Making sense of string theory | Brian Greene

Tłumaczenie: Krystian Aparta Korekta: Joanna Pietrulewicz

In the year 1919,

W roku 1919

a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza

mało znany niemiecki matematyk, Theodor Kaluza,

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

sformułował odważną, choć nieco dziwną teorię.

He proposed that our universe

Twierdził, że wszechświat może mieć więcej wymiarów,

might actually have more than the three dimensions

Twierdził, że wszechświat może mieć więcej wymiarów,

that we are all aware of.

niż znane nam trzy.

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

Nie tylko lewo, prawo, tył przód, góra, dół...

Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space

ale dodatkowe wymiary przestrzeni, z których jeszcze nie zdajemy sobie sprawy.

that for some reason we don't yet see.

ale dodatkowe wymiary przestrzeni, z których jeszcze nie zdajemy sobie sprawy.

Now, when someone makes a bold and bizarre idea,

Niektóre odważne i dziwne idee są intrygujące,

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

Niektóre odważne i dziwne idee są intrygujące,

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

ale kompletnie oderwane od świata.

This particular idea, however --

Nie wiemy, czy teoria Kaluzy się sprawdza,

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

Nie wiemy, czy teoria Kaluzy się sprawdza,

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

choć niedługo będzie można zbadać to eksperymentalnie.

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

choć niedługo będzie można zbadać to eksperymentalnie.

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

Teoria ta miała jednak wielki wpływ na fizykę 20 wieku,

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

a także obecne badania.

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

Dlatego opowiem o niej więcej.

So where do we go?

Wszystko zaczęło się w roku 1907.

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

Wszystko zaczęło się w roku 1907.

This is a year when Einstein is basking in the glow

Einstein, w pełni chwały po odkryciu

of having discovered the special theory of relativity

szczególnej teorii względności

and decides to take on a new project,

wziął się za nowy projekt.

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

Chciał zrozumieć wszechobecną siłę grawitacji.

And in that moment, there are many people around

W tych czasach sądzono, że o grawitacji wiadomo już wszystko.

who thought that that project had already been resolved.

W tych czasach sądzono, że o grawitacji wiadomo już wszystko.

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

Pod koniec 17 wieku Newton opracował teorię ciążenia,

that works well, describes the motion of planets,

Pod koniec 17 wieku Newton opracował teorię ciążenia,

the motion of the moon and so forth,

która tłumaczyła ruch planet, czy przysłowiowych jabłek

the motion of apocryphal of apples falling from trees,

która tłumaczyła ruch planet, czy przysłowiowych jabłek

hitting people on the head.

spadających fizykom na głowę.

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

Einstein uświadomił sobie jednak, że choć teoria Newtona

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

Einstein uświadomił sobie jednak, że choć teoria Newtona

because even Newton had written

radziła sobie z takimi przypadkami,

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

i pozwalała zrozumieć efekty grawitacji,

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

nie tłumaczyła, co za nimi stoi.

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

Jak odległe o 150 milionów kilometrów Słońce wpływa na ruch Ziemi?

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

Jak odległe o 150 milionów kilometrów Słońce wpływa na ruch Ziemi?

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

Jak sięga jej poprzez przestrzeń?

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

Einstein chciał zrozumieć, jak naprawdę działa grawitacja.

to figure out how gravity works.

Einstein chciał zrozumieć, jak naprawdę działa grawitacja.

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

I do czego doszedł?

So Einstein found

Odkrył, że to sama przestrzeń niesie siłę grawitacji.

that the medium that transmits gravity is space itself.

Odkrył, że to sama przestrzeń niesie siłę grawitacji.

The idea goes like this:

Załóżmy, że przestrzeń jest podłożem wszystkiego, co istnieje.

imagine space is a substrate of all there is.

Załóżmy, że przestrzeń jest podłożem wszystkiego, co istnieje.

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

Według Einsteina, bez materii przestrzeń jest płaska.

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

Ale jeśli wprowadzimy materię, na przykład Słońce,

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

przestrzeń zakrzywia się.

And that communicates the force of gravity.

To nośnik grawitacji.

Even the Earth warps space around it.

Ziemia też zakrzywia przestrzeń.

Now look at the Moon.

Według tej teorii, Księżyc utrzymuje się w orbicie,

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

Według tej teorii, Księżyc utrzymuje się w orbicie,

because it rolls along a valley in the curved environment

ponieważ toczy się doliną,

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

powstałą w wyniku zakrzywień wywołanych obecnością Słońca i Ziemi.

We go to a full-frame view of this.

Ziemia krąży po orbicie, ponieważ toczy się doliną

The Earth itself is kept in orbit

Ziemia krąży po orbicie, ponieważ toczy się doliną

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

powstałą w środowisku zakrzywionym obecnością Słońca.

because of the Sun's presence.

powstałą w środowisku zakrzywionym obecnością Słońca.

That is this new idea about how gravity actually works.

To właśnie odkrył Einstein.

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

W 1919 roku potwierdziły to obserwacje astronomiczne.

It really works. It describes the data.

Teoria się sprawdza, jest zgodna z danymi.

And this gained Einstein prominence around the world.

Zdobyła Einsteinowi międzynarodową sławę

And that is what got Kaluza thinking.

i zainspirowała Theodora Kaluzę.

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

Jak Einstein, Kaluza poszukiwał "jednolitej teorii pola",

That's one theory

która ujmowałaby wszystkie siły natury w jeden zestaw idei,

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

która ujmowałaby wszystkie siły natury w jeden zestaw idei,

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

jeden zbiór zasad, jedno równanie.

So Kaluza said to himself,

Kaluza stwierdził, że skoro Einstein opisał oddziaływania grawitacyjne

Einstein has been able to describe gravity

Kaluza stwierdził, że skoro Einstein opisał oddziaływania grawitacyjne

in terms of warps and curves in space --

Kaluza stwierdził, że skoro Einstein opisał oddziaływania grawitacyjne

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

jako zakrzywienie czasu i przestrzeni,

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

może tak samo można podejść do drugiego oddziaływania,

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

czyli siły elektromagnetycznej.

we know of others today, but at that time

Teraz rozróżniamy ich więcej.

that was the only other one people were thinking about.

Elektromagnetyzm odpowiada za elektryczność, przyciąganie magnetyczne, itp.

You know, the force responsible for electricity

Elektromagnetyzm odpowiada za elektryczność, przyciąganie magnetyczne, itp.

and magnetic attraction and so forth.

Elektromagnetyzm odpowiada za elektryczność, przyciąganie magnetyczne, itp.

So Kaluza says, maybe I can play the same game

Kaluza postanowił opisać oddziaływanie elektromagnetyczne jako zakrzywienie...

and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.

Kaluza postanowił opisać oddziaływanie elektromagnetyczne jako zakrzywienie...

That raised a question: warps and curves in what?

Tylko czego?

Einstein had already used up space and time,

Einstein mówił o zakrzywianiu się czasu i przestrzeni.

warps and curves, to describe gravity.

Einstein mówił o zakrzywianiu się czasu i przestrzeni.

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

Co jeszcze może się zakrzywiać?

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

Dla Kaluzy odpowiedzią były dodatkowe wymiary przestrzeni.

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

Do opisu dodatkowego oddziaływania potrzebował dodatkowego wymiaru.

maybe I need one more dimension.

Do opisu dodatkowego oddziaływania potrzebował dodatkowego wymiaru.

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

W jego modelu wszechświata były cztery wymiary,

and imagined that electromagnetism was warps and curves

a oddziaływanie elektromagnetyczne było zakrzywieniem czwartego.

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

a oddziaływanie elektromagnetyczne było zakrzywieniem czwartego.

when he wrote down the equations describing warps and curves

W pracy nad równaniami opisującymi te zakrzywienia

in a universe with four space dimensions, not three,

W pracy nad równaniami opisującymi te zakrzywienia

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

doszedł do równań Einsteina, utworzonych dla 3 wymiarów,

those were for gravity --

doszedł do równań Einsteina, utworzonych dla 3 wymiarów,

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

ale otrzymał też inne równanie, w wyniku dodania 1 wymiaru.

And when he looked at that equation,

Okazało się, że było to równanie, za pomocą którego naukowcy

it was none other than the equation

Okazało się, że było to równanie, za pomocą którego naukowcy

that scientists had long known to describe the electromagnetic force.

od dawna opisywali oddziaływanie elektromagnetyczne.

Amazing -- it just popped out.

Samo wyszło.

He was so excited by this realization

Kaluza tak podniecił się tym odkryciem,

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

że biegał po domu, krzycząc "Zwycięstwo!".

that he had found the unified theory.

Myślał, że była to jednolita teoria pola.

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

Kaluza to człowiek, który uwielbiał teorie.

He, in fact --

Naukę pływania zaczął od przeczytania traktatu o pływaniu.

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

Naukę pływania zaczął od przeczytania traktatu o pływaniu.

he read a book, a treatise on swimming --

Naukę pływania zaczął od przeczytania traktatu o pływaniu.

(Laughter)

(Śmiech)

-- then dove into the ocean.

Po czym skoczył w ocean.

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

Teoria była dla niego podstawą.

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

Jednak praktykom jego odkrycie nasuwa dwa pytania.

two questions immediately arise from his observation.

Jednak praktykom jego odkrycie nasuwa dwa pytania.

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

Pierwsze: gdzie są te dodatkowe wymiary przestrzeni?

We don't seem to see them.

Nie widać ich.

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

Drugie: czy teoria sprawdzi się w szczegółach,

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

czy stosuje się do otaczającego nas świata?

Now, the first question was answered in 1926

Na pierwsze pytanie odpowiedział Oskar Klein, w roku 1926.

by a fellow named Oskar Klein.

Na pierwsze pytanie odpowiedział Oskar Klein, w roku 1926.

He suggested that dimensions might come in two varieties --

Zasugerował, że mogą istnieć dwa rodzaje wymiarów:

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

duże, łatwo widoczne,

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

oraz małe, zwinięte.

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

Tak skurczone, że nie widzimy ich, choć nas otaczają.

that we don't see them.

Tak skurczone, że nie widzimy ich, choć nas otaczają.

Let me show you that one visually.

Wytłumaczę to obrazowo.

So, imagine you're looking at something

Widzimy drut telefoniczny.

like a cable supporting a traffic light.

Widzimy drut telefoniczny.

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

To Manhattan, Central Park.

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

Z daleka drut wydaje się być jednowymiarowy.

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

Wiemy, że to nieprawda.

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

Z daleka tego nie widać, ale z bliska,

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

Z daleka tego nie widać, ale z bliska,

a little ant walking around --

z perspektywy mrówki, widać wszystkie wymiary.

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

z perspektywy mrówki, widać wszystkie wymiary.

the long dimension,

Długość drutu, jak i drogę wokół obwodu.

but also this clockwise, counter-clockwise direction.

Długość drutu, jak i drogę wokół obwodu.

And I hope you appreciate this.

Długo trenowaliśmy te mrówki!

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

Długo trenowaliśmy te mrówki!

(Laughter)

(Śmiech)

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

Tak można sobie wyobrazić istnienie dużych i małych wymiarów.

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

Tak można sobie wyobrazić istnienie dużych i małych wymiarów.

are the ones that we can easily see,

Nie widzimy małych, zwiniętych wymiarów,

but there might be additional dimensions curled up,

Nie widzimy małych, zwiniętych wymiarów,

sort of like the circular part of that cable,

podobnie jak grubości i obwodu drutu.

so small that they have so far remained invisible.

podobnie jak grubości i obwodu drutu.

Let me show you what that would look like.

Zaraz to zademonstruję.

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

Oto przestrzeń.

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

Mogę pokazać tylko 2 wymiary, ale ktoś z was kiedyś to zmieni.

Some of you guys will fix that one day,

Mogę pokazać tylko 2 wymiary, ale ktoś z was kiedyś to zmieni.

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

Wszystko, co nie jest tu płaskie, to nowy wymiar.

goes smaller, smaller, smaller,

Wszystko, co nie jest tu płaskie, to nowy wymiar.

and way down in the microscopic depths of space itself,

W mikroskopijnych głębinach przestrzeni mogą być dodatkowe,

this is the idea,

W mikroskopijnych głębinach przestrzeni mogą być dodatkowe,

you could have additional curled up dimensions --

zwinięte wymiary, tu w postaci kół.

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

zwinięte wymiary, tu w postaci kół.

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

Za małe, by je zobaczyć, ale mikroskopijna mrówka

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

poruszająca się w dużych wymiarach, czyli po siatce,

that's like the grid part --

poruszająca się w dużych wymiarach, czyli po siatce,

but you could also access the tiny curled-up dimension

miałaby dostęp do wymiarów zwiniętych,

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

których nie wykrywają przyrządy badawcze.

or even with any of our most refined equipment.

których nie wykrywają przyrządy badawcze.

But deeply tucked into the fabric of space itself,

Przestrzeń może kryć więcej wymiarów.

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

Przestrzeń może kryć więcej wymiarów.

Now that's an explanation

Tak możemy zrozumieć,

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

jak mogą istnieć wymiary, których nie widzimy.

But what about the second question that I asked:

Pozostaje drugie pytanie:

does the theory actually work

czy teoria sprawdza się w świecie realnym?

when you try to apply it to the real world?

czy teoria sprawdza się w świecie realnym?

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

Einstein, Kaluza i inni, rozwijali ją i próbowali stosować

worked on trying to refine this framework

Einstein, Kaluza i inni, rozwijali ją i próbowali stosować

and apply it to the physics of the universe

w fizyce tamtych czasów.

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

Nie sprawdzała się w przypadkach szczegółowych.

In detail, for instance,

Nie dało się w jej ramach osiągnąć

they couldn't get the mass of the electron

Nie dało się w jej ramach osiągnąć

to work out correctly in this theory.

właściwej masy elektronu.

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

W latach pięćdziesiątych nikt już nie wierzył,

this strange but very compelling idea

że ta intrygująca idea może zjednoczyć prawa fizyki.

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

że ta intrygująca idea może zjednoczyć prawa fizyki.

Until something wonderful happened in our age.

Tak było do niedawna.

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

W fizyce istnieje nowe podejście.

is being pursued by physicists such as myself,

To teoria superstrun.

many others around the world,

Zajmuje się nią wielu badaczy na całym świecie.

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

Zajmuje się nią wielu badaczy na całym świecie.

And the wonderful thing is that superstring theory

Na pierwszy rzut oka, teoria superstrun

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

nie ma nic wspólnego z dodatkowymi wymiarami,

but when we study superstring theory,

ale w rzeczywistości ta idea pojawia się tu na nowo.

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

ale w rzeczywistości ta idea pojawia się tu na nowo.

So, let me just tell you how that goes.

Czym jest teoria superstrun?

Superstring theory -- what is it?

Czym jest teoria superstrun?

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

To próba odnalezienia podstawowych, niepodzielnych składników

what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents

To próba odnalezienia podstawowych, niepodzielnych składników

making up everything in the world around us?

otaczającego świata.

The idea is like this.

Powiedzmy, że chcemy zbadać budowę świecznika.

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

Powiedzmy, że chcemy zbadać budowę świecznika.

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

Powiedzmy, że chcemy zbadać budowę świecznika.

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

Zaglądamy do środka, szukamy składników.

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

Wiemy, że znajdziemy atomy.

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

Ale to nie koniec.

They have little electrons that swarm around a central nucleus

Elektrony unoszą się wokół jądra, zawierającego protony i neutrony.

with neutrons and protons.

Elektrony unoszą się wokół jądra, zawierającego protony i neutrony.

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

W neutronach i protonach są kwarki.

That is where conventional ideas stop.

Tu kończy się podejście konwencjonalne

Here is the new idea of string theory.

i zaczyna teoria strun.

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

Wewnątrz tych cząstek jest coś jeszcze.

This something else is this dancing filament of energy.

To tańczące włókno energii.

It looks like a vibrating string --

Przypomina wibrującą strunę, stąd nazwa teorii.

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

Przypomina wibrującą strunę, stąd nazwa teorii.

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

Jak struny instrumentu, te struny mogą wibrować na różne sposoby.

can vibrate in different patterns,

Jak struny instrumentu, te struny mogą wibrować na różne sposoby.

these can also vibrate in different patterns.

Jak struny instrumentu, te struny mogą wibrować na różne sposoby.

They don't produce different musical notes.

Efektem tego nie są dźwięki, ale cząstki, które tworzą świat.

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

Efektem tego nie są dźwięki, ale cząstki, które tworzą świat.

So if these ideas are correct,

Według teorii strun, tak wygląda mikroskopijny wszechświat.

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

Według teorii strun, tak wygląda mikroskopijny wszechświat.

It's built up of a huge number

To ogromna liczba włókien energii, wibrujących z różnymi częstotliwościami.

of these little tiny filaments of vibrating energy,

To ogromna liczba włókien energii, wibrujących z różnymi częstotliwościami.

vibrating in different frequencies.

To ogromna liczba włókien energii, wibrujących z różnymi częstotliwościami.

The different frequencies produce the different particles.

Różne częstotliwości produkują różne cząstki,

The different particles are responsible

Różne częstotliwości produkują różne cząstki,

for all the richness in the world around us.

odpowiedzialne za całe bogactwo świata.

And there you see unification,

Tu widzimy jednolitość:

because matter particles, electrons and quarks,

Z tego samego budulca powstają cząsteczki materii,

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

elektrony i kwarki, czy promieniowania - fotony i grawitony.

So matter and the forces of nature all are put together

Wibracja strun odpowiada za wszystkie siły natury.

under the rubric of vibrating strings.

Wibracja strun odpowiada za wszystkie siły natury.

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

To właśnie jednolita teoria pola.

Now here is the catch.

Ale jest problem.

When you study the mathematics of string theory,

Podstawa matematyczna teorii strun

you find that it doesn't work

nie sprawdza się we wszechświecie trójwymiarowym,

in a universe that just has three dimensions of space.

nie sprawdza się we wszechświecie trójwymiarowym,

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

ani we wszechświecie, gdzie przestrzeń ma 4, 5, 6 wymiarów...

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

ani we wszechświecie, gdzie przestrzeń ma 4, 5, 6 wymiarów...

only in a universe that has 10 dimensions of space

...ale dopiero przy 10 wymiarach przestrzeni

and one dimension of time.

i jednym czasu.

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

Wracamy do podejścia Kaluzy i Kleina:

that our world, when appropriately described,

opis wszechświata wymaga założenia istnienia dodatkowych wymiarów.

has more dimensions than the ones that we see.

opis wszechświata wymaga założenia istnienia dodatkowych wymiarów.

Now you might think about that and say, well,

Można zapytać:

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

Jeśli są dodatkowe, zwinięte wymiary, za małe, by je zobaczyć,

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

Jeśli są dodatkowe, zwinięte wymiary, za małe, by je zobaczyć,

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

mogą tam mieszkać małe, zielone ludziki.

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

I tak byśmy ich nie widzieli.

One of the other predictions of string theory --

Teoria strun przewiduje istnienie tych ludzików...

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

Nie, tylko was nabieram.

(Laughter)

(Śmiech)

But it raises the question:

Ale czy mamy zapomnieć o dodatkowych wymiarach?

are we just trying to hide away these extra dimensions,

Ale czy mamy zapomnieć o dodatkowych wymiarach?

or do they tell us something about the world?

Co da nam ich badanie?

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

Opowiem teraz o dwóch istotnych ich cechach.

First is, many of us believe that these extra dimensions

Wiele osób uważa, że wymiary te kryją odpowiedź

hold the answer to what perhaps is the deepest question

Wiele osób uważa, że wymiary te kryją odpowiedź

in theoretical physics, theoretical science.

na jedno z największych pytań w fizyce.

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

Znamy około 20 stałych fizycznych,

as scientists have done for the last hundred years,

Znamy około 20 stałych fizycznych,

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

które opisują wszechświat,

These are numbers like the mass of the particles,

takich jak masa elektronów, kwarków,

like electrons and quarks, the strength of gravity,

siła oddziaływania grawitacyjnego i elektromagnetycznego.

the strength of the electromagnetic force --

siła oddziaływania grawitacyjnego i elektromagnetycznego.

a list of about 20 numbers

To około 20 precyzyjne określonych wartości.

that have been measured with incredible precision,

To około 20 precyzyjne określonych wartości.

but nobody has an explanation

Wiemy, ile wynoszą, ale nie wiemy, dlaczego.

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

Wiemy, ile wynoszą, ale nie wiemy, dlaczego.

Now, does string theory offer an answer?

Teoria strun jeszcze tego nie tłumaczy.

Not yet.

Teoria strun jeszcze tego nie tłumaczy.

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

Możliwe jednak, że pochodzenie stałych fizycznych

may rely on the form of the extra dimensions.

leży w budowie dodatkowych wymiarów.

And the wonderful thing is, if those numbers

Co ważne, jeżeli zmienilibyśmy te wartości,

had any other values than the known ones,

Co ważne, jeżeli zmienilibyśmy te wartości,

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

wszechświat przestałby istnieć.

This is a deep question.

To ważne pytanie.

Why are those numbers so finely tuned

To ważne pytanie.

to allow stars to shine and planets to form,

Stałe fizyczne umożliwiają tworzenie się gwiazd, planet.

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

Stałe fizyczne umożliwiają tworzenie się gwiazd, planet.

if I had 20 dials up here

Dlaczego prawie każda ich zmiana spowodowałaby zniknięcie wszechświata?

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

Dlaczego prawie każda ich zmiana spowodowałaby zniknięcie wszechświata?

almost any fiddling makes the universe disappear.

Dlaczego prawie każda ich zmiana spowodowałaby zniknięcie wszechświata?

So can we explain those 20 numbers?

Co określa ich wartości?

And string theory suggests that those 20 numbers

Według teorii strun, mogą one zależeć od dodatkowych wymiarów.

have to do with the extra dimensions.

Według teorii strun, mogą one zależeć od dodatkowych wymiarów.

Let me show you how.

Zobaczmy, jak.

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

Inaczej niż u Kaluzy i Kleina, w teorii strun zakładamy

it's not one extra dimension,

istnienie nie jednego, a wielu dodatkowych wymiarów.

as in the older ideas of Kaluza and Klein.

istnienie nie jednego, a wielu dodatkowych wymiarów.

This is what string theory says about the extra dimensions.

Dodatkowe wymiary cechują się skomplikowaną geometrią.

They have a very rich, intertwined geometry.

Dodatkowe wymiary cechują się skomplikowaną geometrią.

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

Tu widzimy przykład kształtu Calabiego-Yau.

name isn't all that important.

Tu widzimy przykład kształtu Calabiego-Yau.

But, as you can see,

Dodatkowe wymiary składają się w sobie, splatają...

the extra dimensions fold in on themselves

Dodatkowe wymiary składają się w sobie, splatają...

and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.

Mają bardzo interesującą strukturę.

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

Jeśli tak wyglądają dodatkowe wymiary,

then the microscopic landscape of our universe all around us

w najmniejszej skali wygląda tak też wszechświat.

would look like this on the tiniest of scales.

w najmniejszej skali wygląda tak też wszechświat.

When you swing your hand,

Kiedy machamy ręką, porusza się ona w tych wymiarach,

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

Kiedy machamy ręką, porusza się ona w tych wymiarach,

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

choć tego nie czujemy.

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

Jakie to ma znaczenie w fizyce?

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

W muzyce, wibracje powietrza

notice that the vibrations of the airstreams

zależą od kształtu instrumentu.

are affected by the shape of the instrument.

zależą od kształtu instrumentu.

Now in string theory,

W teorii strun, stałe fizyczne to wynik wibracji strun.

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

W teorii strun, stałe fizyczne to wynik wibracji strun.

So just as those airstreams

Wibracje powietrza zależą od budowy instrumentu,

are affected by the twists and turns in the instrument,

Wibracje powietrza zależą od budowy instrumentu,

strings themselves will be affected

a geometria przestrzeni wpływa na wibrację będących w niej strun.

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

a geometria przestrzeni wpływa na wibrację będących w niej strun.

So let me bring some strings into the story.

Spójrzmy na nie.

And if you watch these little fellows vibrating around --

Na drgania strun wpływa geometria

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

Na drgania strun wpływa geometria

notice that they way they vibrate is affected

dodatkowych wymiarów, w których się znajdują.

by the geometry of the extra dimensions.

dodatkowych wymiarów, w których się znajdują.

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

Gdybyśmy wiedzieli dokładnie, jak wyglądają te wymiary,

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

Gdybyśmy wiedzieli dokładnie, jak wyglądają te wymiary,

we should be able to calculate the allowed notes,

moglibyśmy obliczyć możliwe nuty, możliwe drgania.

the allowed vibrational patterns.

moglibyśmy obliczyć możliwe nuty, możliwe drgania.

And if we could calculate the allowed vibrational patterns,

Znajomość ich umożliwiłaby nam z kolei obliczenie 20 stałych.

we should be able to calculate those 20 numbers.

Znajomość ich umożliwiłaby nam z kolei obliczenie 20 stałych.

And if the answer that we get from our calculations

Jeśli wyniki obliczeń

agrees with the values of those numbers

zgadzałyby się z wartościami stałych fizycznych,

that have been determined

do których doszliśmy drogą eksperymentu,

through detailed and precise experimentation,

do których doszliśmy drogą eksperymentu,

this in many ways would be the first fundamental explanation

teoria strun stałaby się pierwszym całkowitym wyjaśnieniem

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

znanej struktury wszechświata.

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

Ale jak potwierdzić istnienie dodatkowych wymiarów?

how might we test for these extra dimensions more directly?

Ale jak potwierdzić istnienie dodatkowych wymiarów?

Is this just an interesting mathematical structure

Na razie są strukturą matematyczną, która może wyjaśnić

that might be able to explain

Na razie są strukturą matematyczną, która może wyjaśnić

some previously unexplained features of the world,

wiele niezrozumiałych dotąd zjawisk,

or can we actually test for these extra dimensions?

ale jak potwierdzić ich istnienie?

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

W ciągu najbliższych kilku lat pojawią się odpowiednie eksperymenty.

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

W ciągu najbliższych kilku lat pojawią się odpowiednie eksperymenty.

for the existence of these extra dimensions.

Nie mogę się doczekać!

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

W ośrodku CERN w Szwajcarii powstaje

a machine is being built called the Large Hadron Collider.

Wielki Zderzacz Hadronów.

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

W nim cząstki podróżujące blisko prędkości światła

opposite directions, near the speed of light.

W nim cząstki podróżujące blisko prędkości światła

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

będą czasami zderzać się ze sobą.

so there's a head-on collision.

Przy wystarczającej energii, pozostałości po kolizji

The hope is that if the collision has enough energy,

Przy wystarczającej energii, pozostałości po kolizji

it may eject some of the debris from the collision

mogą zostać wyrzucone z naszych wymiarów w inne.

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

mogą zostać wyrzucone z naszych wymiarów w inne.

How would we know it?

Będziemy stanie stwierdzić, że to nastąpiło,

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

Będziemy stanie stwierdzić, że to nastąpiło,

compare it to the amount of energy before,

jeśli ilość energii po zderzeniu będzie mniejsza,

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

jeśli ilość energii po zderzeniu będzie mniejsza,

this will be evidence that the energy has drifted away.

niż przed nim.

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

Jeśli nastąpi to w zakładany przez nas sposób,

this will be evidence that the extra dimensions are there.

otrzymamy dowód istnienia dodatkowych wymiarów.

Let me show you that idea visually.

Zobaczmy, jak to wygląda.

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

Jeśli dodatkowe wymiary istnieją,

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

po zderzeniu może pozostać cząstka zwana grawitonem.

if the extra dimensions are real.

po zderzeniu może pozostać cząstka zwana grawitonem.

But here's how the experiment will go.

Najpierw cząstki zderzają się ze sobą.

You take these particles. You slam them together.

Najpierw cząstki zderzają się ze sobą.

You slam them together, and if we are right,

Jeśli mamy rację, część energii zderzenia

some of the energy of that collision

Jeśli mamy rację, część energii zderzenia

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

zmieni się w coś, co wyląduje w innym wymiarze.

So this is the kind of experiment

Takie eksperymenty pojawią się w ciągu najbliższych lat.

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

Takie eksperymenty pojawią się w ciągu najbliższych lat.

And if this experiment bears fruit,

Jeśli w naszych wymiarach pozostanie

if we see that kind of particle ejected

mniej energii, niż przed zderzeniem,

by noticing that there's less energy in our dimensions

czyli nastąpi wyrzut cząstki,

than when we began,

będzie to dowód istnienia wymiarów dodatkowych.

this will show that the extra dimensions are real.

będzie to dowód istnienia wymiarów dodatkowych.

And to me this is a really remarkable story,

Ważny moment w fizyce,

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

oraz ukoronowanie fascynującej mnie historii.

didn't provide anything but an arena, a stage

Przestrzeń absolutna Newtona była sceną dla zjawisk wszechświata.

in which the events of the universe take place.

Przestrzeń absolutna Newtona była sceną dla zjawisk wszechświata.

Einstein comes along and says,

Przestrzeń i czas Einsteina mogą się zaginać, z czego wynika grawitacja.

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

Przestrzeń i czas Einsteina mogą się zaginać, z czego wynika grawitacja.

And now string theory comes along and says,

W końcu teoria strun ujmuje w jedno

yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,

grawitację, mechanikę kwantową, oddziaływanie elektromagnetyczne...

all together in one package,

grawitację, mechanikę kwantową, oddziaływanie elektromagnetyczne...

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

Ale nie wystarczają jej wymiary, które widzimy.

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

A niedługo pewne eksperymenty mogą potwierdzić ich istnienie.

Amazing possibility.

To niesamowita perspektywa!

Thank you very much.

Dziękuję bardzo.

(Applause)

(Brawa)