאות כפיים)