TED2005
Brian Greene: Making sense of string theory
Brian Greene o teorii strun
Filmed:
Readability: 4
6,215,922 views
Fizyk Brian Greene opowiada o teorii superstrun, według której za istnienie wszystkich cząstek i sił działających we wszechświecie odpowiadają wibrujące w 11 wymiarach wiązki energii.
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
W roku 1919
00:15
a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza
1
3000
7000
mało znany niemiecki matematyk, Theodor Kaluza,
00:22
suggested a very bold and, in some ways, a very bizarre idea.
2
10000
7000
sformułował odważną, choć nieco dziwną teorię.
00:29
He proposed that our universe
3
17000
2000
Twierdził, że wszechświat może mieć więcej wymiarów,
00:31
might actually have more than the three dimensions
4
19000
3000
Twierdził, że wszechświat może mieć więcej wymiarów,
00:34
that we are all aware of.
5
22000
3000
niż znane nam trzy.
00:37
That is in addition to left, right, back, forth and up, down,
6
25000
3000
Nie tylko lewo, prawo, tył przód, góra, dół...
00:40
Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space
7
28000
5000
ale dodatkowe wymiary przestrzeni, z których jeszcze nie zdajemy sobie sprawy.
00:45
that for some reason we don't yet see.
8
33000
3000
ale dodatkowe wymiary przestrzeni, z których jeszcze nie zdajemy sobie sprawy.
00:48
Now, when someone makes a bold and bizarre idea,
9
36000
4000
Niektóre odważne i dziwne idee są intrygujące,
00:52
sometimes that's all it is -- bold and bizarre,
10
40000
2000
Niektóre odważne i dziwne idee są intrygujące,
00:54
but it has nothing to do with the world around us.
11
42000
3000
ale kompletnie oderwane od świata.
00:57
This particular idea, however --
12
45000
2000
Nie wiemy, czy teoria Kaluzy się sprawdza,
00:59
although we don't yet know whether it's right or wrong,
13
47000
3000
Nie wiemy, czy teoria Kaluzy się sprawdza,
01:02
and at the end I'll discuss experiments which, in the next few years,
14
50000
3000
choć niedługo będzie można zbadać to eksperymentalnie.
01:05
may tell us whether it's right or wrong --
15
53000
2000
choć niedługo będzie można zbadać to eksperymentalnie.
01:07
this idea has had a major impact on physics in the last century
16
55000
4000
Teoria ta miała jednak wielki wpływ na fizykę 20 wieku,
01:11
and continues to inform a lot of cutting-edge research.
17
59000
3000
a także obecne badania.
01:14
So, I'd like to tell you something about the story of these extra dimensions.
18
62000
4000
Dlatego opowiem o niej więcej.
01:18
So where do we go?
19
66000
2000
Wszystko zaczęło się w roku 1907.
01:20
To begin we need a little bit of back story. Go to 1907.
20
68000
3000
Wszystko zaczęło się w roku 1907.
01:23
This is a year when Einstein is basking in the glow
21
71000
4000
Einstein, w pełni chwały po odkryciu
01:27
of having discovered the special theory of relativity
22
75000
3000
szczególnej teorii względności
01:30
and decides to take on a new project,
23
78000
3000
wziął się za nowy projekt.
01:33
to try to understand fully the grand, pervasive force of gravity.
24
81000
7000
Chciał zrozumieć wszechobecną siłę grawitacji.
01:40
And in that moment, there are many people around
25
88000
3000
W tych czasach sądzono, że o grawitacji wiadomo już wszystko.
01:43
who thought that that project had already been resolved.
26
91000
4000
W tych czasach sądzono, że o grawitacji wiadomo już wszystko.
01:47
Newton had given the world a theory of gravity in the late 1600s
27
95000
3000
Pod koniec 17 wieku Newton opracował teorię ciążenia,
01:50
that works well, describes the motion of planets,
28
98000
4000
Pod koniec 17 wieku Newton opracował teorię ciążenia,
01:54
the motion of the moon and so forth,
29
102000
2000
która tłumaczyła ruch planet, czy przysłowiowych jabłek
01:56
the motion of apocryphal of apples falling from trees,
30
104000
3000
która tłumaczyła ruch planet, czy przysłowiowych jabłek
01:59
hitting people on the head.
31
107000
2000
spadających fizykom na głowę.
02:01
All of that could be described using Newton's work.
32
109000
2000
Einstein uświadomił sobie jednak, że choć teoria Newtona
02:03
But Einstein realized that Newton had left something out of the story,
33
111000
4000
Einstein uświadomił sobie jednak, że choć teoria Newtona
02:07
because even Newton had written
34
115000
3000
radziła sobie z takimi przypadkami,
02:10
that although he understood how to calculate the effect of gravity,
35
118000
5000
i pozwalała zrozumieć efekty grawitacji,
02:15
he'd been unable to figure out how it really works.
36
123000
3000
nie tłumaczyła, co za nimi stoi.
02:18
How is it that the Sun, 93 million miles away,
37
126000
3000
Jak odległe o 150 milionów kilometrów Słońce wpływa na ruch Ziemi?
02:21
[that] somehow it affects the motion of the Earth?
38
129000
3000
Jak odległe o 150 milionów kilometrów Słońce wpływa na ruch Ziemi?
02:24
How does the Sun reach out across empty inert space and exert influence?
39
132000
4000
Jak sięga jej poprzez przestrzeń?
02:28
And that is a task to which Einstein set himself --
40
136000
3000
Einstein chciał zrozumieć, jak naprawdę działa grawitacja.
02:31
to figure out how gravity works.
41
139000
3000
Einstein chciał zrozumieć, jak naprawdę działa grawitacja.
02:34
And let me show you what it is that he found.
42
142000
3000
I do czego doszedł?
02:37
So Einstein found
43
145000
1000
Odkrył, że to sama przestrzeń niesie siłę grawitacji.
02:38
that the medium that transmits gravity is space itself.
44
146000
4000
Odkrył, że to sama przestrzeń niesie siłę grawitacji.
02:42
The idea goes like this:
45
150000
2000
Załóżmy, że przestrzeń jest podłożem wszystkiego, co istnieje.
02:44
imagine space is a substrate of all there is.
46
152000
2000
Załóżmy, że przestrzeń jest podłożem wszystkiego, co istnieje.
02:46
Einstein said space is nice and flat, if there's no matter present.
47
154000
4000
Według Einsteina, bez materii przestrzeń jest płaska.
02:50
But if there is matter in the environment, such as the Sun,
48
158000
4000
Ale jeśli wprowadzimy materię, na przykład Słońce,
02:54
it causes the fabric of space to warp, to curve.
49
162000
4000
przestrzeń zakrzywia się.
02:58
And that communicates the force of gravity.
50
166000
2000
To nośnik grawitacji.
03:00
Even the Earth warps space around it.
51
168000
3000
Ziemia też zakrzywia przestrzeń.
03:03
Now look at the Moon.
52
171000
2000
Według tej teorii, Księżyc utrzymuje się w orbicie,
03:05
The Moon is kept in orbit, according to these ideas,
53
173000
3000
Według tej teorii, Księżyc utrzymuje się w orbicie,
03:08
because it rolls along a valley in the curved environment
54
176000
3000
ponieważ toczy się doliną,
03:11
that the Sun and the Moon and the Earth can all create by virtue of their presence.
55
179000
5000
powstałą w wyniku zakrzywień wywołanych obecnością Słońca i Ziemi.
03:16
We go to a full-frame view of this.
56
184000
3000
Ziemia krąży po orbicie, ponieważ toczy się doliną
03:19
The Earth itself is kept in orbit
57
187000
2000
Ziemia krąży po orbicie, ponieważ toczy się doliną
03:21
because it rolls along a valley in the environment that's curved
58
189000
4000
powstałą w środowisku zakrzywionym obecnością Słońca.
03:25
because of the Sun's presence.
59
193000
2000
powstałą w środowisku zakrzywionym obecnością Słońca.
03:27
That is this new idea about how gravity actually works.
60
195000
5000
To właśnie odkrył Einstein.
03:32
Now, this idea was tested in 1919 through astronomical observations.
61
200000
5000
W 1919 roku potwierdziły to obserwacje astronomiczne.
03:37
It really works. It describes the data.
62
205000
3000
Teoria się sprawdza, jest zgodna z danymi.
03:40
And this gained Einstein prominence around the world.
63
208000
4000
Zdobyła Einsteinowi międzynarodową sławę
03:44
And that is what got Kaluza thinking.
64
212000
4000
i zainspirowała Theodora Kaluzę.
03:48
He, like Einstein, was in search of what we call a unified theory.
65
216000
4000
Jak Einstein, Kaluza poszukiwał "jednolitej teorii pola",
03:52
That's one theory
66
220000
2000
która ujmowałaby wszystkie siły natury w jeden zestaw idei,
03:54
that might be able to describe all of nature's forces from one set of ideas,
67
222000
4000
która ujmowałaby wszystkie siły natury w jeden zestaw idei,
03:58
one set of principles, one master equation, if you will.
68
226000
4000
jeden zbiór zasad, jedno równanie.
04:02
So Kaluza said to himself,
69
230000
2000
Kaluza stwierdził, że skoro Einstein opisał oddziaływania grawitacyjne
04:04
Einstein has been able to describe gravity
70
232000
3000
Kaluza stwierdził, że skoro Einstein opisał oddziaływania grawitacyjne
04:07
in terms of warps and curves in space --
71
235000
2000
Kaluza stwierdził, że skoro Einstein opisał oddziaływania grawitacyjne
04:09
in fact, space and time, to be more precise.
72
237000
3000
jako zakrzywienie czasu i przestrzeni,
04:12
Maybe I can play the same game with the other known force,
73
240000
5000
może tak samo można podejść do drugiego oddziaływania,
04:17
which was, at that time, known as the electromagnetic force --
74
245000
3000
czyli siły elektromagnetycznej.
04:20
we know of others today, but at that time
75
248000
2000
Teraz rozróżniamy ich więcej.
04:22
that was the only other one people were thinking about.
76
250000
2000
Elektromagnetyzm odpowiada za elektryczność, przyciąganie magnetyczne, itp.
04:24
You know, the force responsible for electricity
77
252000
2000
Elektromagnetyzm odpowiada za elektryczność, przyciąganie magnetyczne, itp.
04:26
and magnetic attraction and so forth.
78
254000
2000
Elektromagnetyzm odpowiada za elektryczność, przyciąganie magnetyczne, itp.
04:28
So Kaluza says, maybe I can play the same game
79
256000
3000
Kaluza postanowił opisać oddziaływanie elektromagnetyczne jako zakrzywienie...
04:31
and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.
80
259000
4000
Kaluza postanowił opisać oddziaływanie elektromagnetyczne jako zakrzywienie...
04:35
That raised a question: warps and curves in what?
81
263000
3000
Tylko czego?
04:38
Einstein had already used up space and time,
82
266000
5000
Einstein mówił o zakrzywianiu się czasu i przestrzeni.
04:43
warps and curves, to describe gravity.
83
271000
2000
Einstein mówił o zakrzywianiu się czasu i przestrzeni.
04:45
There didn't seem to be anything else to warp or curve.
84
273000
3000
Co jeszcze może się zakrzywiać?
04:48
So Kaluza said, well, maybe there are more dimensions of space.
85
276000
5000
Dla Kaluzy odpowiedzią były dodatkowe wymiary przestrzeni.
04:53
He said, if I want to describe one more force,
86
281000
2000
Do opisu dodatkowego oddziaływania potrzebował dodatkowego wymiaru.
04:55
maybe I need one more dimension.
87
283000
2000
Do opisu dodatkowego oddziaływania potrzebował dodatkowego wymiaru.
04:57
So he imagined that the world had four dimensions of space, not three,
88
285000
4000
W jego modelu wszechświata były cztery wymiary,
05:01
and imagined that electromagnetism was warps and curves
89
289000
4000
a oddziaływanie elektromagnetyczne było zakrzywieniem czwartego.
05:05
in that fourth dimension. Now here's the thing:
90
293000
2000
a oddziaływanie elektromagnetyczne było zakrzywieniem czwartego.
05:07
when he wrote down the equations describing warps and curves
91
295000
3000
W pracy nad równaniami opisującymi te zakrzywienia
05:10
in a universe with four space dimensions, not three,
92
298000
3000
W pracy nad równaniami opisującymi te zakrzywienia
05:13
he found the old equations that Einstein had already derived in three dimensions --
93
301000
4000
doszedł do równań Einsteina, utworzonych dla 3 wymiarów,
05:17
those were for gravity --
94
305000
1000
doszedł do równań Einsteina, utworzonych dla 3 wymiarów,
05:18
but he found one more equation because of the one more dimension.
95
306000
4000
ale otrzymał też inne równanie, w wyniku dodania 1 wymiaru.
05:22
And when he looked at that equation,
96
310000
2000
Okazało się, że było to równanie, za pomocą którego naukowcy
05:24
it was none other than the equation
97
312000
2000
Okazało się, że było to równanie, za pomocą którego naukowcy
05:26
that scientists had long known to describe the electromagnetic force.
98
314000
3000
od dawna opisywali oddziaływanie elektromagnetyczne.
05:29
Amazing -- it just popped out.
99
317000
2000
Samo wyszło.
05:31
He was so excited by this realization
100
319000
3000
Kaluza tak podniecił się tym odkryciem,
05:34
that he ran around his house screaming, "Victory!" --
101
322000
3000
że biegał po domu, krzycząc "Zwycięstwo!".
05:37
that he had found the unified theory.
102
325000
3000
Myślał, że była to jednolita teoria pola.
05:40
Now clearly, Kaluza was a man who took theory very seriously.
103
328000
7000
Kaluza to człowiek, który uwielbiał teorie.
05:47
He, in fact --
104
335000
1000
Naukę pływania zaczął od przeczytania traktatu o pływaniu.
05:48
there is a story that when he wanted to learn how to swim,
105
336000
3000
Naukę pływania zaczął od przeczytania traktatu o pływaniu.
05:51
he read a book, a treatise on swimming --
106
339000
3000
Naukę pływania zaczął od przeczytania traktatu o pływaniu.
05:54
(Laughter)
107
342000
1000
(Śmiech)
05:55
-- then dove into the ocean.
108
343000
2000
Po czym skoczył w ocean.
05:57
This is a man who would risk his life on theory.
109
345000
3000
Teoria była dla niego podstawą.
06:00
Now, but for those of us who are a little bit more practically minded,
110
348000
4000
Jednak praktykom jego odkrycie nasuwa dwa pytania.
06:04
two questions immediately arise from his observation.
111
352000
3000
Jednak praktykom jego odkrycie nasuwa dwa pytania.
06:07
Number one: if there are more dimensions in space, where are they?
112
355000
4000
Pierwsze: gdzie są te dodatkowe wymiary przestrzeni?
06:11
We don't seem to see them.
113
359000
2000
Nie widać ich.
06:13
And number two: does this theory really work in detail,
114
361000
4000
Drugie: czy teoria sprawdzi się w szczegółach,
06:17
when you try to apply it to the world around us?
115
365000
3000
czy stosuje się do otaczającego nas świata?
06:20
Now, the first question was answered in 1926
116
368000
4000
Na pierwsze pytanie odpowiedział Oskar Klein, w roku 1926.
06:24
by a fellow named Oskar Klein.
117
372000
2000
Na pierwsze pytanie odpowiedział Oskar Klein, w roku 1926.
06:26
He suggested that dimensions might come in two varieties --
118
374000
4000
Zasugerował, że mogą istnieć dwa rodzaje wymiarów:
06:30
there might be big, easy-to-see dimensions,
119
378000
3000
duże, łatwo widoczne,
06:33
but there might also be tiny, curled-up dimensions,
120
381000
3000
oraz małe, zwinięte.
06:36
curled up so small, even though they're all around us,
121
384000
3000
Tak skurczone, że nie widzimy ich, choć nas otaczają.
06:39
that we don't see them.
122
387000
2000
Tak skurczone, że nie widzimy ich, choć nas otaczają.
06:41
Let me show you that one visually.
123
389000
2000
Wytłumaczę to obrazowo.
06:43
So, imagine you're looking at something
124
391000
2000
Widzimy drut telefoniczny.
06:45
like a cable supporting a traffic light.
125
393000
2000
Widzimy drut telefoniczny.
06:47
It's in Manhattan. You're in Central Park -- it's kind of irrelevant --
126
395000
3000
To Manhattan, Central Park.
06:50
but the cable looks one-dimensional from a distant viewpoint,
127
398000
4000
Z daleka drut wydaje się być jednowymiarowy.
06:54
but you and I all know that it does have some thickness.
128
402000
3000
Wiemy, że to nieprawda.
06:57
It's very hard to see it, though, from far away.
129
405000
2000
Z daleka tego nie widać, ale z bliska,
06:59
But if we zoom in and take the perspective of, say,
130
407000
2000
Z daleka tego nie widać, ale z bliska,
07:01
a little ant walking around --
131
409000
2000
z perspektywy mrówki, widać wszystkie wymiary.
07:03
little ants are so small that they can access all of the dimensions --
132
411000
3000
z perspektywy mrówki, widać wszystkie wymiary.
07:06
the long dimension,
133
414000
2000
Długość drutu, jak i drogę wokół obwodu.
07:08
but also this clockwise, counter-clockwise direction.
134
416000
3000
Długość drutu, jak i drogę wokół obwodu.
07:11
And I hope you appreciate this.
135
419000
2000
Długo trenowaliśmy te mrówki!
07:13
It took so long to get these ants to do this.
136
421000
2000
Długo trenowaliśmy te mrówki!
07:15
(Laughter)
137
423000
1000
(Śmiech)
07:16
But this illustrates the fact that dimensions can be of two sorts:
138
424000
3000
Tak można sobie wyobrazić istnienie dużych i małych wymiarów.
07:19
big and small. And the idea that maybe the big dimensions around us
139
427000
4000
Tak można sobie wyobrazić istnienie dużych i małych wymiarów.
07:23
are the ones that we can easily see,
140
431000
2000
Nie widzimy małych, zwiniętych wymiarów,
07:25
but there might be additional dimensions curled up,
141
433000
3000
Nie widzimy małych, zwiniętych wymiarów,
07:28
sort of like the circular part of that cable,
142
436000
2000
podobnie jak grubości i obwodu drutu.
07:30
so small that they have so far remained invisible.
143
438000
4000
podobnie jak grubości i obwodu drutu.
07:34
Let me show you what that would look like.
144
442000
2000
Zaraz to zademonstruję.
07:36
So, if we take a look, say, at space itself --
145
444000
3000
Oto przestrzeń.
07:39
I can only show, of course, two dimensions on a screen.
146
447000
4000
Mogę pokazać tylko 2 wymiary, ale ktoś z was kiedyś to zmieni.
07:43
Some of you guys will fix that one day,
147
451000
2000
Mogę pokazać tylko 2 wymiary, ale ktoś z was kiedyś to zmieni.
07:45
but anything that's not flat on a screen is a new dimension,
148
453000
2000
Wszystko, co nie jest tu płaskie, to nowy wymiar.
07:47
goes smaller, smaller, smaller,
149
455000
2000
Wszystko, co nie jest tu płaskie, to nowy wymiar.
07:49
and way down in the microscopic depths of space itself,
150
457000
4000
W mikroskopijnych głębinach przestrzeni mogą być dodatkowe,
07:53
this is the idea,
151
461000
1000
W mikroskopijnych głębinach przestrzeni mogą być dodatkowe,
07:54
you could have additional curled up dimensions --
152
462000
2000
zwinięte wymiary, tu w postaci kół.
07:56
here is a little shape of a circle -- so small that we don't see them.
153
464000
3000
zwinięte wymiary, tu w postaci kół.
07:59
But if you were a little ultra microscopic ant walking around,
154
467000
4000
Za małe, by je zobaczyć, ale mikroskopijna mrówka
08:03
you could walk in the big dimensions that we all know about --
155
471000
2000
poruszająca się w dużych wymiarach, czyli po siatce,
08:05
that's like the grid part --
156
473000
2000
poruszająca się w dużych wymiarach, czyli po siatce,
08:07
but you could also access the tiny curled-up dimension
157
475000
3000
miałaby dostęp do wymiarów zwiniętych,
08:10
that's so small that we can't see it with the naked eye
158
478000
2000
których nie wykrywają przyrządy badawcze.
08:12
or even with any of our most refined equipment.
159
480000
3000
których nie wykrywają przyrządy badawcze.
08:15
But deeply tucked into the fabric of space itself,
160
483000
3000
Przestrzeń może kryć więcej wymiarów.
08:18
the idea is there could be more dimensions, as we see there.
161
486000
4000
Przestrzeń może kryć więcej wymiarów.
08:22
Now that's an explanation
162
490000
4000
Tak możemy zrozumieć,
08:26
about how the universe could have more dimensions than the ones that we see.
163
494000
4000
jak mogą istnieć wymiary, których nie widzimy.
08:30
But what about the second question that I asked:
164
498000
3000
Pozostaje drugie pytanie:
08:33
does the theory actually work
165
501000
2000
czy teoria sprawdza się w świecie realnym?
08:35
when you try to apply it to the real world?
166
503000
2000
czy teoria sprawdza się w świecie realnym?
08:37
Well, it turns out that Einstein and Kaluza and many others
167
505000
3000
Einstein, Kaluza i inni, rozwijali ją i próbowali stosować
08:40
worked on trying to refine this framework
168
508000
5000
Einstein, Kaluza i inni, rozwijali ją i próbowali stosować
08:45
and apply it to the physics of the universe
169
513000
3000
w fizyce tamtych czasów.
08:48
as was understood at the time, and, in detail, it didn't work.
170
516000
4000
Nie sprawdzała się w przypadkach szczegółowych.
08:52
In detail, for instance,
171
520000
1000
Nie dało się w jej ramach osiągnąć
08:53
they couldn't get the mass of the electron
172
521000
2000
Nie dało się w jej ramach osiągnąć
08:55
to work out correctly in this theory.
173
523000
2000
właściwej masy elektronu.
08:57
So many people worked on it, but by the '40s, certainly by the '50s,
174
525000
5000
W latach pięćdziesiątych nikt już nie wierzył,
09:02
this strange but very compelling idea
175
530000
4000
że ta intrygująca idea może zjednoczyć prawa fizyki.
09:06
of how to unify the laws of physics had gone away.
176
534000
3000
że ta intrygująca idea może zjednoczyć prawa fizyki.
09:09
Until something wonderful happened in our age.
177
537000
4000
Tak było do niedawna.
09:13
In our era, a new approach to unify the laws of physics
178
541000
4000
W fizyce istnieje nowe podejście.
09:17
is being pursued by physicists such as myself,
179
545000
2000
To teoria superstrun.
09:19
many others around the world,
180
547000
2000
Zajmuje się nią wielu badaczy na całym świecie.
09:21
it's called superstring theory, as you were indicating.
181
549000
3000
Zajmuje się nią wielu badaczy na całym świecie.
09:24
And the wonderful thing is that superstring theory
182
552000
4000
Na pierwszy rzut oka, teoria superstrun
09:28
has nothing to do at first sight with this idea of extra dimensions,
183
556000
4000
nie ma nic wspólnego z dodatkowymi wymiarami,
09:32
but when we study superstring theory,
184
560000
3000
ale w rzeczywistości ta idea pojawia się tu na nowo.
09:35
we find that it resurrects the idea in a sparkling, new form.
185
563000
3000
ale w rzeczywistości ta idea pojawia się tu na nowo.
09:38
So, let me just tell you how that goes.
186
566000
2000
Czym jest teoria superstrun?
09:40
Superstring theory -- what is it?
187
568000
2000
Czym jest teoria superstrun?
09:42
Well, it's a theory that tries to answer the question:
188
570000
2000
To próba odnalezienia podstawowych, niepodzielnych składników
09:44
what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents
189
572000
5000
To próba odnalezienia podstawowych, niepodzielnych składników
09:49
making up everything in the world around us?
190
577000
4000
otaczającego świata.
09:53
The idea is like this.
191
581000
2000
Powiedzmy, że chcemy zbadać budowę świecznika.
09:55
So, imagine we look at a familiar object, just a candle in a holder,
192
583000
5000
Powiedzmy, że chcemy zbadać budowę świecznika.
10:00
and imagine that we want to figure out what it is made of.
193
588000
3000
Powiedzmy, że chcemy zbadać budowę świecznika.
10:03
So we go on a journey deep inside the object and examine the constituents.
194
591000
4000
Zaglądamy do środka, szukamy składników.
10:07
So deep inside -- we all know, you go sufficiently far down, you have atoms.
195
595000
4000
Wiemy, że znajdziemy atomy.
10:11
We also all know that atoms are not the end of the story.
196
599000
3000
Ale to nie koniec.
10:14
They have little electrons that swarm around a central nucleus
197
602000
4000
Elektrony unoszą się wokół jądra, zawierającego protony i neutrony.
10:18
with neutrons and protons.
198
606000
1000
Elektrony unoszą się wokół jądra, zawierającego protony i neutrony.
10:19
Even the neutrons and protons have smaller particles inside of them known as quarks.
199
607000
5000
W neutronach i protonach są kwarki.
10:24
That is where conventional ideas stop.
200
612000
3000
Tu kończy się podejście konwencjonalne
10:27
Here is the new idea of string theory.
201
615000
2000
i zaczyna teoria strun.
10:29
Deep inside any of these particles, there is something else.
202
617000
5000
Wewnątrz tych cząstek jest coś jeszcze.
10:34
This something else is this dancing filament of energy.
203
622000
3000
To tańczące włókno energii.
10:37
It looks like a vibrating string --
204
625000
2000
Przypomina wibrującą strunę, stąd nazwa teorii.
10:39
that's where the idea, string theory comes from.
205
627000
2000
Przypomina wibrującą strunę, stąd nazwa teorii.
10:41
And just like the vibrating strings that you just saw in a cello
206
629000
3000
Jak struny instrumentu, te struny mogą wibrować na różne sposoby.
10:44
can vibrate in different patterns,
207
632000
2000
Jak struny instrumentu, te struny mogą wibrować na różne sposoby.
10:46
these can also vibrate in different patterns.
208
634000
2000
Jak struny instrumentu, te struny mogą wibrować na różne sposoby.
10:48
They don't produce different musical notes.
209
636000
2000
Efektem tego nie są dźwięki, ale cząstki, które tworzą świat.
10:50
Rather, they produce the different particles making up the world around us.
210
638000
4000
Efektem tego nie są dźwięki, ale cząstki, które tworzą świat.
10:54
So if these ideas are correct,
211
642000
1000
Według teorii strun, tak wygląda mikroskopijny wszechświat.
10:55
this is what the ultra-microscopic landscape of the universe looks like.
212
643000
5000
Według teorii strun, tak wygląda mikroskopijny wszechświat.
11:00
It's built up of a huge number
213
648000
2000
To ogromna liczba włókien energii, wibrujących z różnymi częstotliwościami.
11:02
of these little tiny filaments of vibrating energy,
214
650000
4000
To ogromna liczba włókien energii, wibrujących z różnymi częstotliwościami.
11:06
vibrating in different frequencies.
215
654000
2000
To ogromna liczba włókien energii, wibrujących z różnymi częstotliwościami.
11:08
The different frequencies produce the different particles.
216
656000
3000
Różne częstotliwości produkują różne cząstki,
11:11
The different particles are responsible
217
659000
3000
Różne częstotliwości produkują różne cząstki,
11:14
for all the richness in the world around us.
218
662000
3000
odpowiedzialne za całe bogactwo świata.
11:17
And there you see unification,
219
665000
2000
Tu widzimy jednolitość:
11:19
because matter particles, electrons and quarks,
220
667000
3000
Z tego samego budulca powstają cząsteczki materii,
11:22
radiation particles, photons, gravitons, are all built up from one entity.
221
670000
6000
elektrony i kwarki, czy promieniowania - fotony i grawitony.
11:28
So matter and the forces of nature all are put together
222
676000
4000
Wibracja strun odpowiada za wszystkie siły natury.
11:32
under the rubric of vibrating strings.
223
680000
2000
Wibracja strun odpowiada za wszystkie siły natury.
11:34
And that's what we mean by a unified theory.
224
682000
4000
To właśnie jednolita teoria pola.
11:38
Now here is the catch.
225
686000
2000
Ale jest problem.
11:40
When you study the mathematics of string theory,
226
688000
3000
Podstawa matematyczna teorii strun
11:43
you find that it doesn't work
227
691000
2000
nie sprawdza się we wszechświecie trójwymiarowym,
11:45
in a universe that just has three dimensions of space.
228
693000
3000
nie sprawdza się we wszechświecie trójwymiarowym,
11:48
It doesn't work in a universe with four dimensions of space, nor five, nor six.
229
696000
4000
ani we wszechświecie, gdzie przestrzeń ma 4, 5, 6 wymiarów...
11:52
Finally, you can study the equations, and show that it works
230
700000
4000
ani we wszechświecie, gdzie przestrzeń ma 4, 5, 6 wymiarów...
11:56
only in a universe that has 10 dimensions of space
231
704000
4000
...ale dopiero przy 10 wymiarach przestrzeni
12:00
and one dimension of time.
232
708000
2000
i jednym czasu.
12:02
It leads us right back to this idea of Kaluza and Klein --
233
710000
5000
Wracamy do podejścia Kaluzy i Kleina:
12:07
that our world, when appropriately described,
234
715000
3000
opis wszechświata wymaga założenia istnienia dodatkowych wymiarów.
12:10
has more dimensions than the ones that we see.
235
718000
3000
opis wszechświata wymaga założenia istnienia dodatkowych wymiarów.
12:13
Now you might think about that and say, well,
236
721000
3000
Można zapytać:
12:16
OK, you know, if you have extra dimensions, and they're really tightly curled up,
237
724000
3000
Jeśli są dodatkowe, zwinięte wymiary, za małe, by je zobaczyć,
12:19
yeah, perhaps we won't see them, if they're small enough.
238
727000
4000
Jeśli są dodatkowe, zwinięte wymiary, za małe, by je zobaczyć,
12:23
But if there's a little tiny civilization of green people walking around down there,
239
731000
3000
mogą tam mieszkać małe, zielone ludziki.
12:26
and you make them small enough, and we won't see them either. That is true.
240
734000
5000
I tak byśmy ich nie widzieli.
12:31
One of the other predictions of string theory --
241
739000
3000
Teoria strun przewiduje istnienie tych ludzików...
12:34
no, that's not one of the other predictions of string theory.
242
742000
3000
Nie, tylko was nabieram.
12:37
(Laughter)
243
745000
1000
(Śmiech)
12:38
But it raises the question:
244
746000
2000
Ale czy mamy zapomnieć o dodatkowych wymiarach?
12:40
are we just trying to hide away these extra dimensions,
245
748000
2000
Ale czy mamy zapomnieć o dodatkowych wymiarach?
12:42
or do they tell us something about the world?
246
750000
3000
Co da nam ich badanie?
12:45
In the remaining time, I'd like to tell you two features of them.
247
753000
4000
Opowiem teraz o dwóch istotnych ich cechach.
12:49
First is, many of us believe that these extra dimensions
248
757000
4000
Wiele osób uważa, że wymiary te kryją odpowiedź
12:53
hold the answer to what perhaps is the deepest question
249
761000
4000
Wiele osób uważa, że wymiary te kryją odpowiedź
12:57
in theoretical physics, theoretical science.
250
765000
3000
na jedno z największych pytań w fizyce.
13:00
And that question is this: when we look around the world,
251
768000
4000
Znamy około 20 stałych fizycznych,
13:04
as scientists have done for the last hundred years,
252
772000
2000
Znamy około 20 stałych fizycznych,
13:06
there appear to be about 20 numbers that really describe our universe.
253
774000
4000
które opisują wszechświat,
13:10
These are numbers like the mass of the particles,
254
778000
3000
takich jak masa elektronów, kwarków,
13:13
like electrons and quarks, the strength of gravity,
255
781000
2000
siła oddziaływania grawitacyjnego i elektromagnetycznego.
13:15
the strength of the electromagnetic force --
256
783000
2000
siła oddziaływania grawitacyjnego i elektromagnetycznego.
13:17
a list of about 20 numbers
257
785000
2000
To około 20 precyzyjne określonych wartości.
13:19
that have been measured with incredible precision,
258
787000
3000
To około 20 precyzyjne określonych wartości.
13:22
but nobody has an explanation
259
790000
2000
Wiemy, ile wynoszą, ale nie wiemy, dlaczego.
13:24
for why the numbers have the particular values that they do.
260
792000
4000
Wiemy, ile wynoszą, ale nie wiemy, dlaczego.
13:28
Now, does string theory offer an answer?
261
796000
3000
Teoria strun jeszcze tego nie tłumaczy.
13:31
Not yet.
262
799000
1000
Teoria strun jeszcze tego nie tłumaczy.
13:32
But we believe the answer for why those numbers have the values they do
263
800000
4000
Możliwe jednak, że pochodzenie stałych fizycznych
13:36
may rely on the form of the extra dimensions.
264
804000
3000
leży w budowie dodatkowych wymiarów.
13:39
And the wonderful thing is, if those numbers
265
807000
2000
Co ważne, jeżeli zmienilibyśmy te wartości,
13:41
had any other values than the known ones,
266
809000
3000
Co ważne, jeżeli zmienilibyśmy te wartości,
13:44
the universe, as we know it, wouldn't exist.
267
812000
3000
wszechświat przestałby istnieć.
13:47
This is a deep question.
268
815000
1000
To ważne pytanie.
13:48
Why are those numbers so finely tuned
269
816000
2000
To ważne pytanie.
13:50
to allow stars to shine and planets to form,
270
818000
2000
Stałe fizyczne umożliwiają tworzenie się gwiazd, planet.
13:52
when we recognize that if you fiddle with those numbers --
271
820000
3000
Stałe fizyczne umożliwiają tworzenie się gwiazd, planet.
13:55
if I had 20 dials up here
272
823000
2000
Dlaczego prawie każda ich zmiana spowodowałaby zniknięcie wszechświata?
13:57
and I let you come up and fiddle with those numbers,
273
825000
2000
Dlaczego prawie każda ich zmiana spowodowałaby zniknięcie wszechświata?
13:59
almost any fiddling makes the universe disappear.
274
827000
4000
Dlaczego prawie każda ich zmiana spowodowałaby zniknięcie wszechświata?
14:03
So can we explain those 20 numbers?
275
831000
3000
Co określa ich wartości?
14:06
And string theory suggests that those 20 numbers
276
834000
2000
Według teorii strun, mogą one zależeć od dodatkowych wymiarów.
14:08
have to do with the extra dimensions.
277
836000
2000
Według teorii strun, mogą one zależeć od dodatkowych wymiarów.
14:10
Let me show you how.
278
838000
2000
Zobaczmy, jak.
14:12
So when we talk about the extra dimensions in string theory,
279
840000
4000
Inaczej niż u Kaluzy i Kleina, w teorii strun zakładamy
14:16
it's not one extra dimension,
280
844000
2000
istnienie nie jednego, a wielu dodatkowych wymiarów.
14:18
as in the older ideas of Kaluza and Klein.
281
846000
4000
istnienie nie jednego, a wielu dodatkowych wymiarów.
14:22
This is what string theory says about the extra dimensions.
282
850000
3000
Dodatkowe wymiary cechują się skomplikowaną geometrią.
14:25
They have a very rich, intertwined geometry.
283
853000
3000
Dodatkowe wymiary cechują się skomplikowaną geometrią.
14:28
This is an example of something known as a Calabi-Yau shape --
284
856000
4000
Tu widzimy przykład kształtu Calabiego-Yau.
14:32
name isn't all that important.
285
860000
2000
Tu widzimy przykład kształtu Calabiego-Yau.
14:34
But, as you can see,
286
862000
2000
Dodatkowe wymiary składają się w sobie, splatają...
14:36
the extra dimensions fold in on themselves
287
864000
3000
Dodatkowe wymiary składają się w sobie, splatają...
14:39
and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.
288
867000
4000
Mają bardzo interesującą strukturę.
14:43
And the idea is that if this is what the extra dimensions look like,
289
871000
5000
Jeśli tak wyglądają dodatkowe wymiary,
14:48
then the microscopic landscape of our universe all around us
290
876000
4000
w najmniejszej skali wygląda tak też wszechświat.
14:52
would look like this on the tiniest of scales.
291
880000
2000
w najmniejszej skali wygląda tak też wszechświat.
14:54
When you swing your hand,
292
882000
1000
Kiedy machamy ręką, porusza się ona w tych wymiarach,
14:55
you'd be moving around these extra dimensions over and over again,
293
883000
3000
Kiedy machamy ręką, porusza się ona w tych wymiarach,
14:58
but they're so small that we wouldn't know it.
294
886000
2000
choć tego nie czujemy.
15:00
So what is the physical implication, though, relevant to those 20 numbers?
295
888000
3000
Jakie to ma znaczenie w fizyce?
15:03
Consider this. If you look at the instrument, a French horn,
296
891000
3000
W muzyce, wibracje powietrza
15:06
notice that the vibrations of the airstreams
297
894000
3000
zależą od kształtu instrumentu.
15:09
are affected by the shape of the instrument.
298
897000
2000
zależą od kształtu instrumentu.
15:11
Now in string theory,
299
899000
2000
W teorii strun, stałe fizyczne to wynik wibracji strun.
15:13
all the numbers are reflections of the way strings can vibrate.
300
901000
3000
W teorii strun, stałe fizyczne to wynik wibracji strun.
15:16
So just as those airstreams
301
904000
2000
Wibracje powietrza zależą od budowy instrumentu,
15:18
are affected by the twists and turns in the instrument,
302
906000
3000
Wibracje powietrza zależą od budowy instrumentu,
15:21
strings themselves will be affected
303
909000
2000
a geometria przestrzeni wpływa na wibrację będących w niej strun.
15:23
by the vibrational patterns in the geometry within which they are moving.
304
911000
4000
a geometria przestrzeni wpływa na wibrację będących w niej strun.
15:27
So let me bring some strings into the story.
305
915000
2000
Spójrzmy na nie.
15:29
And if you watch these little fellows vibrating around --
306
917000
3000
Na drgania strun wpływa geometria
15:32
they'll be there in a second -- right there,
307
920000
2000
Na drgania strun wpływa geometria
15:34
notice that they way they vibrate is affected
308
922000
2000
dodatkowych wymiarów, w których się znajdują.
15:36
by the geometry of the extra dimensions.
309
924000
2000
dodatkowych wymiarów, w których się znajdują.
15:38
So, if we knew exactly what the extra dimensions look like --
310
926000
3000
Gdybyśmy wiedzieli dokładnie, jak wyglądają te wymiary,
15:41
we don't yet, but if we did --
311
929000
2000
Gdybyśmy wiedzieli dokładnie, jak wyglądają te wymiary,
15:43
we should be able to calculate the allowed notes,
312
931000
3000
moglibyśmy obliczyć możliwe nuty, możliwe drgania.
15:46
the allowed vibrational patterns.
313
934000
2000
moglibyśmy obliczyć możliwe nuty, możliwe drgania.
15:48
And if we could calculate the allowed vibrational patterns,
314
936000
3000
Znajomość ich umożliwiłaby nam z kolei obliczenie 20 stałych.
15:51
we should be able to calculate those 20 numbers.
315
939000
3000
Znajomość ich umożliwiłaby nam z kolei obliczenie 20 stałych.
15:54
And if the answer that we get from our calculations
316
942000
4000
Jeśli wyniki obliczeń
15:58
agrees with the values of those numbers
317
946000
2000
zgadzałyby się z wartościami stałych fizycznych,
16:00
that have been determined
318
948000
2000
do których doszliśmy drogą eksperymentu,
16:02
through detailed and precise experimentation,
319
950000
3000
do których doszliśmy drogą eksperymentu,
16:05
this in many ways would be the first fundamental explanation
320
953000
5000
teoria strun stałaby się pierwszym całkowitym wyjaśnieniem
16:10
for why the structure of the universe is the way it is.
321
958000
5000
znanej struktury wszechświata.
16:15
Now, the second issue that I want to finish up with is:
322
963000
3000
Ale jak potwierdzić istnienie dodatkowych wymiarów?
16:18
how might we test for these extra dimensions more directly?
323
966000
5000
Ale jak potwierdzić istnienie dodatkowych wymiarów?
16:23
Is this just an interesting mathematical structure
324
971000
3000
Na razie są strukturą matematyczną, która może wyjaśnić
16:26
that might be able to explain
325
974000
2000
Na razie są strukturą matematyczną, która może wyjaśnić
16:28
some previously unexplained features of the world,
326
976000
5000
wiele niezrozumiałych dotąd zjawisk,
16:33
or can we actually test for these extra dimensions?
327
981000
3000
ale jak potwierdzić ich istnienie?
16:36
And we think -- and this is, I think, very exciting --
328
984000
2000
W ciągu najbliższych kilku lat pojawią się odpowiednie eksperymenty.
16:38
that in the next five years or so we may be able to test
329
986000
4000
W ciągu najbliższych kilku lat pojawią się odpowiednie eksperymenty.
16:42
for the existence of these extra dimensions.
330
990000
3000
Nie mogę się doczekać!
16:45
Here's how it goes. In CERN, Geneva, Switzerland,
331
993000
4000
W ośrodku CERN w Szwajcarii powstaje
16:49
a machine is being built called the Large Hadron Collider.
332
997000
4000
Wielki Zderzacz Hadronów.
16:53
It's a machine that will send particles around a tunnel,
333
1001000
3000
W nim cząstki podróżujące blisko prędkości światła
16:56
opposite directions, near the speed of light.
334
1004000
2000
W nim cząstki podróżujące blisko prędkości światła
16:58
Every so often those particles will be aimed at each other,
335
1006000
4000
będą czasami zderzać się ze sobą.
17:02
so there's a head-on collision.
336
1010000
2000
Przy wystarczającej energii, pozostałości po kolizji
17:04
The hope is that if the collision has enough energy,
337
1012000
4000
Przy wystarczającej energii, pozostałości po kolizji
17:08
it may eject some of the debris from the collision
338
1016000
3000
mogą zostać wyrzucone z naszych wymiarów w inne.
17:11
from our dimensions, forcing it to enter into the other dimensions.
339
1019000
5000
mogą zostać wyrzucone z naszych wymiarów w inne.
17:16
How would we know it?
340
1024000
2000
Będziemy stanie stwierdzić, że to nastąpiło,
17:18
Well, we'll measure the amount of energy after the collision,
341
1026000
3000
Będziemy stanie stwierdzić, że to nastąpiło,
17:21
compare it to the amount of energy before,
342
1029000
2000
jeśli ilość energii po zderzeniu będzie mniejsza,
17:23
and if there's less energy after the collision than before,
343
1031000
4000
jeśli ilość energii po zderzeniu będzie mniejsza,
17:27
this will be evidence that the energy has drifted away.
344
1035000
2000
niż przed nim.
17:29
And if it drifts away in the right pattern that we can calculate,
345
1037000
3000
Jeśli nastąpi to w zakładany przez nas sposób,
17:32
this will be evidence that the extra dimensions are there.
346
1040000
3000
otrzymamy dowód istnienia dodatkowych wymiarów.
17:35
Let me show you that idea visually.
347
1043000
2000
Zobaczmy, jak to wygląda.
17:37
So, imagine we have a certain kind of particle called a graviton --
348
1045000
3000
Jeśli dodatkowe wymiary istnieją,
17:40
that's the kind of debris we expect to be ejected out,
349
1048000
4000
po zderzeniu może pozostać cząstka zwana grawitonem.
17:44
if the extra dimensions are real.
350
1052000
2000
po zderzeniu może pozostać cząstka zwana grawitonem.
17:46
But here's how the experiment will go.
351
1054000
1000
Najpierw cząstki zderzają się ze sobą.
17:47
You take these particles. You slam them together.
352
1055000
3000
Najpierw cząstki zderzają się ze sobą.
17:50
You slam them together, and if we are right,
353
1058000
2000
Jeśli mamy rację, część energii zderzenia
17:52
some of the energy of that collision
354
1060000
2000
Jeśli mamy rację, część energii zderzenia
17:54
will go into debris that flies off into these extra dimensions.
355
1062000
4000
zmieni się w coś, co wyląduje w innym wymiarze.
17:58
So this is the kind of experiment
356
1066000
2000
Takie eksperymenty pojawią się w ciągu najbliższych lat.
18:00
that we'll be looking at in the next five, seven to 10 years or so.
357
1068000
4000
Takie eksperymenty pojawią się w ciągu najbliższych lat.
18:04
And if this experiment bears fruit,
358
1072000
3000
Jeśli w naszych wymiarach pozostanie
18:07
if we see that kind of particle ejected
359
1075000
3000
mniej energii, niż przed zderzeniem,
18:10
by noticing that there's less energy in our dimensions
360
1078000
3000
czyli nastąpi wyrzut cząstki,
18:13
than when we began,
361
1081000
2000
będzie to dowód istnienia wymiarów dodatkowych.
18:15
this will show that the extra dimensions are real.
362
1083000
3000
będzie to dowód istnienia wymiarów dodatkowych.
18:18
And to me this is a really remarkable story,
363
1086000
3000
Ważny moment w fizyce,
18:21
and a remarkable opportunity. Going back to Newton with absolute space --
364
1089000
4000
oraz ukoronowanie fascynującej mnie historii.
18:25
didn't provide anything but an arena, a stage
365
1093000
2000
Przestrzeń absolutna Newtona była sceną dla zjawisk wszechświata.
18:27
in which the events of the universe take place.
366
1095000
2000
Przestrzeń absolutna Newtona była sceną dla zjawisk wszechświata.
18:29
Einstein comes along and says,
367
1097000
2000
Przestrzeń i czas Einsteina mogą się zaginać, z czego wynika grawitacja.
18:31
well, space and time can warp and curve -- that's what gravity is.
368
1099000
3000
Przestrzeń i czas Einsteina mogą się zaginać, z czego wynika grawitacja.
18:34
And now string theory comes along and says,
369
1102000
4000
W końcu teoria strun ujmuje w jedno
18:38
yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,
370
1106000
3000
grawitację, mechanikę kwantową, oddziaływanie elektromagnetyczne...
18:41
all together in one package,
371
1109000
2000
grawitację, mechanikę kwantową, oddziaływanie elektromagnetyczne...
18:43
but only if the universe has more dimensions than the ones that we see.
372
1111000
4000
Ale nie wystarczają jej wymiary, które widzimy.
18:47
And this is an experiment that may test for them in our lifetime.
373
1115000
5000
A niedługo pewne eksperymenty mogą potwierdzić ich istnienie.
18:52
Amazing possibility.
374
1120000
2000
To niesamowita perspektywa!
18:54
Thank you very much.
375
1122000
2000
Dziękuję bardzo.
18:56
(Applause)
376
1124000
7000
(Brawa)
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