TED2005
Brian Greene: Making sense of string theory
Брайън Гриин за струнната теория
Filmed:
Readability: 4
6,215,922 views
Физикът Брайън Гриин обяснява суперструнната теория, според която всички частици и сили във Bселената представляват енергийни влакна, вибриращи в 11 измерения.
Brian Greene - Physicist
Brian Greene is perhaps the best-known proponent of superstring theory, the idea that minuscule strands of energy vibrating in a higher dimensional space-time create every particle and force in the universe. Full bio
Brian Greene is perhaps the best-known proponent of superstring theory, the idea that minuscule strands of energy vibrating in a higher dimensional space-time create every particle and force in the universe. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:13
In the year 1919,
0
1000
2000
През 1919 г.
00:15
a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza
1
3000
7000
един фактически неизвестен немски математик на име Теодор Калуца
00:22
suggested a very bold and, in some ways, a very bizarre idea.
2
10000
7000
предложил дръзка и, в известен смисъл, ексцентрична идея.
00:29
He proposed that our universe
3
17000
2000
Той изказал предположението, че нашата Вселена
00:31
might actually have more than the three dimensions
4
19000
3000
може да има повече от трите измерения,
00:34
that we are all aware of.
5
22000
3000
които ние познаваме.
00:37
That is in addition to left, right, back, forth and up, down,
6
25000
3000
В добавка към ляво - дясно, напред - назад и горе - долу
00:40
Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space
7
28000
5000
Калуца допуснал, че може да има допълнителни измерения на пространството,
00:45
that for some reason we don't yet see.
8
33000
3000
които по някаква причина ние все още не виждаме.
00:48
Now, when someone makes a bold and bizarre idea,
9
36000
4000
Когато някой предлага дръзка и ексцентрична идея,
00:52
sometimes that's all it is -- bold and bizarre,
10
40000
2000
се случва тя да остане такава - дръзка и ексцентрична,
00:54
but it has nothing to do with the world around us.
11
42000
3000
без да има нищо общо със света около нас.
00:57
This particular idea, however --
12
45000
2000
Но тази точно идея...
00:59
although we don't yet know whether it's right or wrong,
13
47000
3000
въпреки, че не знаем все още, дали е вярна или грешна...
01:02
and at the end I'll discuss experiments which, in the next few years,
14
50000
3000
към края ще разкажа за експериментите, които в следващите няколко години
01:05
may tell us whether it's right or wrong --
15
53000
2000
могат да отговорят на този въпрос...
01:07
this idea has had a major impact on physics in the last century
16
55000
4000
тази идея е променила съществено физиката през миналия век
01:11
and continues to inform a lot of cutting-edge research.
17
59000
3000
и продължава да оказва влияние на водещите изследвания в съвремието.
01:14
So, I'd like to tell you something about the story of these extra dimensions.
18
62000
4000
Така, че бих желал да ви разкажа нещичко за историята с тези допълнителни измерения.
01:18
So where do we go?
19
66000
2000
И така, да започваме.
01:20
To begin we need a little bit of back story. Go to 1907.
20
68000
3000
Като начало трябва да се върнем малко назад, в 1907 г.
01:23
This is a year when Einstein is basking in the glow
21
71000
4000
Това е годината, в която Айнщайн се къпе в славата
01:27
of having discovered the special theory of relativity
22
75000
3000
на откривател на специалната теория на относителността
01:30
and decides to take on a new project,
23
78000
3000
и решава да се захване с нов проект -
01:33
to try to understand fully the grand, pervasive force of gravity.
24
81000
7000
да опита да разбере изцяло великата, проникваща сила на гравитацията.
01:40
And in that moment, there are many people around
25
88000
3000
По това време много хора
01:43
who thought that that project had already been resolved.
26
91000
4000
смятат, че този въпрос вече е разрешен.
01:47
Newton had given the world a theory of gravity in the late 1600s
27
95000
3000
Нютон бил дал на света теорията на гравитацията в края на 17 век
01:50
that works well, describes the motion of planets,
28
98000
4000
и тази теория работела чудесно, описвала движението на планетите,
01:54
the motion of the moon and so forth,
29
102000
2000
движението на Луната и т.н.,
01:56
the motion of apocryphal of apples falling from trees,
30
104000
3000
движението на легендарната ябълка, падаща от дървото,
01:59
hitting people on the head.
31
107000
2000
и удряща го по главата...
02:01
All of that could be described using Newton's work.
32
109000
2000
Всички тези явления биват описвани точно от закона на Нютон.
02:03
But Einstein realized that Newton had left something out of the story,
33
111000
4000
Но Айнщайн разбирал, че има нещо извън рамките на тази история,
02:07
because even Newton had written
34
115000
3000
защото даже Нютон писал,
02:10
that although he understood how to calculate the effect of gravity,
35
118000
5000
че макар да знае как да изчисли действието на силата на притегляне,
02:15
he'd been unable to figure out how it really works.
36
123000
3000
не разбира как всъщност тя работи.
02:18
How is it that the Sun, 93 million miles away,
37
126000
3000
Как от 150 милиона километра Слънцето
02:21
[that] somehow it affects the motion of the Earth?
38
129000
3000
някак влияе на движението на Земята?
02:24
How does the Sun reach out across empty inert space and exert influence?
39
132000
4000
Как Слънцето може да прилага сила през празното, пасивно пространство?
02:28
And that is a task to which Einstein set himself --
40
136000
3000
И това била задачата, която Айнщайн поставил пред себе си -
02:31
to figure out how gravity works.
41
139000
3000
да разбере как работи гравитацията.
02:34
And let me show you what it is that he found.
42
142000
3000
Нека ви покажа какво успял да открие.
02:37
So Einstein found
43
145000
1000
И така, Айнщайн открил,
02:38
that the medium that transmits gravity is space itself.
44
146000
4000
че средата, пренасяща гравитацията е самото пространство.
02:42
The idea goes like this:
45
150000
2000
Идеята може да се онагледи така:
02:44
imagine space is a substrate of all there is.
46
152000
2000
Представете си пространството като някакъв субстрат (материал).
02:46
Einstein said space is nice and flat, if there's no matter present.
47
154000
4000
Айнщайн изказал предположението, че пространството е плоско, при условие, че в него няма никаква материя.
02:50
But if there is matter in the environment, such as the Sun,
48
158000
4000
но ако има такава, например Слънцето,
02:54
it causes the fabric of space to warp, to curve.
49
162000
4000
тя деформира, изкривява структурата на пространството.
02:58
And that communicates the force of gravity.
50
166000
2000
И самото това изкривяване е причината за гравитацията.
03:00
Even the Earth warps space around it.
51
168000
3000
Даже Земята изкривява пространството около себе си.
03:03
Now look at the Moon.
52
171000
2000
Сега да погледнем Луната.
03:05
The Moon is kept in orbit, according to these ideas,
53
173000
3000
Според тези идеи Луната остава на орбита
03:08
because it rolls along a valley in the curved environment
54
176000
3000
поради това, че тя се върти в легена на изкривеното пространство,
03:11
that the Sun and the Moon and the Earth can all create by virtue of their presence.
55
179000
5000
който Слънцето, Земята и Луната създават със самото си присъствие.
03:16
We go to a full-frame view of this.
56
184000
3000
Да погледнем цялата картина.
03:19
The Earth itself is kept in orbit
57
187000
2000
Земята остава на орбита,
03:21
because it rolls along a valley in the environment that's curved
58
189000
4000
тъй като се търкаля по долина, получена
03:25
because of the Sun's presence.
59
193000
2000
от присъствието на Слънцето.
03:27
That is this new idea about how gravity actually works.
60
195000
5000
Ето това е идеята, за начина по който гравитацията работи.
03:32
Now, this idea was tested in 1919 through astronomical observations.
61
200000
5000
Тествана е през 1919 г. с астрономически наблюденя.
03:37
It really works. It describes the data.
62
205000
3000
Наистина работи. Описва експерименталните данни.
03:40
And this gained Einstein prominence around the world.
63
208000
4000
Това печели световна известност на Айнщайн.
03:44
And that is what got Kaluza thinking.
64
212000
4000
Последното накарало Калуца да се замисли.
03:48
He, like Einstein, was in search of what we call a unified theory.
65
216000
4000
Той, както и Айнщайн, бил в търсене на така наречената Единна теория на полето.
03:52
That's one theory
66
220000
2000
Това е една теория
03:54
that might be able to describe all of nature's forces from one set of ideas,
67
222000
4000
която може да опише всички сили в природата с един набор идеи,
03:58
one set of principles, one master equation, if you will.
68
226000
4000
с един набор от принципи, дори с едно общо уравнение.
04:02
So Kaluza said to himself,
69
230000
2000
Така че Калуца си казал:
04:04
Einstein has been able to describe gravity
70
232000
3000
Айнщайн можа да опише гравитацията
04:07
in terms of warps and curves in space --
71
235000
2000
с помощта на деформации и изкривявания в пространството...
04:09
in fact, space and time, to be more precise.
72
237000
3000
по-точно в пространството и времето.
04:12
Maybe I can play the same game with the other known force,
73
240000
5000
Може би аз ще мога да изиграя същата игра с другата позната сила,
04:17
which was, at that time, known as the electromagnetic force --
74
245000
3000
(известна по онова време като електромагнитна).
04:20
we know of others today, but at that time
75
248000
2000
Днес ние знаем и други, но тогава
04:22
that was the only other one people were thinking about.
76
250000
2000
тя била единствената друга, позната на хората.
04:24
You know, the force responsible for electricity
77
252000
2000
Знаете, силата отговорна за електрическото
04:26
and magnetic attraction and so forth.
78
254000
2000
и магнитното привличане.
04:28
So Kaluza says, maybe I can play the same game
79
256000
3000
Та, Калица си казал: Може би ще мога да изиграя същата игра
04:31
and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.
80
259000
4000
и опиша електромагнитната сила с езика на деформациите и изкривяванията.
04:35
That raised a question: warps and curves in what?
81
263000
3000
Това повдигнало въпроса: деформации и изкривявания на кое?
04:38
Einstein had already used up space and time,
82
266000
5000
Айнщайн вече оползотворил времевите и пространствените
04:43
warps and curves, to describe gravity.
83
271000
2000
изкривявания, за описание на гравитацията.
04:45
There didn't seem to be anything else to warp or curve.
84
273000
3000
Изглежда нямало друго за деформиране или изкривяване.
04:48
So Kaluza said, well, maybe there are more dimensions of space.
85
276000
5000
Калуца си казал: Е, може би пространството има повече измерения.
04:53
He said, if I want to describe one more force,
86
281000
2000
Казал: Ако искам да опиша още една сила,
04:55
maybe I need one more dimension.
87
283000
2000
май ще имам нужда от още едно измерение.
04:57
So he imagined that the world had four dimensions of space, not three,
88
285000
4000
И си представил, че пространството има 4, а не 3 измерения,
05:01
and imagined that electromagnetism was warps and curves
89
289000
4000
и, че електромагнетизмът представлява деформации и изкривявания
05:05
in that fourth dimension. Now here's the thing:
90
293000
2000
в това четвърто измерение. Ето какво станало:
05:07
when he wrote down the equations describing warps and curves
91
295000
3000
Когато написал уравненията, описващи деформации и изкривявания
05:10
in a universe with four space dimensions, not three,
92
298000
3000
във вселена с 4 измерения, а не с 3,
05:13
he found the old equations that Einstein had already derived in three dimensions --
93
301000
4000
се получили същите уравнения на Айнщайн в триизмерно пространство
05:17
those were for gravity --
94
305000
1000
за гравитацията,
05:18
but he found one more equation because of the one more dimension.
95
306000
4000
но заради допълнителното измерение, се появило още едно уравнение.
05:22
And when he looked at that equation,
96
310000
2000
И когато се вгледал в него,
05:24
it was none other than the equation
97
312000
2000
установил, че това не е нищо друго,
05:26
that scientists had long known to describe the electromagnetic force.
98
314000
3000
а отдавна известното уравнение, описващо електромагнетизма.
05:29
Amazing -- it just popped out.
99
317000
2000
Удивително, то само се пръкнало.
05:31
He was so excited by this realization
100
319000
3000
Той бил толкова развълнуван от откритието си,
05:34
that he ran around his house screaming, "Victory!" --
101
322000
3000
че започнал да тича около дома си, крещейки "Победа!" -
05:37
that he had found the unified theory.
102
325000
3000
сметнал, че е открил Единната теория за полето.
05:40
Now clearly, Kaluza was a man who took theory very seriously.
103
328000
7000
Явно Калуца бил човек, който вземал теорията много на сериозно.
05:47
He, in fact --
104
335000
1000
Той, фактически...
05:48
there is a story that when he wanted to learn how to swim,
105
336000
3000
Разказват, че когато решил да се научи да плува,
05:51
he read a book, a treatise on swimming --
106
339000
3000
четял от учебник - един трактат за плуването...
05:54
(Laughter)
107
342000
1000
(смях)
05:55
-- then dove into the ocean.
108
343000
2000
... и се гмуркал в океана.
05:57
This is a man who would risk his life on theory.
109
345000
3000
Това е човек, който би рискувал живота си, следвайки теорията.
06:00
Now, but for those of us who are a little bit more practically minded,
110
348000
4000
Но за тези от нас, които са малко по-практично мислещи,
06:04
two questions immediately arise from his observation.
111
352000
3000
възникват веднага два въпроса от неговото наблюдение.
06:07
Number one: if there are more dimensions in space, where are they?
112
355000
4000
Първи: Ако има повече измерения в пространството, къде са те?
06:11
We don't seem to see them.
113
359000
2000
Ние изглежда не ги виждаме.
06:13
And number two: does this theory really work in detail,
114
361000
4000
И втори: Работи ли тази теория наистина в детайли,
06:17
when you try to apply it to the world around us?
115
365000
3000
когато опитате да я приложите към света около нас?
06:20
Now, the first question was answered in 1926
116
368000
4000
На първия въпрос е отговорено през 1926 г.
06:24
by a fellow named Oskar Klein.
117
372000
2000
от човек на име Оскар Клайн.
06:26
He suggested that dimensions might come in two varieties --
118
374000
4000
Той предположил, че измеренията може да са два вида -
06:30
there might be big, easy-to-see dimensions,
119
378000
3000
от една страна - големи, които се виждат лесно,
06:33
but there might also be tiny, curled-up dimensions,
120
381000
3000
и от друга - малки, свити,
06:36
curled up so small, even though they're all around us,
121
384000
3000
които, макар да са навсякъде около нас, са толкова дребни,
06:39
that we don't see them.
122
387000
2000
че не ги виждаме.
06:41
Let me show you that one visually.
123
389000
2000
Нека да ви покажа това визуално.
06:43
So, imagine you're looking at something
124
391000
2000
Представете си, че гледате към
06:45
like a cable supporting a traffic light.
125
393000
2000
стоманено въже, поддържащо уличен светофар.
06:47
It's in Manhattan. You're in Central Park -- it's kind of irrelevant --
126
395000
3000
Някъде в Манхатън. За да сме точни - в Сентрал парк.
06:50
but the cable looks one-dimensional from a distant viewpoint,
127
398000
4000
За отдалечения наблюдател, въжето е едномерно,
06:54
but you and I all know that it does have some thickness.
128
402000
3000
но ние с вас знаем, че то има някаква дебелина.
06:57
It's very hard to see it, though, from far away.
129
405000
2000
Отдалеч е трудно да я забележим,
06:59
But if we zoom in and take the perspective of, say,
130
407000
2000
но ако се приближим и погледнем с очите, примерно,
07:01
a little ant walking around --
131
409000
2000
на мравка, пълзяща по въжето...
07:03
little ants are so small that they can access all of the dimensions --
132
411000
3000
Мравките са толкова малки, че всички измерения са им достъпни:
07:06
the long dimension,
133
414000
2000
това по дължина на въжето,
07:08
but also this clockwise, counter-clockwise direction.
134
416000
3000
но и това около него.
07:11
And I hope you appreciate this.
135
419000
2000
Впрочем, надявам се ще оцените нашите усилия.
07:13
It took so long to get these ants to do this.
136
421000
2000
Отне ни толкова време, да накараме мравките да правят това...
07:15
(Laughter)
137
423000
1000
(смях)
07:16
But this illustrates the fact that dimensions can be of two sorts:
138
424000
3000
Но примерът илюстрира факта, че измеренията могат да са два вида:
07:19
big and small. And the idea that maybe the big dimensions around us
139
427000
4000
големи и малки. И идеята, че може би големите измерения около нас
07:23
are the ones that we can easily see,
140
431000
2000
са тези, които лесно виждаме,
07:25
but there might be additional dimensions curled up,
141
433000
3000
но е възможно да има и допълнителни, свити измерения,
07:28
sort of like the circular part of that cable,
142
436000
2000
подобни на обиколката на въжето,
07:30
so small that they have so far remained invisible.
143
438000
4000
толкова малки, че досега са останали невидими.
07:34
Let me show you what that would look like.
144
442000
2000
Нека ви покажа как би изглеждало това.
07:36
So, if we take a look, say, at space itself --
145
444000
3000
Ако погледнем, примерно, към самото пространство -
07:39
I can only show, of course, two dimensions on a screen.
146
447000
4000
аз мога да ви покажа, разбира се, само две измерения на екрана.
07:43
Some of you guys will fix that one day,
147
451000
2000
Някой от вас, хора, ще оправи това някой ден,
07:45
but anything that's not flat on a screen is a new dimension,
148
453000
2000
Всичко, което не лежи в равнината е едно ново измерение.
07:47
goes smaller, smaller, smaller,
149
455000
2000
Детайлите стават все по-малки и малки,
07:49
and way down in the microscopic depths of space itself,
150
457000
4000
и някъде долу в микроскопичните дълбините на пространството -
07:53
this is the idea,
151
461000
1000
това е идеята -
07:54
you could have additional curled up dimensions --
152
462000
2000
може да съществуват допълнителни, свити измерения.
07:56
here is a little shape of a circle -- so small that we don't see them.
153
464000
3000
Ето тези измерения във форма на кръг - толкова малки, че не ги виждаме.
07:59
But if you were a little ultra microscopic ant walking around,
154
467000
4000
Но ако бяхте една ултрамикроскопична мравка, разхождаща се наоколо,
08:03
you could walk in the big dimensions that we all know about --
155
471000
2000
бихте могли да ходите не само по големите измерения, за които знаем всичко -
08:05
that's like the grid part --
156
473000
2000
тези, показани като квадратна мрежа -
08:07
but you could also access the tiny curled-up dimension
157
475000
3000
но и да имате достъп до тъничките свити измерения,
08:10
that's so small that we can't see it with the naked eye
158
478000
2000
които са толкова малки, че не може да се видят с невъоръжено око,
08:12
or even with any of our most refined equipment.
159
480000
3000
пък и с най-усъвършенстваното оборудване.
08:15
But deeply tucked into the fabric of space itself,
160
483000
3000
Скрити дълбоко във фибрите на самото пространство,
08:18
the idea is there could be more dimensions, as we see there.
161
486000
4000
може да има повече измерения, неизвестни досега.
08:22
Now that's an explanation
162
490000
4000
Ето това е едно обяснение,
08:26
about how the universe could have more dimensions than the ones that we see.
163
494000
4000
за това как Вселената би могла да има повече измерения от онези, които виждаме.
08:30
But what about the second question that I asked:
164
498000
3000
А какво да кажем по втория въпрос, който ви зададох:
08:33
does the theory actually work
165
501000
2000
работи ли теорията в действителност
08:35
when you try to apply it to the real world?
166
503000
2000
когато опитате да я приложите към реалния свят?
08:37
Well, it turns out that Einstein and Kaluza and many others
167
505000
3000
Е, оказва се, че Айнщайн и Калуца, пък и много други,
08:40
worked on trying to refine this framework
168
508000
5000
опитвали да прецизират тази рамка
08:45
and apply it to the physics of the universe
169
513000
3000
и да я приложат към физиката на Вселената
08:48
as was understood at the time, and, in detail, it didn't work.
170
516000
4000
както е била разбирана по това време и в детайлите тя не проработила.
08:52
In detail, for instance,
171
520000
1000
Примерно,
08:53
they couldn't get the mass of the electron
172
521000
2000
теоритично изчислената маса на електрона
08:55
to work out correctly in this theory.
173
523000
2000
не съответства на действителността.
08:57
So many people worked on it, but by the '40s, certainly by the '50s,
174
525000
5000
Толкова много хора работили по въпроса, но към 40-те и със сигурност към 50-те
09:02
this strange but very compelling idea
175
530000
4000
тази странна, но непреодолима идея -
09:06
of how to unify the laws of physics had gone away.
176
534000
3000
да се унифицират законите на физиката - замряла.
09:09
Until something wonderful happened in our age.
177
537000
4000
Докато нещо чудесно не се случи в наше време.
09:13
In our era, a new approach to unify the laws of physics
178
541000
4000
В нашата ера един нов подход на унифициране законите на физиката
09:17
is being pursued by physicists such as myself,
179
545000
2000
е преследван от физици като мен
09:19
many others around the world,
180
547000
2000
и много други по света.
09:21
it's called superstring theory, as you were indicating.
181
549000
3000
Нарича се Суперструнна теория, както вече сте забелязали.
09:24
And the wonderful thing is that superstring theory
182
552000
4000
Чудесното нещо е, че тази суперструнна теория
09:28
has nothing to do at first sight with this idea of extra dimensions,
183
556000
4000
няма нищо общо на пръв поглед с тази идея за допълнителни измерения,
09:32
but when we study superstring theory,
184
560000
3000
но когато я изучаваме,
09:35
we find that it resurrects the idea in a sparkling, new form.
185
563000
3000
откриваме, че тя съживява идеята в искрящо нова форма.
09:38
So, let me just tell you how that goes.
186
566000
2000
Нека ви кажа как става това.
09:40
Superstring theory -- what is it?
187
568000
2000
Суперструнна теория? Какво е това?
09:42
Well, it's a theory that tries to answer the question:
188
570000
2000
Е, това е теория, опитваща да отговори на въпроса:
09:44
what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents
189
572000
5000
Кoи са основните, фундаментални, неделими, неразложими елементарни частици,
09:49
making up everything in the world around us?
190
577000
4000
които изграждат всичко в света край нас?
09:53
The idea is like this.
191
581000
2000
Идеята е тази:
09:55
So, imagine we look at a familiar object, just a candle in a holder,
192
583000
5000
Представете си, че гледаме един обикновен предмет, например свещник със свещ.
10:00
and imagine that we want to figure out what it is made of.
193
588000
3000
Да предположим, че се опитваме да разберем от какво се състои.
10:03
So we go on a journey deep inside the object and examine the constituents.
194
591000
4000
За целта се отправяме на пътешествие в недрата на обекта, за да определим съставките му.
10:07
So deep inside -- we all know, you go sufficiently far down, you have atoms.
195
595000
4000
Някъде много навътре, на достатъчна дълбочина, знаем, ще видим атоми.
10:11
We also all know that atoms are not the end of the story.
196
599000
3000
Знаем също така, че с тях историята не свършва.
10:14
They have little electrons that swarm around a central nucleus
197
602000
4000
Те имат малки електрони, скупчени около ядро
10:18
with neutrons and protons.
198
606000
1000
от неутрони и протони.
10:19
Even the neutrons and protons have smaller particles inside of them known as quarks.
199
607000
5000
Даже неутроните и протоните имат малки частици в себе си, известни като кварки.
10:24
That is where conventional ideas stop.
200
612000
3000
Тук традиционните идеи спират.
10:27
Here is the new idea of string theory.
201
615000
2000
Ето я новата идея на струнната теория.
10:29
Deep inside any of these particles, there is something else.
202
617000
5000
Дълбоко вътре във всяка от тези частици има нещо друго.
10:34
This something else is this dancing filament of energy.
203
622000
3000
Това друго нещо е тази танцуваща нишка от енергия.
10:37
It looks like a vibrating string --
204
625000
2000
Тя прилича на вибрираща струна -
10:39
that's where the idea, string theory comes from.
205
627000
2000
ето откъде идва идеята за струнната теория.
10:41
And just like the vibrating strings that you just saw in a cello
206
629000
3000
И точно както струните на едно виолончело
10:44
can vibrate in different patterns,
207
632000
2000
могат да вибрират по различен модел,
10:46
these can also vibrate in different patterns.
208
634000
2000
тези също могат да вибрират по различен начин.
10:48
They don't produce different musical notes.
209
636000
2000
Но те не произвеждат различни музикални ноти.
10:50
Rather, they produce the different particles making up the world around us.
210
638000
4000
По-скоро произвеждат различните частици, образуващи света около нас.
10:54
So if these ideas are correct,
211
642000
1000
Така че ако тези идеи са верни,
10:55
this is what the ultra-microscopic landscape of the universe looks like.
212
643000
5000
ултрамикроскопичният пейзаж на Вселената трябва да изглежда така.
11:00
It's built up of a huge number
213
648000
2000
Той е построен от огромен брой
11:02
of these little tiny filaments of vibrating energy,
214
650000
4000
такива малки тънки нишки вибрираща енергия,
11:06
vibrating in different frequencies.
215
654000
2000
вибриращи с различни честоти.
11:08
The different frequencies produce the different particles.
216
656000
3000
Различните честоти произвежда различните частици.
11:11
The different particles are responsible
217
659000
3000
Различните частици са отговорни
11:14
for all the richness in the world around us.
218
662000
3000
за цялото това богатство в света около нас.
11:17
And there you see unification,
219
665000
2000
И ето я унификацията,
11:19
because matter particles, electrons and quarks,
220
667000
3000
понеже частиците материя, електрони и кварки,
11:22
radiation particles, photons, gravitons, are all built up from one entity.
221
670000
6000
радиационни частици, фотони, гравитони, са изцяло изградени от еднa субстанция.
11:28
So matter and the forces of nature all are put together
222
676000
4000
По такъв начин цялата материя и силите на природата са събрани
11:32
under the rubric of vibrating strings.
223
680000
2000
под рубриката на вибриращи струни.
11:34
And that's what we mean by a unified theory.
224
682000
4000
И това е, което ние имаме предвид под единна теория.
11:38
Now here is the catch.
225
686000
2000
Сега, ето я уловката.
11:40
When you study the mathematics of string theory,
226
688000
3000
Когато изучавате математиката на струнната теория,
11:43
you find that it doesn't work
227
691000
2000
откривате, че тя не работи
11:45
in a universe that just has three dimensions of space.
228
693000
3000
в една вселена, която има само три измерения на пространството.
11:48
It doesn't work in a universe with four dimensions of space, nor five, nor six.
229
696000
4000
Тя не работи и във вселена с четири измерения на пространството, и с пет и с шест.
11:52
Finally, you can study the equations, and show that it works
230
700000
4000
Накрая, изучавайки уравненията, може да покажете, че тя работи
11:56
only in a universe that has 10 dimensions of space
231
704000
4000
само във вселена, която има десет измерения на пространството
12:00
and one dimension of time.
232
708000
2000
и едно на времето.
12:02
It leads us right back to this idea of Kaluza and Klein --
233
710000
5000
Това ни връща обратно към идеята на Калуца и Клайн -
12:07
that our world, when appropriately described,
234
715000
3000
че нашият свят, когато е описан по подходящ начин
12:10
has more dimensions than the ones that we see.
235
718000
3000
има повече измерения от тези, които виждаме.
12:13
Now you might think about that and say, well,
236
721000
3000
Сега, вие, мислейки по въпроса може да кажете:
12:16
OK, you know, if you have extra dimensions, and they're really tightly curled up,
237
724000
3000
ОК, ако има допълнителни измерения, и те са наистина стегнато свити,
12:19
yeah, perhaps we won't see them, if they're small enough.
238
727000
4000
може би няма да ги виждаме, ако са твърде малки.
12:23
But if there's a little tiny civilization of green people walking around down there,
239
731000
3000
Но ако има малка тънка цивилизация от зелени човечета, крачещи там долу,
12:26
and you make them small enough, and we won't see them either. That is true.
240
734000
5000
и ги направим достатъчно малки, няма да виждаме и тях - това би могло да е истина.
12:31
One of the other predictions of string theory --
241
739000
3000
Това още едно предсказание на струнната теория ли е?
12:34
no, that's not one of the other predictions of string theory.
242
742000
3000
Не, струнната теория не предсказва това.
12:37
(Laughter)
243
745000
1000
(смях)
12:38
But it raises the question:
244
746000
2000
Но тогава възниква въпросът:
12:40
are we just trying to hide away these extra dimensions,
245
748000
2000
Не се ли опитваме просто да укрием тези извънредни измерения,
12:42
or do they tell us something about the world?
246
750000
3000
или те ни казват нещо за света?
12:45
In the remaining time, I'd like to tell you two features of them.
247
753000
4000
В оставащото време, бих искал да ви разкажа за две техни особености.
12:49
First is, many of us believe that these extra dimensions
248
757000
4000
Първата е: много от нас вярват, че тези допълнителни измерения
12:53
hold the answer to what perhaps is the deepest question
249
761000
4000
държат отговора на може би най-дълбокия въпрос
12:57
in theoretical physics, theoretical science.
250
765000
3000
в теоритичната физика и теоритичната наука.
13:00
And that question is this: when we look around the world,
251
768000
4000
И този въпрос е: Гледайки света наоколо,
13:04
as scientists have done for the last hundred years,
252
772000
2000
както учените го правят през последните сто години,
13:06
there appear to be about 20 numbers that really describe our universe.
253
774000
4000
установяваме, че има около 20 числа, които наистина описват Вселената.
13:10
These are numbers like the mass of the particles,
254
778000
3000
Това са физичните константи, сред които: масата на частиците,
13:13
like electrons and quarks, the strength of gravity,
255
781000
2000
като електрони и кварки; гравитационната константа;
13:15
the strength of the electromagnetic force --
256
783000
2000
коефициента на електромагнитна сила...
13:17
a list of about 20 numbers
257
785000
2000
Списък от около 20 числа,
13:19
that have been measured with incredible precision,
258
787000
3000
измерени с невероятна точност,
13:22
but nobody has an explanation
259
790000
2000
но без някой да има обяснение,
13:24
for why the numbers have the particular values that they do.
260
792000
4000
защо тези константи имат конкретната притежавана стойност.
13:28
Now, does string theory offer an answer?
261
796000
3000
Дали струнната теория предлага отговор?
13:31
Not yet.
262
799000
1000
Все още не.
13:32
But we believe the answer for why those numbers have the values they do
263
800000
4000
Но ние вярваме, че отговорът на този въпрос, за специфичните стойности на физическите константи
13:36
may rely on the form of the extra dimensions.
264
804000
3000
може да зависи от формата на допълнителните измерения.
13:39
And the wonderful thing is, if those numbers
265
807000
2000
И чудесното е, че ако стойностите на тези константи
13:41
had any other values than the known ones,
266
809000
3000
бяха различни от известните -
13:44
the universe, as we know it, wouldn't exist.
267
812000
3000
Вселената, каквато я познаваме, не би съществувала.
13:47
This is a deep question.
268
815000
1000
Това е дълбок въпрос.
13:48
Why are those numbers so finely tuned
269
816000
2000
Защо тези константи са толкова точно настроени
13:50
to allow stars to shine and planets to form,
270
818000
2000
да позволяват на звездите да светят и планетите да се образуват,
13:52
when we recognize that if you fiddle with those numbers --
271
820000
3000
когато признаваме, че най-малко бъзикане с тях...
13:55
if I had 20 dials up here
272
823000
2000
Например, ако имам 20 потенциометъра
13:57
and I let you come up and fiddle with those numbers,
273
825000
2000
и ви позволя да настройвате с тях константите,
13:59
almost any fiddling makes the universe disappear.
274
827000
4000
почти всяко врътване ще прави Вселената да изчезва.
14:03
So can we explain those 20 numbers?
275
831000
3000
Така, че можем ли да обясним тези 20 числа?
14:06
And string theory suggests that those 20 numbers
276
834000
2000
Струнната теория подсказва, че те
14:08
have to do with the extra dimensions.
277
836000
2000
имат общо с допълнителните измерения.
14:10
Let me show you how.
278
838000
2000
Нека ви покажа как.
14:12
So when we talk about the extra dimensions in string theory,
279
840000
4000
Когато говорим за допълнителни измерения в струнната теория,
14:16
it's not one extra dimension,
280
844000
2000
нямаме предвид едно единствено,
14:18
as in the older ideas of Kaluza and Klein.
281
846000
4000
както в старите идеи на Калуца и Клайн.
14:22
This is what string theory says about the extra dimensions.
282
850000
3000
Ето какво казва струнната теория за допълнителните измерения.
14:25
They have a very rich, intertwined geometry.
283
853000
3000
Те имат много богата, преплитаща се геометрия.
14:28
This is an example of something known as a Calabi-Yau shape --
284
856000
4000
Това е един пример на нещо, познато като пространство на Калаби-Яу -
14:32
name isn't all that important.
285
860000
2000
името не е толкова важно.
14:34
But, as you can see,
286
862000
2000
Но както забелязвате,
14:36
the extra dimensions fold in on themselves
287
864000
3000
допълнителните измерения се увиват в себе си
14:39
and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.
288
867000
4000
и преплитат в една доста интересна форма, интересна структура.
14:43
And the idea is that if this is what the extra dimensions look like,
289
871000
5000
И идеята е, че ако това е видът на допълнителните измерения,
14:48
then the microscopic landscape of our universe all around us
290
876000
4000
то микроскопичният пейзаж на нашата Вселена
14:52
would look like this on the tiniest of scales.
291
880000
2000
при максимално увеличение, би изглеждал така.
14:54
When you swing your hand,
292
882000
1000
Когато махнете с ръка,
14:55
you'd be moving around these extra dimensions over and over again,
293
883000
3000
вие ще се движите около тези допълнителни измерения отново и отново,
14:58
but they're so small that we wouldn't know it.
294
886000
2000
но те са толкова малки, че вие не го забелязвате.
15:00
So what is the physical implication, though, relevant to those 20 numbers?
295
888000
3000
И така, каква е физическата връзка с онези 20 числа?
15:03
Consider this. If you look at the instrument, a French horn,
296
891000
3000
Помислете върху това: Ако погледнете този музикален инструмент (валдхорн),
15:06
notice that the vibrations of the airstreams
297
894000
3000
ще забележите, че вибрациите на въздушните потоци
15:09
are affected by the shape of the instrument.
298
897000
2000
зависят от формата на инструмента.
15:11
Now in string theory,
299
899000
2000
В струнната теория,
15:13
all the numbers are reflections of the way strings can vibrate.
300
901000
3000
всички числа са отражения на начина, по който струните могат да вибрират.
15:16
So just as those airstreams
301
904000
2000
Точно както онези въздушни потоци
15:18
are affected by the twists and turns in the instrument,
302
906000
3000
зависят от усукванията и извивките на инструмента,
15:21
strings themselves will be affected
303
909000
2000
самите струни ще бъдат повлияни
15:23
by the vibrational patterns in the geometry within which they are moving.
304
911000
4000
от вибрационните модели в геометрията в която се движат.
15:27
So let me bring some strings into the story.
305
915000
2000
Така че нека вмъкнем няколко струни в тази история.
15:29
And if you watch these little fellows vibrating around --
306
917000
3000
И ако виждате тези малки симпатяги да вибрират наоколо -
15:32
they'll be there in a second -- right there,
307
920000
2000
те ще бъдат там, след секунда... точно там,
15:34
notice that they way they vibrate is affected
308
922000
2000
обърнете внимание, че начина по който вибрират е повлиян
15:36
by the geometry of the extra dimensions.
309
924000
2000
от геометрията на допълнителните измерения.
15:38
So, if we knew exactly what the extra dimensions look like --
310
926000
3000
Ако знаехме точно как изглеждат допълнителните измерения -
15:41
we don't yet, but if we did --
311
929000
2000
още не знаем, но ако...
15:43
we should be able to calculate the allowed notes,
312
931000
3000
щяхме да можем да изчислим позволените ноти,
15:46
the allowed vibrational patterns.
313
934000
2000
позволените вибрационни модели.
15:48
And if we could calculate the allowed vibrational patterns,
314
936000
3000
А ако можехме да ги изчислим тях,
15:51
we should be able to calculate those 20 numbers.
315
939000
3000
щяхме да можем да изчислим онези 20 числа.
15:54
And if the answer that we get from our calculations
316
942000
4000
И ако отговорът, получен от изчисленията
15:58
agrees with the values of those numbers
317
946000
2000
съвпадне със стойностите им,
16:00
that have been determined
318
948000
2000
определени
16:02
through detailed and precise experimentation,
319
950000
3000
с детайлни и прецизни експерименти,
16:05
this in many ways would be the first fundamental explanation
320
953000
5000
това би бил първото фундаментално обяснение
16:10
for why the structure of the universe is the way it is.
321
958000
5000
на това, защо структурата на Вселената е такава, каквато е.
16:15
Now, the second issue that I want to finish up with is:
322
963000
3000
Втората особеност, с която искам да приключа е:
16:18
how might we test for these extra dimensions more directly?
323
966000
5000
Как бихме могли да тестваме допълнителните измерения по-директно?
16:23
Is this just an interesting mathematical structure
324
971000
3000
Дали това е само една интересна математическа структура,
16:26
that might be able to explain
325
974000
2000
която би могла да обясни
16:28
some previously unexplained features of the world,
326
976000
5000
някои необяснени досега характеристики на света,
16:33
or can we actually test for these extra dimensions?
327
981000
3000
или бихме могли в действителност да тестваме допълнителните измерения?
16:36
And we think -- and this is, I think, very exciting --
328
984000
2000
Ние смятаме - и това, според мен, е много вълнуващо -
16:38
that in the next five years or so we may be able to test
329
986000
4000
че през следващите 5-6 години може би ще сме в състояние да тестваме
16:42
for the existence of these extra dimensions.
330
990000
3000
за наличието на тези допълнителни измерения.
16:45
Here's how it goes. In CERN, Geneva, Switzerland,
331
993000
4000
Ето как ще стане. В ЦЕРН, Женева, Швейцария,
16:49
a machine is being built called the Large Hadron Collider.
332
997000
4000
се строи инсталация, наречена Голям адронен колайдер.
16:53
It's a machine that will send particles around a tunnel,
333
1001000
3000
Това е установка, която ще изпраща частици по тунел
16:56
opposite directions, near the speed of light.
334
1004000
2000
в насрещни посоки, при скорост близка до светлинната.
16:58
Every so often those particles will be aimed at each other,
335
1006000
4000
В даден момент частиците ще бъдат насочени една в друга,
17:02
so there's a head-on collision.
336
1010000
2000
за да се получи челен сблъсък.
17:04
The hope is that if the collision has enough energy,
337
1012000
4000
Надеждата е, ако сблъсъкът е с достатъчна енергия,
17:08
it may eject some of the debris from the collision
338
1016000
3000
да изхвърли някои от отломките
17:11
from our dimensions, forcing it to enter into the other dimensions.
339
1019000
5000
от нашите измерения, и да ги прати в други.
17:16
How would we know it?
340
1024000
2000
Как ще го разберем?
17:18
Well, we'll measure the amount of energy after the collision,
341
1026000
3000
Ами, ще измерим количеството енергия след сблъсъка,
17:21
compare it to the amount of energy before,
342
1029000
2000
ще я сравним с тази от преди него
17:23
and if there's less energy after the collision than before,
343
1031000
4000
и ако тя е по-малка след сблъсъка
17:27
this will be evidence that the energy has drifted away.
344
1035000
2000
това ще е доказателство, че енергията е изтекла някъде.
17:29
And if it drifts away in the right pattern that we can calculate,
345
1037000
3000
И ако това изтичане стане по теоритично предсказания сценарии -
17:32
this will be evidence that the extra dimensions are there.
346
1040000
3000
това ще е доказателство за съществуването на допълнителни измерения.
17:35
Let me show you that idea visually.
347
1043000
2000
Нека ви покажа идеята визуално.
17:37
So, imagine we have a certain kind of particle called a graviton --
348
1045000
3000
Представете си, че имаме един точно определен вид частица, наречена гравитон -
17:40
that's the kind of debris we expect to be ejected out,
349
1048000
4000
това е онзи вид отломък, който очакваме да бъде изхвърлен
17:44
if the extra dimensions are real.
350
1052000
2000
ако допълнителните измерения съществуват.
17:46
But here's how the experiment will go.
351
1054000
1000
Ето как ще протече експериментът.
17:47
You take these particles. You slam them together.
352
1055000
3000
Вземате тези частици. Сблъсквате ги една в друга...
17:50
You slam them together, and if we are right,
353
1058000
2000
Сблъсквате ги една в друга и ако сме прави,
17:52
some of the energy of that collision
354
1060000
2000
част от енергията на този сблъсък
17:54
will go into debris that flies off into these extra dimensions.
355
1062000
4000
ще отиде в отломки, които отлитат в тези допълнителни измерения.
17:58
So this is the kind of experiment
356
1066000
2000
Та, това е експериментът,
18:00
that we'll be looking at in the next five, seven to 10 years or so.
357
1068000
4000
който ще наблюдаваме в следващите пет, седем до 10 години или там някъде.
18:04
And if this experiment bears fruit,
358
1072000
3000
И ако този експеримент даде плод,
18:07
if we see that kind of particle ejected
359
1075000
3000
ако видим този вид частица изхвърлена
18:10
by noticing that there's less energy in our dimensions
360
1078000
3000
т.е. ако забележим, че има по-малко енергия в нашите измерения
18:13
than when we began,
361
1081000
2000
отколкото преди да започнем,
18:15
this will show that the extra dimensions are real.
362
1083000
3000
това ще показва, че допълнителните измерения са реални.
18:18
And to me this is a really remarkable story,
363
1086000
3000
За мен това е една наистина забележителна история,
18:21
and a remarkable opportunity. Going back to Newton with absolute space --
364
1089000
4000
и една забележителна възможност. Да се върънем назад към Нютон с неговото абсолютно пространство -
18:25
didn't provide anything but an arena, a stage
365
1093000
2000
той не осигури нищо друго освен една арена, една сцена,
18:27
in which the events of the universe take place.
366
1095000
2000
на която се случват събитията на Вселената.
18:29
Einstein comes along and says,
367
1097000
2000
Дойде Айнщайн и съобщи:
18:31
well, space and time can warp and curve -- that's what gravity is.
368
1099000
3000
Е, пространството и времето могат да се деформират и изкривяват, това е то гравитацията.
18:34
And now string theory comes along and says,
369
1102000
4000
А сега струнната теория идва и казва:
18:38
yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,
370
1106000
3000
Да, гравитацията, квантовата механика, електромагнетизмът -
18:41
all together in one package,
371
1109000
2000
всички заедно в един пакет,
18:43
but only if the universe has more dimensions than the ones that we see.
372
1111000
4000
но само ако Вселената има повече измерения от тези, които виждаме.
18:47
And this is an experiment that may test for them in our lifetime.
373
1115000
5000
И този експеримент може да тества съществуването им още през нашия живот.
18:52
Amazing possibility.
374
1120000
2000
Удивителна възможност.
18:54
Thank you very much.
375
1122000
2000
Благодаря ви!
18:56
(Applause)
376
1124000
7000
(аплодисменти)
ABOUT THE SPEAKER
Brian Greene - PhysicistBrian Greene is perhaps the best-known proponent of superstring theory, the idea that minuscule strands of energy vibrating in a higher dimensional space-time create every particle and force in the universe.
Why you should listen
Greene, a professor of physics and mathematics at Columbia University, has focused on unified theories for more than 25 years, and has written several best-selling and non-technical books on the subject including The Elegant Universe, a Pulitzer finalist, and The Fabric of the Cosmos — each of which has been adapted into a NOVA mini-series. His latest book, The Hidden Reality, explores the possibility that our universe is not the only universe.
Greene believes science must be brought to general audiences in new and compelling ways, such as his live stage odyssey, Icarus at the Edge of Time, with original orchestral score by Philip Glass, and the annual World Science Festival, which he co-founded in 2008 with journalist Tracy Day.
Brian Greene | Speaker | TED.com