A theory of everything | Garrett Lisi

Translator: Taweesak Paepimparath Reviewer: Nä Chobthum

Whoa, dude.

โว้ว...ดูสมการสยองๆ พวกนี้สิครับ สวยไม่หยอก

(Laughter)

Check out those killer equations. Sweet.

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

18 นาทีจากนี้ ผมจะอธิบายความงดงามของฟิสิกส์อนุภาค

to describe the beauty of particle physics without equations.

โดยไม่ใช้สมการเลย

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

เราเรียนรู้จากปะการังได้มากเลยครับ

A coral is a very beautiful and unusual animal.

ปะการังนั้นทั้งสวยและแปลก

Each coral head consists of thousands of individual polyps.

ปะการังหนึ่งหัวเกิดจากโพลิพนับพัน

These polyps are continually budding and branching

แต่ละโพลิพแตกหน่อ ขยายกิ่งก้าน

into genetically identical neighbors.

จนหน้าตาเหมือนเพื่อนข้างๆ

If we imagine this to be a hyperintelligent coral,

สมมติเล่นๆ ว่าปะการังเค้าฉลาดสุดๆ นะครับ

ลองถามทีละโพลิพดูว่า

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

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

คุณมาอยู่ตรงนี้ได้ยังไง

compared to his neighbors --

ท่ามกลางเพื่อนๆ โพลิพของคุณ

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

มันบังเอิญ ฟ้าลิขิต หรืออะไร?

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

พอโพลิพเตือนสติเรา ว่าจริงจังไปรึเปล่า?

เค้าจะเฉลยให้ว่าคำถามเราโง่บรมเลย

he would tell us that our question was completely stupid.

These corals can be kind of mean, you see,

ปะการังพวกนี้โหดนิดๆ น่ะครับ

and I have surfing scars to prove that.

ดูแผลเป็นจากการโต้คลื่นของผมได้

But this polyp would continue and tell us

โพลิพจะบอกว่า

that his neighbors were quite clearly identical copies of him.

เห็นชัดๆ ว่าโพลิพอื่นดูไม่ต่างอะไรกับมัน

That he was in all these other locations as well,

ว่ามันเองก็คือโพลิพอื่น

but experiencing them as separate individuals.

แม้มันจะมองโพลิพอื่นว่าไม่ใช่มันก็ตามที

For a coral, branching into different copies

สำหรับปะการังแล้ว การขยายกิ่งก้านถือเป็นเรื่อง

is the most natural thing in the world.

ปกติธรรมดาที่สุด

Unlike us, a hyperintelligent coral

ต่างจากเราครับ ปะการังฉลาดสุดๆ เหล่านี้พร้อม

would be uniquely prepared to understand quantum mechanics.

ที่จะเข้าใจควอนตัมเมคานิกส์

The mathematics of quantum mechanics

ควอนตัมเมคานิกส์อธิบายการทำงาน

very accurately describes how our universe works.

ของจักรวาลได้อย่างแม่นยำ

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

ว่าสิ่งต่างๆ เกิดขึ้นจากกิ่งก้าน

ของความเป็นไปได้ เหมือนกิ่งปะการัง

just like a coral.

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

ซึ่งฟังดูแปลกสำหรับคนทั่วไป

since we only ever get to experience one possibility.

เพราะเรารับรู้ได้เพียงสิ่งเดียวที่เป็นไปแล้ว

This quantum weirdness was first described

เรื่องประหลาดนี้พูดถึงครั้งแรกโดย

by Erwin Schrödinger and his cat.

ชโรดิงเจอร์กับแมวของเค้า

The cat likes this version better.

แต่แบบนี้ แมวชอบกว่า

(Laughter)

(หัวเราะ)

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

ชโรดิงเจอร์อยู่ในกล่องที่มีกัมมันตภาพรังสี

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

ซึ่งตามกฎควอนตัมเมคานิกส์ ได้แตกกิ่งออกเป็น

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

กระจายรังสี และ ไม่กระจายรังสี

(Laughter)

(หัวเราะ)

In the branch in which the sample radiates,

ในกิ่งที่กระจายรังสี

แก๊ซพิษจะถูกปล่อย ทำให้ชโรดิงเจอร์ตาย

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

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

แต่ในอีกกิ่งก้านของความจริง เขายังมีชีวิตอยู่

These realities are experienced separately by each individual.

ความจริงเหล่านี้รับรู้ต่างกันในแต่ละคนครับ

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

และอีกความจริงหนึ่ง ก็ไม่มีอยู่จริงสำหรับอีกคน

This seems weird to us,

ฟังดูแปลก เพราะเราแต่ละคน

because each of us only experiences an individual existence,

รับรู้สิ่งต่างๆ แต่ละขณะ

and we don't get to see other branches.

โดยไม่เห็นความจริงจากกิ่งอื่น

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

เสมือนว่าแต่ละคน ก็เหมือนชโรดิงเจอร์ของเรา คือปะการัง

are a kind of coral branching into different possibilities.

ที่แตกกิ่งก้านแห่งความเป็นไปได้ออกไป

The mathematics of quantum mechanics tells us

ควอนตัมเมคานิกส์บอกเราว่า

this is how the world works at tiny scales.

โลกมีพฤติกรรมอย่างนี้ในระดับอนุภาค

It can be summed up in a single sentence:

สรุปสั้นๆ ว่า

Everything that can happen, does.

เป็นทุกสิ่งที่เป็นได้ครับ

That's quantum mechanics.

นั่นคือควอนตัมเมคานิกส์

But this does not mean everything happens.

แต่ไม่ใช่ว่าทุกอย่างจะเกิดขึ้นจริงนะครับ

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

ฟิสิกส์แขนงอื่นอธิบายว่าอะไรเกิดขึ้นได้

และอะไรไม่ได้

What physics tells us is that everything comes down to geometry

ฟิสิกส์บอกเราว่าทุกอย่างรวมลงที่เรขาคณิต

and the interactions of elementary particles.

และอันตรกิริยาของอนุภาคพื้นฐาน

และสิ่งต่างๆ จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่ออันตรกิริยา

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

ได้สมดุลย์

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

ผมจะอธิบายว่าอนุภาคต่างๆ

คืออะไรและหลักความสมดุลย์เป็นยังไง

what they are and how this balance works.

In this machine, a beam of protons and antiprotons

ในเครื่องยิงอนุภาคนี้ โปรตอน และ แอนติโปรตอน

are accelerated to near the speed of light

ถูกเร่งให้ใกล้ความเร็วแสง

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

จนชนกัน แล้วปลดปล่อยพลังงานออกมา

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

พลังงานจะแปรกลับไปเป็น

อนุภาคพื้นฐาน

with detectors and computers used to figure out their properties.

ให้ตรวจจับและระบุได้ด้วยคอมพิวเตอร์

This enormous machine --

อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ขนาดมหึมา เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่

the Large Hadron Collider at CERN in Geneva --

ตั้งอยู่ที่ เซิร์น กรุงเจนีวา

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

เส้นรอบวงยาว 17 ไมล์

ใช้พลังงานสูงเป็น 5 เท่า

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

ของรัฐมอนเตอเรย์

We can't predict specifically

เราไม่สามารถทำนายได้ว่าจะเจออนุภาคอะไร

what particles will be produced in any individual collision.

ในการทดลองแต่ละครั้ง

Quantum mechanics tells us all possibilities are realized.

ควอนตัมเมคานิกส์กล่าวถึงความเป็นไปได้ของทุกๆ กิ่ง

But physics does tell us what particles can be produced.

แต่ฟิสิกส์บอกเราว่าอนุภาคใดบ้างจะปรากฏ

These particles must have just as much mass and energy

ซึ่งมวลและพลังงานของอนุภาคนั้น

as is carried in by the proton and antiproton.

ต้องเท่ากับของโปรตอนและแอนติโปรตอน

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

อนุภาคที่มวลสูงกว่านี้

จะไม่ปรากฏให้เราได้เห็น

and remain invisible to us.

This is why this new particle accelerator is so exciting.

เครื่องยิงอนุภาคเครื่องใหม่จึงน่าสนใจ

It's going to push this energy limit seven times

เพราะพลังงานจะสูงกว่าเดิม 7 เท่า

beyond what's ever been done before,

ของที่เคยมีมา

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

อีกไม่นาน เราจะได้เห็นอนุภาคใหม่ๆ

But before talking about what we might see,

แต่ก่อนอื่น

let me describe the particles we already know of.

ขอผมอธิบายถึงอนุภาคที่เรารู้จักแล้ว

There's a whole zoo of subatomic particles.

ซึ่งมีอยู่เยอะเลยครับ

Most of us are familiar with electrons.

ส่วนใหญ่เรารู้จักอิเล็กตรอน

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

หลายคนในห้องนี้อยู่ดีกินดี

ก็เพราะอิเล็กตรอน

(หัวเราะ)

(Laughter)

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

อิเล็กตรอนมีคู่อนุภาคชื่อนิวตริโน

with no electric charge and a very tiny mass.

ซึ่งไร้ประจุไฟฟ้าและมวลน้อยมาก

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

ตรงกันข้าม ควาร์กอัพและดาวน์มีมวลสูงมาก

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

ควาร์ก 3 ตัวรวมกันเป็นโปรตอนและนิวตรอน

ที่อยู่ในอะตอม

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

อนุภาคมีทั้งถนัดซ้ายและถนัดขวา

มีคู่ปฏิอนุภาคซึ่งมีประจุตรงข้าม

and have antiparticle partners that carry opposite charges.

These familiar particles

also have less familiar second and third generations,

และยังมี

อนุภาครุ่น 2 และ 3 ซึ่งมีประจุเหมือนรุ่น 1 เพียงแต่ไม่พบบ่อยเท่า

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

และมวลสูงกว่ามาก

These matter particles all interact with the various force particles.

อนุภาควัตถุมีอันตรกิริยากับอนุภาคพลังงาน

The electromagnetic force interacts with electrically charged matter

แรงแม่เหล็กไฟฟ้าทำอันตรกิริยากับอนุภาคที่มีประจุ

via particles called photons.

โดยผ่านโฟตอน

There is also a very weak force

แรงที่มีกำลังอ่อน มีชื่อแบบไม่ต้องคิดอะไรมาก

called, rather unimaginatively, the weak force ...

ว่าแรงนิวเคลียร์แบบอ่อน มีอันตรกิริยา

(Laughter)

that interacts only with left-handed matter.

กับอนุภาคถนัดซ้าย

The strong force acts between quarks

แรงนิวเคลียร์แบบเข้มมีอันตรกิริยากับควาร์กซึ่งมีประจุ

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

อีกแบบหนึ่ง เรียกว่าประจุสี

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

แดง เขียว และ น้ำเงิน

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

ความผิดของ เมอร์เรย์ เกลล์-แมนน์ ครับ

ชื่อพวกนี้

Finally, there's the force of gravity,

สุดท้ายคือแรงโน้มถ่วงซึ่งทำอันตรกิริยากับอนุภาค

which interacts with matter via its mass and spin.

ตามมวลและสปิน

The most important thing to understand here

สิ่งสำคัญครับ ก็คือ

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

ประจุที่ต่างกันตอบสนอง

ต่อแรงที่ต่างกัน

These four different forces interact with matter

แรงทั้ง 4 ทำอันตรกิริยากับวัตถุ

according to the corresponding charges that each particle has.

ตามประจุของมัน

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

อนุภาคที่เรายังไม่เคยเห็น แต่ค่อนข้างมันใจว่ามีอยู่

คือ อนุภาคฮิกส์ ซึ่งกำหนดมวลให้อนุภาคต่างๆ

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

The main purpose of the Large Hadron Collider

จุดมุ่งหมายหลักของ เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ คือ

การได้เห็นอนุภาคฮิกส์ ซึ่งเราค่อนข้างจะมั่นใจ

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

But the greatest mystery is what else we might see.

แต่ที่เราไม่รู้คือจะเห็นอะไรอื่นอีก

And I'm going to show you one beautiful possibility

ก่อนจบ ผมจะโชว์ว่า

towards the end of this talk.

เราอาจเห็นอะไรบ้าง

Now, if we count up all these different particles

ถ้าเรานับอนุภาค

using their various spins and charges,

ตามสปินและประจุ จะได้ 226 อนุภาค

there are 226.

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

เยอะไม่ใช่เล่นนะครับ

And it seems strange

ซึ่งแปลกที่ธรรมชาติ

that nature would have so many elementary particles.

จะมีอนุภาคพื้นฐานเยอะขนาดนี้

But if we plot them out according to their charges,

ถ้าเราจัดกลุ่มตามประจุ

some beautiful patterns emerge.

ก็จะพบแพทเทิร์นของมัน

The most familiar charge is electric charge.

ที่รู้จักกันดีคือประจุไฟฟ้า

Electrons have an electric charge,

อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าลบ 1

a negative one,

ควาร์กมีประจุไฟฟ้าเป็นเศษ ส่วนด้วย 3

and quarks have electric charges in thirds.

เมื่อควาร์กอัพ 2 ตัว กับดาวน์ 1 ตัว

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

รวมกันเป็นโปรตอน ประจุเป็นบวก 1

it has a total electric charge of plus one.

These particles also have antiparticles, which have opposite charges.

อนุภาคเหล่านี้มีอนุภาคปฏิปักษ์ ซึ่งมีประจุตรงข้าม

Now, it turns out the electric charge

คือว่าประจุไฟฟ้า

is actually a combination of two other charges:

มาจาก 2 ประจุด้วยกัน

hypercharge and weak charge.

คือ hyper-charge และ weak charge

If we spread out the hypercharge and weak charge

ถ้าเราแยก hyper-charge ออกจาก weak charge

มาพล็อตเป็น 2 มิติแบบนี้

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

the electric charge is where these particles sit

จะเห็นว่าประจุไฟฟ้า

along the vertical direction.

จะอยู่ตามแนวตั้ง

The electromagnetic and weak forces interact with matter

แรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงนิวเคลียร์แบบอ่อนทำอันตรกิริยากับวัตถุ

according to their hypercharge and weak charge,

ตาม hyper-charge และ weak charge

which make this pattern.

ดังภาพนี้

This is called the unified electroweak model,

นั่นคือทฤษฎี Unified Electroweak Model

ที่ค้นพบในปี 1967

and it was put together back in 1967.

The reason most of us are only familiar with electric charge

ที่เราคุ้นเคยกับประจุไฟฟ้า

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

แต่ไม่คุ้นกับ hyper-charge และ weak charge ก็เพราะอนุภาคฮิกส์

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

อนุภาคฮิกส์ ทางซ้ายมือนี้ มีมวลสูง

and breaks the symmetry of this electroweak pattern.

และไม่สมมาตรเหมือนส่วนอื่นๆ

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

แรงนิวเคลียร์แบบอ่อนมีแรงที่อ่อนมาก

เพราะถูกอนุภาคฮิกส์กำหนดให้มีมวลสูง

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

การที่อนุภาคฮิกส์อยู่บนแนวนอน

ทำให้โฟตอนไม่มีมวล และทำอันตรกิริยา

the photons of electromagnetism remain massless

and interact with electric charge along the vertical direction

กับประจุไฟฟ้าตามแนวตั้ง

in this charge space.

ดังภาพ

So the electromagnetic and weak forces

เราสามารถอธิบายแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงนิวเคลียร์แบบอ่อน

are described by this pattern of particle charges

จากประจุบนชาร์ต 2 มิตินี้ได้

in two-dimensional space.

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

การรวมแรงนิวเคลียร์แบบเข้มเข้าไป

ต้องเพิ่มประจุอีก 2 แบบและพล็อตประจุ

and plotting the charges of the force particles in quarks

ของอนุภาคพลังงานในควาร์กตามแกนนี้

along these directions.

The charges of all known particles

ประจุของอนุภาคทั้งหมดที่เรารู้จักสามารถพล็อตได้

can be plotted in a four-dimensional charge space,

ในชาร์ต 4 มิติซึ่งถูกแสดงในรูป

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

2 มิติเพื่อให้เราอ่านมันได้

Whenever particles interact, nature keeps things in a perfect balance

เมื่ออนุภาคทำอันตรกิริยาต่อกัน กฎธรรมชาติจะคงสมดุลย์ให้กับ

along all four of these charge directions.

ประจุทั้ง 4 ชนิด

If a particle and an antiparticle collide,

เมื่ออนุภาคและปฏิอนุภาคชนกัน จะปลดปล่อยพลังงาน

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

และประจุรวมทั้งหมดจะมีค่าเท่ากับศูนย์

in all four charge directions.

At this point, anything can be created

ทุกอนุภาคสามารถเกิดขึ้นได้ ถ้าคง

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

พลังงานและประจุรวมเป็นศูนย์ได้

For example, this weak force particle and its antiparticle

เช่น เมื่ออนุภาคชนกัน อาจสร้างอนุภาคแรงนิวเคลียร์แบบอ่อน

can be created in a collision.

กับปฏิอนุภาคของมันได้

In further interactions, the charges must always balance.

จากนั้น โดยคงสมดุลย์ของประจุรวมไว้

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

อนุภาคแรงนิวเคลียร์แบบอ่อนอาจแปรสภาพเป็นอิเล็กตรอน

และนิวตริโนปฏิปักษ์

and these three still add to zero total charge.

ทั้ง 3 อนุภาค ยังคงประจุรวมเป็นศูนย์อยู่

Nature always keeps a perfect balance.

กฎธรรมชาติรักษาสมดุลย์ได้สมบูรณ์แบบ

So these patterns of charges are not just pretty.

แพทเทิร์นของประจุไม่เพียงแค่สวยงาม

มันยังบอกด้วยว่าอะไรสามารถเกิดขึ้นได้

They tell us what interactions are allowed to happen.

And we can rotate this charge space in four dimensions

เราสามารถหมุนแกน 4 มิตินี้

to get a better look at the strong interaction,

เพื่อให้เห็นอันตรกิริยาแบบเข้ม

ได้เป็นรูปสมมาตร 6 เหลี่ยมแบบนี้

which has this nice hexagonal symmetry.

In a strong interaction, a strong force particle,

อนุภาคแรงนิวเคลียร์แบบเข้ม เช่นอันนี้

such as this one,

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

ทำอันตรกิริยากับควาร์กประจุสีเขียวอันนี้

เกิดเป็นควาร์กอีกประจุสีหนึ่งขึ้นมา สีแดงอันนี้

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

And strong interactions are happening millions of times

อันตรกิริยาของแรงนิวเคลียร์แบบเข้มเกิดขึ้นนับล้านๆ ครั้ง

ต่อวินาทีในทุกๆ อะตอมบนตัวเรา

each second in every atom of our bodies,

holding the atomic nuclei together.

ยึดเกาะนิวเคลียสของอะตอมไว้

But these four charges corresponding to three forces

แต่การมีประจุ 4 ชนิดสอดรับกับแรงทั้ง 3 นั้น

are not the end of the story.

มันยังไม่จบครับ

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

เรายังเพิ่มประจุอีก 2 ชนิดเข้าไปได้

ซึ่งสอดรับกับแรงโน้มถ่วง

ทำให้อนุภาควัตถุ

When we include these,

each matter particle has two different spin charges,

มีประจุสปิน 2 แบบคือ spin-up และ spin-down

spin-up and spin-down.

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

เมื่อแบ่งแล้ว จะเห็นแพทเทิร์นงามๆ

บนชาร์ต 6 มิติ

We can rotate this pattern in six dimensions

เมื่อเราหมุนแกน 6 มิติ

จะเห็นว่ามันสวยใช่เล่น

and see that it's quite pretty.

Right now, this pattern matches our best current knowledge

ซึ่งสอดคล้องกับความรู้ที่ดีที่สุดของเรา เกี่ยวกับ

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

องค์ประกอบพื้นฐาน

ในระดับอนุภาค

This is what we know for certain.

ซึ่งเรารู้ชัดว่ามันถูกต้อง

Some of these particles are at the very limit

บางอนุภาคก็สุดขีดจำกัด

ของการทดลองที่เราทำได้

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

From this pattern

จากชาร์ตนี้ เราเข้าใจฟิสิกส์อนุภาค

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

และกลวิธีที่จักรวาลมีต่อ

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

อนุภาคเหล่านี้ ว่างดงามขนาดไหน

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

ทีนี้ ผมขอพูดถึง

about things we don't know yet.

สิ่งที่เรายังไม่รู้กันบ้าง

We want to expand this pattern using mathematics alone,

เราจะใช้คณิตศาสตร์ต่อยอดชาร์ตนี้

ให้เห็นแพทเทิร์นที่สมบูรณ์แบบ

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

We want to find all the particles and forces

ของทุกอนุภาคและทุกแรง

that make a complete picture of our universe.

ที่มีอยู่ทั้งหมดในจักรวาล

And we want to use this picture to predict new particles

ทำนายถึงอนุภาคใหม่ๆ

that we'll see when experiments reach higher energies.

ที่เราจะพบเมื่อการทดลองก้าวไกลกว่านี้

So there's an old idea in particle physics

ฟิสิกส์อนุภาคมีแนวคิดที่ว่า

that this known pattern of charges,

แพทเทิร์นที่เห็นอยู่นี้ ซึ่งไม่ค่อยจะสมมาตรเท่าไร

which is not very symmetric,

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

อาจมีแพทเทิร์นที่สมบูรณ์กว่าซ่อนอยู่

similar to how the Higgs particle breaks the electroweak pattern

คล้ายกับที่อนุภาคฮิกส์แตกสมมาตร

to give electromagnetism.

ของ electroweak น่ะครับ

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

ทั้งนี้ เราต้องมีแรงแบบใหม่

with new charge directions.

และประจุชนิดใหม่

When we introduce a new direction,

เมื่อมีประจุใหม่ ก็ต้องเดาว่า

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

อนุภาคต่างๆ จะมีประจุอะไร

and then we can rotate it in with the others.

เพื่อหมุนให้ตรงกับอนุภาคอื่นๆ

If we guess wisely, we can construct the standard charges

ถ้าเดาได้ดีพอ เราอาจมองชาร์ต

in six charge dimensions as a broken symmetry

6 มิตินี้เสมือนเป็นส่วนย่อย

of this more perfect pattern in seven charge dimensions.

ของชาร์ต 7 มิติที่สมบูรณ์แบบกว่า

This particular choice corresponds to a grand unified theory

ชาร์ต 7 มิตินื้ใช้ประจุตาม Grand Unified Theory

introduced by Pati and Salam in 1973.

ที่ปาตีและซาลามเสนอในปี 1973

When we look at this new unified pattern,

ในชาร์ตใหม่นี้ จะเห็นว่า

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

มีบางช่องว่างที่ดูเหมือนอนุภาคจะหายไป

This is the way theories of unification work.

ทฤษฎีรวมแรงเป็นอย่างนี้แหละครับ

A physicist looks for larger, more symmetric patterns

เรามองหาแพทเทิร์นที่พื้นฐานกว่า สมมาตรกว่า

that include the established pattern as a subset.

ที่อธิบายสิ่งที่เรารู้อยู่แล้วในฐานะส่วนย่อยของมัน

The larger pattern allows us to predict the existence of particles

แพทเทิร์นที่พื้นฐานกว่าช่วยให้เราทำนาย

อนุภาคที่ไม่เคยเห็นมาก่อน

that have never been seen.

This unification model predicts the existence

ชาร์ตนี้ทำนายอนุภาคแรง 2 ชนิด

of these two new force particles,

ซึ่งคล้ายแรงนิวเคลียร์แบบอ่อน

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

แต่อ่อนกว่า

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

เมื่อเราหมุนแกน 7 มิติ

จะพบอะไรแปลกๆ เกี่ยวกับอนุภาควัตถุ

and consider an odd fact about the matter particles:

อนุภาครุ่น 2 และ 3

the second and third generations of matter

ซึ่งมีประจุเหมือนรุ่น 1

have exactly the same charges in six-dimensional charge space

as the first generation.

ในแกน 6 มิติ

These particles are not uniquely identified by their six charges.

6 ประจุไม่พอให้กำหนดเอกลักษณ์ของอนุภาค

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

จะเห็นว่ามีตำแหน่งซ้อนกัน

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

แต่ถ้าเราทำให้เป็น 8 มิติ

then we can assign unique new charges to each particle.

และกำหนดประจุเพิ่มให้มัน

Then we can spin these in eight dimensions

เมื่อเราหมุนแกน 8 มิติ

and see what the whole pattern looks like.

จะเห็นแพทเทิร์นดังนี้

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

อนุภาครุ่น 2 และ 3 ไม่ซ้อนทับกันแล้ว

สอดคล้องตามสมมาตร Triality กับรุ่น 1

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

This particular pattern of charges in eight dimensions

ประจุบนแกน 8 มิตินี้

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

สร้างรูปทรงเรขาคณิตที่สวยที่สุดตามหลักคณิตศาสตร์

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

เป็น Lie group ที่เรียกว่า E8

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

เป็นรูปทรงโค้งเรียบ 248 มิติ

Each point in this pattern corresponds to a symmetry

แต่ละจุดของชาร์ตสอดคล้องกับสมมาตร

of this very complex and beautiful shape.

ของรูปทรงอันซับซ้อนและสวยงามนี้

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

บางส่วนของ E8 นี้สามารถใช้อธิบาย

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

แรงโน้มถ่วงว่าเป็นความโค้งงอของกาลอวกาศตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ

explaining gravity.

ของไอน์สไตน์ได้

Together with quantum mechanics,

ควอนตัมเมคานิกส์และเรขาคณิตรูปทรงนี้

the geometry of this shape could describe everything

สามารถอธิบายได้ทุกอย่างว่าจักรวาล

about how the universe works at the tiniest scales.

ทำงานอย่างไรในระดับอนุภาค

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

รูปทรงนี้เมื่ออยู่บนชาร์ต 8 มิติ

ต้องเรียกว่างดงาม

is exquisitely beautiful,

and it summarizes thousands of possible interactions

ทั้งสรุปถึงความเป็นไปได้นับพัน

between these elementary particles,

ที่อนุภาคพื้นฐานจะกระทำต่อกัน

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

อันสะท้อนออกจากเรขาคณิตทรงนี้

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

เมื่อหมุนแกน จะเห็นแพทเทิร์นอื่นอีก

contained in this one.

ภายใต้แพทเทิร์นเดิม

And with a particular rotation,

เมื่อหมุนแกนให้ถูกต้อง

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

ดูตามแกนสมมาตร เราสามารถ

and see all the particles at once.

เห็นทุกอนุภาคได้พร้อมกัน

It's a very beautiful object,

ก็เหมือนทฤษฎีรวมแรงอื่นๆ แหละครับ

and as with any unification,

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

จะเห็นว่ามีช่องว่างสำหรับอนุภาคใหม่ๆ

เพื่อให้รูปทรงสมบูรณ์

There are 20 gaps where new particles should be,

มีทั้งหมด 20 ช่องครับ 2 ช่อง

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

ผมใส่อนุภาคปาตี ซาลามเข้าไปแล้ว

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

ดูจากตำแหน่งแล้ว อนุภาคใหม่นี้

should be scalar fields like the Higgs particle,

น่าจะเป็น scalar field เหมือนอนุภาคฮิกส์

but have color charge and interact with the strong force.

แต่มีประจุสีและทำอันตรกิริยากับแรงนิวเคลียร์แบบเข้ม

Filling in these new particles completes this pattern,

เมื่อเติมอนุภาคใหม่จนครบ

ก็จะได้ E8 ที่สมบูรณ์

giving us the full E8.

This E8 pattern has very deep mathematical roots.

E8 มีรากฐานทางคณิตศาสตร์ที่ลึกซึ้ง

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

หลายคนมองว่าเป็นรูปทรงที่สวยงามที่สุด

ในทางคณิตศาสตร์

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

อัศจรรย์นะครับที่รูปทรงคณิตศาสตร์

ที่งดงามที่สุดสามารถอธิบายความจริง

could describe the truth of particle interactions

ของอนุภาคพื้นฐานได้

at the smallest scales imaginable.

ไอเดียที่ว่าความจริงสามารถอธิบายได้ด้วยคณิตศาสตร์นี้

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

ไม่ใช่เรื่องใหม่เลยครับ

In 1623, Galileo wrote this:

ปี 1623 กาลิเลโอเขียนว่า

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

"ความลับแห่งกฎธรรมชาติ มิเล้นลับต่อผู้แสวงหา

is written in the language of mathematics.

เป็นบทประพันธ์ในภาษาคณิตศาสตร์

Its characters are triangles, circles and other geometrical figures,

ด้วยคุณลักษณ์แห่งสามเหลี่ยม วงกลม และทรงเรขาคณิตอื่น

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

ด้วยภาษาอื่น มนุษย์มิอาจเข้าใจได้

แม้เพียงศัพท์ใด

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

ด้วยภาษาอื่น ต้องวกวนอนธกาลสถิตในวงกต"

I believe this to be true,

ผมเชื่อครับ และผมได้เดินตามแนวทาง

and I've tried to follow Galileo's guidance

ของกาลิเลโอ อธิบายคณิตศาสตร์ของ

in describing the mathematics of particle physics

ฟิสิกส์อนุภาคโดยใช้สามเหลี่ยม วงกลม

using only triangles, circles and other geometrical figures.

และทรงเรขาคณิตอื่น

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

แน่นอนครับ เมื่อนักฟิสิกส์หรือผมต้องคำนวณสิ่งเหล่านี้

คณิตศาสตร์ที่ใช้ดูคล้ายเขาวงกตจริงๆ

the mathematics can resemble a dark labyrinth.

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

แต่ที่ช่วยให้มั่นใจก็คือ แก่นของมัน

is pure, beautiful geometry.

มาจากเรขาคณิตล้วนๆ อันงดงาม

Joined with quantum mechanics,

เมื่อร่วมกับควอนตัมเมคานิกส์ หลักคณิตศาสตร์นี้

this mathematics describes our universe as a growing E8 coral,

อธิบายจักรวาลในฐานะปะการัง E8

ที่อนุภาคทั้งหมดทำอันตรกิริยาต่อกันในทุกทางที่เป็นไปได้

with particles interacting at every location in all possible ways

according to a beautiful pattern.

ตามแพทเทิร์นบน E8 นี้

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

และด้วยการใช้เครื่องมือใหม่ๆ

like the Large Hadron Collider,

เช่น เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ เราอาจพิสูจน์ได้ว่า

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

กฎธรรมชาติสอดคล้องกับ E8 นี้หรือไม่

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

การค้นพบเหล่านี้น่าตื่นเต้นเหมือนการผจญภัยครับ

If the LHC finds particles that fit this E8 pattern,

ถ้าเราเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่แล้วพบอนุภาคตาม E8 นี้

that will be very, very cool.

มันจะเป็นอะไรที่สุดยอดมาก

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

ถ้าเราพบอนุภาคใหม่ แต่ไม่เข้ากับ E8 นี้

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

ก็ยังเป็นเรื่องสนุกอยู่ดี ถึงจะไม่ดีกับ E8 นี่ก็เถอะ

And, of course, bad for me personally.

และไม่ค่อยดีสำหรับผมด้วย

(Laughter)

(หัวเราะ)

Now, how bad would that be?

ขนาดไหนน่ะเหรอ?

Well, pretty bad.

ผมว่า คงแย่พอควร

(Laughter)

(หัวเราะ)

But predicting how nature works is a very risky game.

การทำนายกฎธรรมชาติเป็นงานเสี่ยงครับ

This theory and others like it are long shots.

เป็นอะไรที่เรามองกันยาวๆ

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

เราทำงานหนัก รู้ดีว่าท้ายที่สุดมันอาจไม่ตรง

probably won't end up being true about nature.

กับกฎธรรมชาติก็ได้

That's what doing theoretical physics is like:

ธรรมดาของฟิสิกส์ทฤษฎีครับ

there are a lot of wipeouts.

ทิ้งลงตะกร้ากันเยอะ

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

ทฤษฎีทางฟิสิกส์ใหม่ๆ ก็เหมือนบริษัทที่เพิ่งก่อตั้ง

As with any large investment,

เมื่อลงทุนไปสูง บางครั้งก็ยากจะทำใจ

it can be emotionally difficult to abandon a line of research

ถ้าจำเป็นต้องทิ้งงานของตัวเองไป

when it isn't working out.

But in science, if something isn't working,

แต่สำหรับวิทยาศาสตร์ อะไรที่ไม่ใช่ เราก็ต้องตัดใจ

you have to toss it out and try something else.

แล้วลองสิ่งใหม่

Now, the only way to maintain sanity

ทางเดียวครับ ที่จะรักษาสุขภาพจิตและมีความสุขท่ามกลาง

and achieve happiness in the midst of this uncertainty

ความไม่แน่นอนนี้ได้ คือต้องรักษาสมดุลย์

is to keep balance and perspective in life.

รักษาทัศนคติของชีวิต

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

ผมพยายามดีที่สุดแล้ว ในการสร้างสมดุลย์ชีวิต

(Laughter)

(หัวเราะ)

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

ผมรักษาสมดุลย์ชีวิตด้วยฟิสิกส์ ความรัก และ โต้คลื่น

my own three charge directions.

ชาร์ต 3 แกนในแบบของผม

(Laughter)

(หัวเราะ)

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

แบบนี้ แม้ฟิสิกส์ของผมจะสูญเปล่า

ผมยังรู้ว่าได้ใช้ชีวิตที่ดี

I still know I've lived a good life.

And I try to live in beautiful places.

ผมชอบใช้ชีวิตในที่ดีๆ

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

10 ปีที่ผ่านมา ส่วนใหญ่ผมอาศัยบนเกาะเมาอี

a very beautiful place.

สวยมากครับ

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

มันลึกลับระดับจักรวาลเลยทีเดียว สำหรับพ่อแม่ผม

how I managed to survive all that time

ว่าผมอยู่ได้ยังไงโดยไม่มี

without engaging in anything resembling full-time employment.

งานประจำอะไรซักอย่าง

(Laughter)

(หัวเราะ)

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

จะบอกเคล็ดให้ครับ

This was a view from my home office on Maui.

นี่จากโฮมออฟฟิศที่เมาอี

And this is another,

นี่จากอีกมุมนึง และนี่อีกมุมนึง

and another.

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

คุณอาจเห็นแล้วว่า

มันดูคล้ายกัน ต่างแค่นิดหน่อย

but in slightly different places.

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

เพราะนี่คือโฮมออฟฟิศผมที่เมาอี

(Laughter)

(หัวเราะ)

I've chosen a very unusual life.

ผมเลือกวิถีชีวิตที่ต่าง

But not worrying about rent

การไม่ต้องกังวลค่าเช่าช่วยให้ผมมีเวลา

allowed me to spend my time doing what I love.

ทำสิ่งที่ตัวเองรัก

Living a nomadic existence has been hard at times,

การมีชีวิตร่อนเร่ก็ลำบากบางครั้ง

but it's allowed me to live in beautiful places

แต่ผมก็ได้อยู่ในที่สวยๆ

และได้รักษาสมดุลย์ชีวิตแสนสุขของผม

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

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

ให้ผมได้มีเวลา

กับปะการังฉลาดสุดๆ

But I also greatly enjoy the company of hyperintelligent people.

และผมก็ชอบคนฉลาดสุดๆ อีกด้วย

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

ผมจึงดีใจมากที่ถูกเชิญมาวันนี้ครับ

Thank you very much.

ขอบคุณครับ

(Applause)

(ปรบมือ)

Chris Anderson: Stay here one second.

(Applause)

I probably understood two percent of that,

คริส แอนเดอร์สัน: ผมคงเข้าใจแค่ 2% ครับ

but I still absolutely loved it.

แต่ก็ยังรู้สึกชอบมันอยู่ดี ที่ถามนี่อาจฟังดูโง่นะครับ

So I'm going to sound dumb.

Your theory of everything --

ทฤษฎีสรรพสิ่งของคุณ

Garrett Lisi: I'm used to coral.

การ์เรต ลีซี: ปะการังก็ได้ครับ

CA: That's right.

คริส: ครับ ที่บางคน

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

รู้สึกตื่นเต้นก็เพราะ ถ้าคุณถูก มันจะรวม

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

แรงโน้มถ่วงและควอนตัมเข้าด้วยกัน

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

คุณหมายความว่าเราควรมองจักรวาลว่า

แก่นแท้ของมัน ในระดับที่เล็กที่สุด

that the smallest things that there are,

are somehow an E8 object of possibility?

เป็นโครงสร้างความเป็นไปได้ในรูปแบบ E8 เหรอครับ?

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

สามารถระบุขนาดได้ไหมครับ

คุณคิดว่ายังไง ?

GL: Well, right now the pattern I showed you

การ์เรต: ครับ แพทเทิร์นที่ผมโชว์ให้เห็นสอดคล้องกับ

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

ความรู้ที่เรามีเกี่ยวกับฟิสิกส์อนุภาค

that already corresponds to a very beautiful shape.

ซึ่งสอดคล้องกับรูปทรง E8 สวยๆ แล้ว

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

นั่นเรารู้แล้วว่าจริง

And that shape has remarkable similarities --

ซึ่งรูปทรงมันเข้ากันได้ แล้วการที่มันผสานกับ

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

รูปทรง E8 ได้นั้นอาจหมายถึงภาพรวมทั้งหมดของมัน

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

จุดต่างๆ ที่ผมโชว์ให้เห็นนั้น

actually represent symmetries of this high-dimensional object

แสดงถึงความสมมาตรของอนุภาคในมิติที่สูงขึ้นไป

that would be warping and moving and dancing

ที่เคลื่อนตัว ยักย้าย และ เต้นรำอยู่บน

over the space-time that we experience.

กาลอวกาศที่เรารับรู้อยู่ทุกวัน

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

นั่นหมายถึงทุกอนุภาคพื้นฐาน

ที่เราเห็นแล้ว

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

คริส: แต่นักทฤษฎีสตริงบางคน

explains electrons in terms of much smaller strings vibrating --

อธิบายอิเล็กตรอนว่าเป็นเส้นที่เล็กกว่านั้น

กำลังสั่นด้วย --

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

ผมรู้ว่าคุณไม่ชอบทฤษฏีสตริง -- สั่นอยู่ภายใน

เราอธิบายอิเล็กตรอนอย่างไรครับ ด้วยมุมมองของ E8

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

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

การ์เร็ต: เป็นหนึ่งในสมมาตรของ E8 อยู่แล้วครับ

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

คือเมื่อรูปทรง E8 เคลื่อนที่ผ่านกาลอวกาศ

มันจะหมุน ทิศทางที่มันหมุนขณะเคลื่อนตัว

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

เป็นตัวระบุอนุภาคที่เราเห็นครับ

So it would be --

คริส: ขนาดของรูปทรง E8 ล่ะครับ

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

เมื่อเทียบกับอิเล็กตรอน ?

ถ้าได้ถาม ผมถึงจะเข้าใจน่ะครับ

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

ใหญ่กว่า หรือเล็กกว่า ?

การ์เร็ต: เท่าที่เรารู้ อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคจุด

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

ซึ่งนั่นเป็นขนาดที่เล็กที่สุดที่เป็นไปได้

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

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

ทฤษฎีสนามควอนตัมระบุครับว่า

ทุกความเป็นไปได้ขยายตัวและวิวัฒน์ไปพร้อมกันในขณะเดียว

all possibilities are expanding and developing at once.

And this is why I use the analogy to coral.

ผมจึงเปรียบเทียบกับปะการัง

And --

เมื่ออธิบายโดยใช้ E8 แล้ว

in this way, the way that E8 comes in

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

มันจะเป็นรูปทรงที่แนบมากับแต่ละจุดในกาลอวกาศน่ะครับ

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

เมื่อรูปทรง E8 หมุน

the directional along which way the shape is twisting

ทิศทางที่มันหมุนไป

as it moves over this curved surface --

ขณะเคลื่อนผ่านกาลอวกาศโค้งงอ

จะเป็นตัวกำหนดอนุภาคพื้นฐาน

is what the elementary particles are, themselves.

So through quantum field theory,

โดยทฤษฎีสนามควอนตัม มันเป็นอนุภาคจุดครับ

they manifest themselves as points and interact that way.

และทำงานอย่างที่ได้กล่าวไป

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

ผมไม่รู้จะอธิบายยังไงให้ดีกว่านี้ครับ

(Laughter)

(หัวเราะ)

CA: It doesn't really matter.

คริส: ไม่เป็นไรครับ

It's evoking a kind of sense of wonder,

แค่มันกระตุ้นต่อมสงสัยน่ะครับ และผมก็

and I certainly want to understand more of this.

อยากเข้าใจมันให้มากขึ้น

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

ขอบคุณมากครับที่ให้เกียรติในวันนี้ ประทับใจมากครับ

(ปรบมือ)

(Applause)