TEDxBerlin
James Beacham: How we explore unanswered questions in physics
Джеймс Бичем: Исследование неразрешённых вопросов в физике
Filmed:
Readability: 4.5
1,572,345 views
Джеймс Бичем ищет ответы на самые важные открытые вопросы физики с помощью крупнейшего из когда-либо проводимых экспериментов — Большого адронного коллайдера ЦЕРН. В этом весёлом и доходчивом выступлении о том, как делается наука, Бичем отправляется с нами в путешествие через дополнительные измерения в поисках неоткрытых фундаментальных частиц (и объяснения тайн гравитации) и подробно описывает продолжение исследований.
James Beacham - Experimental particle physicist
James Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider. Full bio
James Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:13
There is something about physics
0
1087
4185
Кое-что в физике
00:17
that has been really bothering me
since I was a little kid.
since I was a little kid.
1
5296
4000
не давало мне покоя с самого детства.
00:23
And it's related to a question
2
11010
1809
Речь идёт о вопросе,
00:24
that scientists have been asking
for almost 100 years,
for almost 100 years,
3
12843
3244
которым учёные задаются почти 100 лет
00:28
with no answer.
4
16111
1169
и не получают ответа.
00:31
How do the smallest things in nature,
5
19108
3010
Как мельчайшие природные объекты,
00:34
the particles of the quantum world,
6
22142
2153
частицы квантового мира,
00:36
match up with the largest
things in nature --
things in nature --
7
24319
3031
соотносятся с крупнейшими
объектами в природе —
объектами в природе —
00:39
planets and stars and galaxies
held together by gravity?
held together by gravity?
8
27374
3247
планетами, звёздами и галактиками,
которые удерживает гравитация?
которые удерживает гравитация?
00:43
As a kid, I would puzzle
over questions just like this.
over questions just like this.
9
31250
2773
В детстве я ломал голову
над подобными вопросами,
над подобными вопросами,
00:46
I would fiddle around
with microscopes and electromagnets,
with microscopes and electromagnets,
10
34047
2892
возился с микроскопами и электромагнитами,
00:48
and I would read
about the forces of the small
about the forces of the small
11
36963
2195
читал о слабых взаимодействиях
00:51
and about quantum mechanics
12
39182
1334
и квантовой механике.
00:52
and I would marvel at how well
that description matched up
that description matched up
13
40540
3564
Я изумлялся, как прекрасно
это описание соответствовало
это описание соответствовало
00:56
to our observation.
14
44128
1170
нашим наблюдениям.
Я смотрел на звёзды и читал о том,
00:58
Then I would look at the stars,
15
46220
1583
00:59
and I would read about how well
we understand gravity,
we understand gravity,
16
47827
2524
насколько хорошо мы понимаем гравитацию;
уверенно полагал,
что должен быть изящный способ
что должен быть изящный способ
01:02
and I would think surely,
there must be some elegant way
there must be some elegant way
17
50375
3350
01:05
that these two systems match up.
18
53749
2645
объединить эти две системы.
01:09
But there's not.
19
57021
1401
Однако это не так.
01:11
And the books would say,
20
59673
1160
В книгах говорилось,
01:12
yeah, we understand a lot
about these two realms separately,
about these two realms separately,
21
60857
3183
что мы многое понимаем в каждой
из этих систем по отдельности,
из этих систем по отдельности,
01:16
but when we try to link
them mathematically,
them mathematically,
22
64064
2610
но при попытке связать их математически
01:18
everything breaks.
23
66698
1330
всё рушится.
01:20
And for 100 years,
24
68674
1310
В течение 100 лет
01:22
none of our ideas as to how to solve
this basically physics disaster,
this basically physics disaster,
25
70008
5028
ни одна из наших идей решения
этой главной физической катастрофы
этой главной физической катастрофы
01:27
has ever been supported by evidence.
26
75060
1814
не была подкреплена доказательствами.
01:30
And to little old me --
27
78271
1654
Для меня прежнего —
маленького любопытного скептика Джеймса —
01:31
little, curious, skeptical James --
28
79949
1810
этот ответ был в высшей степени
неудовлетворительным.
неудовлетворительным.
01:33
this was a supremely unsatisfying answer.
29
81783
2868
01:38
So, I'm still a skeptical little kid.
30
86011
2233
Так что я всё тот же малыш-скептик.
01:40
Flash-forward now
to December of 2015,
to December of 2015,
31
88268
3810
Теперь перенесёмся в декабрь 2015 года,
01:45
when I found myself smack in the middle
32
93029
2474
когда я в непосредственной
близости наблюдал,
близости наблюдал,
01:47
of the physics world
being flipped on its head.
being flipped on its head.
33
95527
2940
как мир физики
переворачивается с ног на голову.
переворачивается с ног на голову.
01:51
It all started when we at CERN
saw something intriguing in our data:
saw something intriguing in our data:
34
99999
3320
Дело в том, что мы в ЦЕРН увидели
нечто занимательное в наших данных:
нечто занимательное в наших данных:
01:55
a hint of a new particle,
35
103343
2274
намёк на новую частицу,
01:57
an inkling of a possibly extraordinary
answer to this question.
answer to this question.
36
105641
4216
которая может стать исключительным
ответом на этот вопрос.
ответом на этот вопрос.
02:03
So I'm still a skeptical
little kid, I think,
little kid, I think,
37
111777
2127
Оставаясь ребёнком-скептиком,
02:05
but I'm also now a particle hunter.
38
113928
2133
я также являюсь охотником на частицы.
02:08
I am a physicist at CERN's
Large Hadron Collider,
Large Hadron Collider,
39
116085
3463
Я физик, работающий в ЦЕРН
с Большим адронным коллайдером —
с Большим адронным коллайдером —
02:11
the largest science
experiment ever mounted.
experiment ever mounted.
40
119572
3471
крупнейшим научным экспериментом
из когда-либо построенных.
из когда-либо построенных.
02:15
It's a 27-kilometer tunnel
on the border of France and Switzerland
on the border of France and Switzerland
41
123877
3535
Это 27-километровый тоннель
на границе Франции и Швейцарии,
на границе Франции и Швейцарии,
02:19
buried 100 meters underground.
42
127436
1850
расположенный на глубине 100 метров.
02:21
And in this tunnel,
43
129310
1154
В этом тоннеле
02:22
we use superconducting magnets
colder than outer space
colder than outer space
44
130488
3953
мы используем сверхпроводящие магниты,
которые холоднее
космического пространства,
космического пространства,
02:26
to accelerate protons
to almost the speed of light
to almost the speed of light
45
134465
3061
чтобы разогнать протоны
почти до скорости света
почти до скорости света
02:29
and slam them into each other
millions of times per second,
millions of times per second,
46
137550
3877
и заставить их сталкиваться друг с другом
миллионы раз в секунду.
миллионы раз в секунду.
02:33
collecting the debris of these collisions
47
141451
2826
Затем мы собираем осколки
от этих столкновений
от этих столкновений
02:36
to search for new, undiscovered
fundamental particles.
fundamental particles.
48
144301
3971
для поиска новых, неоткрытых
фундаментальных частиц.
фундаментальных частиц.
02:40
Its design and construction
took decades of work
took decades of work
49
148727
2464
Тысячи физиков со всего мира
десятки лет трудились
десятки лет трудились
02:43
by thousands of physicists
from around the globe,
from around the globe,
50
151215
3032
над его разработкой и строительством.
02:46
and in the summer of 2015,
51
154271
2541
Летом 2015 года
02:48
we had been working tirelessly
to switch on the LHC
to switch on the LHC
52
156836
3424
мы работали без устали, чтобы включить БАК
02:52
at the highest energy that humans
have ever used in a collider experiment.
have ever used in a collider experiment.
53
160284
4467
на самой высокой в истории
работы с коллайдерами мощности.
работы с коллайдерами мощности.
02:57
Now, higher energy is important
54
165735
2523
Высокая мощность важна,
03:00
because for particles,
there is an equivalence
there is an equivalence
55
168282
2187
потому что для частиц
существует равнозначность
существует равнозначность
03:02
between energy and particle mass,
56
170493
2201
между энергией и массой частицы,
03:04
and mass is just a number
put there by nature.
put there by nature.
57
172718
2461
а масса является лишь числом,
присвоенным природой.
присвоенным природой.
Чтобы открыть новые частицы,
03:08
To discover new particles,
58
176068
1318
необходимо достигнуть этих бо́льших чисел.
03:09
we need to reach these bigger numbers.
59
177410
2122
Для этого мы построили коллайдер,
который быстрее и мощнее предшественников,
который быстрее и мощнее предшественников,
03:11
And to do that, we have to build
a bigger, higher energy collider,
a bigger, higher energy collider,
60
179556
3254
03:14
and the biggest, highest
energy collider in the world
energy collider in the world
61
182834
2565
и теперь крупнейшим
и мощнейшим коллайдером в мире
и мощнейшим коллайдером в мире
03:17
is the Large Hadron Collider.
62
185423
1466
является Большой адронный коллайдер.
03:20
And then, we collide protons
quadrillions of times,
quadrillions of times,
63
188271
4899
Там мы сталкиваем
протоны квадриллионы раз
протоны квадриллионы раз
03:25
and we collect this data very slowly,
over months and months.
over months and months.
64
193194
4284
и очень медленно, в течение
нескольких месяцев, собираем данные.
нескольких месяцев, собираем данные.
03:30
And then new particles might show up
in our data as bumps --
in our data as bumps --
65
198813
4335
Новые частицы могут появиться в данных
в виде неровностей —
в виде неровностей —
03:35
slight deviations from what you expect,
66
203172
2445
небольших отклонений от ожидаемых данных,
03:37
little clusters of data points
that make a smooth line not so smooth.
that make a smooth line not so smooth.
67
205641
3967
маленьких кластеров, из-за которых
линия становится менее плавной.
линия становится менее плавной.
03:42
For example, this bump,
68
210379
1721
Например, эта неровность:
03:45
after months of data-taking in 2012,
69
213010
2533
после месяцев сбора данных в 2012 году
03:47
led to the discovery
of the Higgs particle --
of the Higgs particle --
70
215567
2129
она привела к обнаружению частицы Хиггса —
03:49
the Higgs boson --
71
217720
1205
бозона Хиггса —
03:50
and to a Nobel Prize
for the confirmation of its existence.
for the confirmation of its existence.
72
218949
3365
и к Нобелевской премии
за подтверждение его существования.
за подтверждение его существования.
03:55
This jump up in energy in 2015
73
223972
3558
Этот энергетический скачок в 2015 году
04:00
represented the best chance
that we as a species had ever had
that we as a species had ever had
74
228628
3292
предоставил лучшую
в истории человечества возможность
в истории человечества возможность
04:03
of discovering new particles --
75
231944
1477
для открытия новых частиц —
04:05
new answers to these
long-standing questions,
long-standing questions,
76
233445
2112
это новый ответ на давние вопросы,
04:07
because it was almost
twice as much energy as we used
twice as much energy as we used
77
235581
3097
потому что нынешняя мощность
почти в два раза больше той,
почти в два раза больше той,
04:10
when we discovered the Higgs boson.
78
238702
1922
на которой был открыт бозон Хиггса.
04:12
Many of my colleagues had been working
their entire careers for this moment,
their entire careers for this moment,
79
240648
3741
Многие мои коллеги посвятили этому моменту
всю свою карьеру, и, если честно,
всю свою карьеру, и, если честно,
04:16
and frankly, to little curious me,
80
244413
2076
для меня — любопытного малыша —
это был момент, которого я ждал всю жизнь.
04:18
this was the moment
I'd been waiting for my entire life.
I'd been waiting for my entire life.
81
246513
2910
04:21
So 2015 was go time.
82
249447
1731
Итак, в 2015 году пришла пора действовать.
04:24
So June 2015,
83
252654
2210
В июне 2015 года
04:27
the LHC is switched back on.
84
255722
2659
БАК снова запустили.
04:31
My colleagues and I held our breath
and bit our fingernails,
and bit our fingernails,
85
259040
2877
Я вместе с коллегами
затаил дыхание и кусал ногти,
затаил дыхание и кусал ногти,
04:33
and then finally we saw
the first proton collisions
the first proton collisions
86
261941
2511
а затем мы увидели первое
столкновение протонов,
столкновение протонов,
04:36
at this highest energy ever.
87
264476
1956
на крупнейшей в истории мощности.
04:38
Applause, champagne, celebration.
88
266456
2076
Аплодисменты, шампанское, празднование.
04:40
This was a milestone for science,
89
268556
3596
Это было важным событием для науки,
04:44
and we had no idea what we would find
in this brand-new data.
in this brand-new data.
90
272176
4622
и мы понятия не имели,
что обнаружим в новейших данных.
что обнаружим в новейших данных.
04:51
And then a few weeks later,
we found a bump.
we found a bump.
91
279990
2178
Через несколько недель
мы обнаружили неровность.
мы обнаружили неровность.
04:56
It wasn't a very big bump,
92
284192
1676
Она была не очень большой,
04:58
but it was big enough to make
you raise your eyebrow.
you raise your eyebrow.
93
286952
2512
но достаточной, чтобы заинтересовать нас.
По 10-балльной шкале удивительности,
05:01
But on a scale of one to 10
for eyebrow raises,
for eyebrow raises,
94
289488
2251
где 10 означает открытие новой частицы,
05:03
if 10 indicates that you've
discovered a new particle,
discovered a new particle,
95
291763
2610
наше событие тянет на четвёрочку.
05:06
this eyebrow raise is about a four.
96
294397
1727
(Смех)
05:08
(Laughter)
97
296148
1150
05:10
I spent hours, days, weeks
in secret meetings,
in secret meetings,
98
298432
5211
Я провёл часы, дни, недели
на секретных собраниях,
на секретных собраниях,
05:15
arguing with my colleagues
over this little bump,
over this little bump,
99
303667
2360
споря с коллегами по поводу
маленькой неровности,
маленькой неровности,
05:18
poking and prodding it with our most
ruthless experimental sticks
ruthless experimental sticks
100
306051
3236
подвергая её самым жёстким экспериментам,
05:21
to see if it would withstand scrutiny.
101
309311
1977
чтобы выяснить, выдержит ли она критику.
05:23
But even after months
of working feverishly --
of working feverishly --
102
311988
3461
Однако после месяцев лихорадочной работы,
05:27
sleeping in our offices
and not going home,
and not going home,
103
315473
2432
когда мы не выбирались домой
и спали в офисах,
и спали в офисах,
05:29
candy bars for dinner,
104
317929
2077
ужинали шоколадными батончиками
05:32
coffee by the bucketful --
105
320030
1570
и вёдрами глушили кофе —
05:33
physicists are machines
for turning coffee into diagrams --
for turning coffee into diagrams --
106
321624
4243
физики являются машинами
по преобразованию кофе в диаграммы —
по преобразованию кофе в диаграммы —
05:37
(Laughter)
107
325891
1399
(Смех)
05:39
This little bump would not go away.
108
327314
2536
эта маленькая неровность не исчезла.
05:42
So after a few months,
109
330704
2138
Так что через несколько месяцев
05:44
we presented our little bump to the world
with a very clear message:
with a very clear message:
110
332866
3710
мы представили её миру и ясно дали понять:
эта неровность интересная,
но неоднозначная,
но неоднозначная,
05:49
this little bump is interesting
but it's not definitive,
but it's not definitive,
111
337457
2711
05:52
so let's keep an eye on it
as we take more data.
as we take more data.
112
340192
3329
поэтому давайте понаблюдаем за ней,
пока не получим больше данных.
пока не получим больше данных.
05:55
So we were trying to be
extremely cool about it.
extremely cool about it.
113
343872
2291
Мы старались вести себя
предельно спокойно.
предельно спокойно.
05:59
And the world ran with it anyway.
114
347463
2188
В любом случае новость облетела весь мир.
06:02
The news loved it.
115
350383
1632
СМИ она очень понравилась.
06:04
People said it reminded
them of the little bump
them of the little bump
116
352735
2555
Людям это напомнило небольшую неровность,
06:07
that was shown on the way
toward the Higgs boson discovery.
toward the Higgs boson discovery.
117
355314
3423
которую представили
перед открытием бозона Хиггса.
перед открытием бозона Хиггса.
06:10
Better than that,
my theorist colleagues --
my theorist colleagues --
118
358761
3128
Более того, мои коллеги-теоретики —
06:14
I love my theorist colleagues --
119
362548
2317
я их просто обожаю —
06:16
my theorist colleagues wrote
500 papers about this little bump.
500 papers about this little bump.
120
364889
3612
написали 500 научных статей
об этой маленькой неровности.
об этой маленькой неровности.
06:20
(Laughter)
121
368525
1455
(Смех)
06:22
The world of particle physics
had been flipped on its head.
had been flipped on its head.
122
370574
3966
Мир физики элементарных частиц
перевернулся с ног на голову.
перевернулся с ног на голову.
06:27
But what was it about this particular bump
123
375745
4242
Но что же в этой маленькой неровности
06:32
that caused thousands of physicists
to collectively lose their cool?
to collectively lose their cool?
124
380011
4090
заставило тысячи физиков
потерять самообладание?
потерять самообладание?
06:37
This little bump was unique.
125
385596
1436
Она была уникальной
06:40
This little bump indicated
126
388198
1369
и указывала на то,
06:41
that we were seeing an unexpectedly
large number of collisions
large number of collisions
127
389591
3022
что мы наблюдали неожиданно большое
число столкновений,
число столкновений,
06:44
whose debris consisted
of only two photons,
of only two photons,
128
392637
3331
осколки которых состояли
лишь из двух фотонов —
лишь из двух фотонов —
06:47
two particles of light.
129
395992
1244
двух частиц света.
06:49
And that's rare.
130
397260
1237
А это редкость.
06:51
Particle collisions are not
like automobile collisions.
like automobile collisions.
131
399069
2620
Cоударение частиц не похоже
на столкновение автомобилей.
на столкновение автомобилей.
06:53
They have different rules.
132
401713
1519
У них разные правила.
06:55
When two particles collide
at almost the speed of light,
at almost the speed of light,
133
403256
2650
Столкновение двух частиц почти на скорости
света переносит их в квантовый мир.
света переносит их в квантовый мир.
06:57
the quantum world takes over.
134
405930
1421
06:59
And in the quantum world,
135
407375
1260
И в квантовом мире
эти две частицы могут
быстро создать новую частицу,
быстро создать новую частицу,
07:00
these two particles
can briefly create a new particle
can briefly create a new particle
136
408659
3193
07:03
that lives for a tiny fraction of a second
137
411876
2780
которая живёт крошечную
долю секунды перед распадом
долю секунды перед распадом
07:06
before splitting into other particles
that hit our detector.
that hit our detector.
138
414680
2881
на другие частицы,
которые улавливает наш датчик.
которые улавливает наш датчик.
Представьте, что при столкновении
две машины исчезают,
две машины исчезают,
07:09
Imagine a car collision
where the two cars vanish upon impact,
where the two cars vanish upon impact,
139
417585
3405
07:13
a bicycle appears in their place --
140
421014
2269
а на их месте возникает велосипед.
07:15
(Laughter)
141
423307
1071
(Смех)
07:16
And then that bicycle explodes
into two skateboards,
into two skateboards,
142
424402
2461
А затем велосипед
распадается на два скейтборда,
распадается на два скейтборда,
07:18
which hit our detector.
143
426887
1181
врезающиеся в датчики.
07:20
(Laughter)
144
428092
1379
(Смех)
07:21
Hopefully, not literally.
145
429495
1953
Надеюсь, не в буквальном смысле.
07:23
They're very expensive.
146
431472
1342
Датчики очень дорогие.
07:26
Events where only two photons
hit out detector are very rare.
hit out detector are very rare.
147
434191
3748
Случаи, когда детектор фиксирует
лишь два фотона, очень редки.
лишь два фотона, очень редки.
07:29
And because of the special
quantum properties of photons,
quantum properties of photons,
148
437963
3722
Из-за особых квантовых свойств фотонов
07:33
there's a very small number
of possible new particles --
of possible new particles --
149
441709
3788
существует очень мало вариантов
потенциальных новых частиц —
потенциальных новых частиц —
07:37
these mythical bicycles --
150
445521
1497
мифических велосипедов, —
07:39
that can give birth to only two photons.
151
447042
2243
которые могут породить лишь два фотона.
07:41
But one of these options is huge,
152
449812
2836
Но один из этих вариантов грандиозный,
07:44
and it has to do with
that long-standing question
that long-standing question
153
452672
2836
он связан с давним вопросом о гравитации,
который волновал меня с самого детства.
07:47
that bothered me as a tiny little kid,
154
455532
2522
07:50
about gravity.
155
458078
1360
07:53
Gravity may seem super strong to you,
156
461946
2672
Гравитация может показаться
вам очень сильной,
вам очень сильной,
07:56
but it's actually crazily weak
compared to the other forces of nature.
compared to the other forces of nature.
157
464642
4100
однако она гораздо слабее
других сил природы.
других сил природы.
08:00
I can briefly beat gravity when I jump,
158
468766
2631
Я могу ненадолго преодолеть гравитацию
во время прыжка,
во время прыжка,
08:04
but I can't pick a proton out of my hand.
159
472390
2843
но не могу вынуть протон из своей руки.
08:08
The strength of gravity compared
to the other forces of nature?
to the other forces of nature?
160
476463
3216
Какова сила гравитации по сравнению
с другими силами природы?
с другими силами природы?
08:12
It's 10 to the minus 39.
161
480480
2190
Десять в минус тридцать девятой степени.
08:14
That's a decimal with 39 zeros after it.
162
482694
2537
Это десятичное число,
за которым следуют 39 нулей.
за которым следуют 39 нулей.
08:17
Worse than that,
163
485255
1157
Кроме того,
08:18
all of the other known forces of nature
are perfectly described
are perfectly described
164
486436
3027
все другие известные
силы природы прекрасно характеризует
силы природы прекрасно характеризует
08:21
by this thing we call the Standard Model,
165
489487
2037
так называемая Стандартная модель,
08:23
which is our current best description
of nature at its smallest scales,
of nature at its smallest scales,
166
491548
3435
которая сейчас является лучшим описанием
мельчайших объектов природы,
мельчайших объектов природы,
08:27
and quite frankly,
167
495007
1156
и, честно говоря,
одним из самых успешных
достижений человечества —
достижений человечества —
08:28
one of the most successful
achievements of humankind --
achievements of humankind --
168
496187
4177
всё портит гравитация,
08:32
except for gravity, which is absent
from the Standard Model.
from the Standard Model.
169
500388
4012
которая отсутствует в Стандартной модели.
08:36
It's crazy.
170
504424
1150
Сумасшествие.
08:38
It's almost as though most
of gravity has gone missing.
of gravity has gone missing.
171
506046
3100
Словно бо́льшая часть гравитации
пропала без вести.
пропала без вести.
08:42
We feel a little bit of it,
172
510394
1667
Мы слегка ощущаем её,
08:44
but where's the rest of it?
173
512085
1676
но где всё остальное?
08:45
No one knows.
174
513785
1282
Никто не знает.
08:48
But one theoretical explanation
proposes a wild solution.
proposes a wild solution.
175
516003
4403
Однако есть теоретическое объяснение,
которое предлагает безумное решение.
которое предлагает безумное решение.
08:54
You and I --
176
522120
1339
Я и вы —
08:55
even you in the back --
177
523483
1578
даже сидящие в конце зала —
08:57
we live in three dimensions of space.
178
525085
2145
живём в трёх измерениях.
08:59
I hope that's a
non-controversial statement.
non-controversial statement.
179
527254
2557
Надеюсь, это неоспоримое заявление.
09:01
(Laughter)
180
529835
1829
(Смех)
09:03
All of the known particles also live
in three dimensions of space.
in three dimensions of space.
181
531688
3438
Все известные частицы также существуют
в трёх измерениях пространства.
в трёх измерениях пространства.
09:07
In fact, a particle is just another name
182
535150
2190
По сути, «частица» —
09:09
for an excitation
in a three-dimensional field;
in a three-dimensional field;
183
537364
3009
это лишь синоним возбуждения
в трёхмерном пространстве;
в трёхмерном пространстве;
09:12
a localized wobbling in space.
184
540397
1920
локализованное колебание в пространстве.
09:15
More importantly, all the math
that we use to describe all this stuff
that we use to describe all this stuff
185
543288
3529
Куда важнее, что математика,
с помощью которой мы всё это описываем,
с помощью которой мы всё это описываем,
09:18
assumes that there are only
three dimensions of space.
three dimensions of space.
186
546841
3073
предполагает существование
лишь трёх измерений пространства.
лишь трёх измерений пространства.
09:21
But math is math, and we can play
around with our math however we want.
around with our math however we want.
187
549938
3381
Но это ведь математика, и мы можем
играть с ней, как пожелаем.
играть с ней, как пожелаем.
Люди забавлялись с дополнительными
измерениями пространства
измерениями пространства
09:25
And people have been playing around
with extra dimensions of space
with extra dimensions of space
188
553343
3166
долгое время,
09:28
for a very long time,
189
556533
1155
но это всегда было абстрактной
математической концепцией.
математической концепцией.
09:29
but it's always been an abstract
mathematical concept.
mathematical concept.
190
557712
2585
09:32
I mean, just look around you --
you at the back, look around --
you at the back, look around --
191
560321
3172
Все вы, оглянитесь:
09:35
there's clearly only
three dimensions of space.
three dimensions of space.
192
563517
2281
несомненно, существует только три
измерения пространства.
измерения пространства.
09:38
But what if that's not true?
193
566954
1559
Но что, если это не правда?
09:42
What if the missing gravity is leaking
into an extra-spatial dimension
into an extra-spatial dimension
194
570109
6255
Что, если часть гравитации
просачивается в дополнительное
пространственное измерение,
пространственное измерение,
09:48
that's invisible to you and I?
195
576388
1956
которое невидимо для нас с вами?
09:51
What if gravity is just as strong
as the other forces
as the other forces
196
579355
3094
Что, если бы вы смогли заглянуть
в это дополнительное измерение
в это дополнительное измерение
09:54
if you were to view it in this
extra-spatial dimension,
extra-spatial dimension,
197
582473
3141
и обнаружить, что гравитация
не слабее других сил,
не слабее других сил,
09:57
and what you and I experience
is a tiny slice of gravity
is a tiny slice of gravity
198
585638
2900
а слабой она кажется
только потому, что на нас воздействует
только потому, что на нас воздействует
10:00
make it seem very weak?
199
588562
1897
лишь малая её часть?
10:04
If this were true,
200
592158
1175
Будь это правдой,
10:05
we would have to expand
our Standard Model of particles
our Standard Model of particles
201
593357
2748
нам пришлось бы расширить
Стандартную модель частиц,
Стандартную модель частиц,
10:08
to include an extra particle,
a hyperdimensional particle of gravity,
a hyperdimensional particle of gravity,
202
596129
4086
чтобы включить дополнительную,
гиперпространственную частицу гравитации,
гиперпространственную частицу гравитации,
10:12
a special graviton that lives
in extra-spatial dimensions.
in extra-spatial dimensions.
203
600239
2995
особый гравитон, существующий
в дополнительных измерениях.
в дополнительных измерениях.
10:15
I see the looks on your faces.
204
603258
1465
Я вижу, что выражают ваши лица.
10:16
You should be asking me the question,
205
604747
1819
Вам следует спросить меня:
«Каким образом мы проверим эту безумную
научно-фантастическую идею,
научно-фантастическую идею,
10:18
"How in the world are we going to test
this crazy, science fiction idea,
this crazy, science fiction idea,
206
606590
3644
10:22
stuck as we are in three dimensions?"
207
610258
2491
если мы застряли в трёх измерениях?»
10:24
The way we always do,
208
612773
1282
Так же, как и всегда —
столкнём два протона
10:26
by slamming together two protons --
209
614079
2139
10:28
(Laughter)
210
616242
1152
(Смех)
10:29
Hard enough that
the collision reverberates
the collision reverberates
211
617418
2564
с такой силой, что столкновение отразится
10:32
into any extra-spatial dimensions
that might be there,
that might be there,
212
620006
2691
в любом дополнительном
пространственном измерении,
пространственном измерении,
на мгновение создав этот
гиперспространственный гравитон,
гиперспространственный гравитон,
10:34
momentarily creating
this hyperdimensional graviton
this hyperdimensional graviton
213
622721
2599
10:37
that then snaps back
into the three dimensions of the LHC
into the three dimensions of the LHC
214
625344
4380
который затем снова защёлкнется
в трёх измерениях БАК
в трёх измерениях БАК
10:41
and spits off two photons,
215
629748
1822
и оставит два фотона,
10:44
two particles of light.
216
632278
1338
две частицы света.
10:47
And this hypothetical,
extra-dimensional graviton
extra-dimensional graviton
217
635417
2910
Этот гипотетический
межпространственный гравитон
межпространственный гравитон
10:50
is one of the only possible,
hypothetical new particles
hypothetical new particles
218
638351
3707
является одной из немногих возможных
гипотетических новых частиц,
гипотетических новых частиц,
10:54
that has the special quantum properties
219
642082
2135
обладающих особыми квантовыми свойствами,
10:56
that could give birth to our little,
two-photon bump.
two-photon bump.
220
644241
4236
которые могут породить нашу маленькую
неровность из двух фотонов.
неровность из двух фотонов.
11:02
So, the possibility of explaining
the mysteries of gravity
the mysteries of gravity
221
650000
5820
Итак, перед нами появилась перспектива
объяснения тайн гравитации
объяснения тайн гравитации
11:07
and of discovering extra
dimensions of space --
dimensions of space --
222
655844
3498
и открытия дополнительных
измерений пространства —
измерений пространства —
11:11
perhaps now you get a sense
223
659366
1592
возможно, теперь вы понимаете,
11:12
as to why thousands of physics geeks
collectively lost their cool
collectively lost their cool
224
660982
4124
почему тысячи помешанных на работе физиков
потеряли самообладание перед этой
потеряли самообладание перед этой
11:17
over our little, two-photon bump.
225
665130
1882
маленькой 2-фотонной неровностью.
11:19
A discovery of this type
would rewrite the textbooks.
would rewrite the textbooks.
226
667036
2900
Подобное открытие
заставит переписать учебники.
заставит переписать учебники.
11:22
But remember,
227
670739
1152
Но помните сообщение
11:23
the message from us experimentalists
228
671915
1724
от нас, экспериментаторов,
которые постоянно этим занимаются:
11:25
that actually were doing
this work at the time,
this work at the time,
229
673663
2239
нужно больше данных.
11:27
was very clear:
230
675926
1154
11:29
we need more data.
231
677104
1174
11:30
With more data,
232
678302
1519
Большое число данных
11:31
the little bump will either turn into
a nice, crisp Nobel Prize --
a nice, crisp Nobel Prize --
233
679845
4024
может либо превратить маленькую неровность
в новенькую Нобелевскую премию,
в новенькую Нобелевскую премию,
11:35
(Laughter)
234
683893
1760
(Смех)
11:37
Or the extra data will fill in
the space around the bump
the space around the bump
235
685677
2964
либо заполнить пространство
вокруг этой неровности
вокруг этой неровности
11:40
and turn it into a nice, smooth line.
236
688665
1866
и вернуть линии плавность.
11:43
So we took more data,
237
691515
1218
Поэтому мы собрали в 5 раз больше данных,
11:44
and with five times the data,
several months later,
several months later,
238
692757
2577
и спустя несколько месяцев
11:47
our little bump
239
695358
1690
наша маленькая неровность
11:49
turned into a smooth line.
240
697072
2348
превратилась в плавную линию.
11:55
The news reported on a "huge
disappointment," on "faded hopes,"
disappointment," on "faded hopes,"
241
703217
3484
В новостях сообщили
об «огромном разочаровании»,
об «огромном разочаровании»,
11:58
and on particle physicists "being sad."
242
706725
2510
о «потере надежды»
и «опечаленных» ядерных физиках.
и «опечаленных» ядерных физиках.
12:01
Given the tone of the coverage,
243
709259
1811
После таких заявлений
12:03
you'd think that we had decided
to shut down the LHC and go home.
to shut down the LHC and go home.
244
711094
3488
можно подумать, что мы решили
закрыть БАК и разойтись по домам.
закрыть БАК и разойтись по домам.
12:06
(Laughter)
245
714606
1150
(Смех)
12:08
But that's not what we did.
246
716628
1603
Однако мы этого не сделали.
12:13
But why not?
247
721057
2014
Но почему нет?
12:16
I mean, if I didn't discover
a particle -- and I didn't --
a particle -- and I didn't --
248
724475
2845
Ведь если я не открыл частицу,
12:20
if I didn't discover a particle,
why am I here talking to you?
why am I here talking to you?
249
728209
3029
почему я сейчас выступаю перед вами?
Почему я не пошёл домой,
12:23
Why didn't I just hang my head in shame
250
731262
2437
понурив голову?
12:25
and go home?
251
733723
1224
12:31
Particle physicists are explorers.
252
739169
3351
Ядерные физики являются исследователями.
12:35
And very much of what we do
is cartography.
is cartography.
253
743421
2952
В основном мы занимаемся картографией.
Позвольте мне сказать следующее:
забудьте о БАК на секунду.
забудьте о БАК на секунду.
12:39
Let me put it this way: forget
about the LHC for a second.
about the LHC for a second.
254
747468
2852
Представьте: вы космический исследователь,
прибывший на далёкую планету
прибывший на далёкую планету
12:42
Imagine you are a space explorer
arriving at a distant planet,
arriving at a distant planet,
255
750344
3382
12:45
searching for aliens.
256
753750
1325
в поисках инопланетян.
12:47
What is your first task?
257
755099
1522
Что вы делаете в первую очередь?
12:49
To immediately orbit the planet,
land, take a quick look around
land, take a quick look around
258
757931
3076
Захо́дите на орбиту планеты,
приземляетесь, осматриваетесь
приземляетесь, осматриваетесь
в поисках очевидных признаков жизни
12:53
for any big, obvious signs of life,
259
761031
1886
12:54
and report back to home base.
260
762941
1819
и докладываете на базу.
12:56
That's the stage we're at now.
261
764784
1624
Мы сейчас находимся на этой стадии.
12:59
We took a first look at the LHC
262
767269
1487
Мы впервые заглянули в БАК
13:00
for any new, big,
obvious-to-spot particles,
obvious-to-spot particles,
263
768780
2284
в поисках новых,
больших и заметных частиц
больших и заметных частиц
13:03
and we can report that there are none.
264
771088
1950
и теперь можем сообщить, что таких нет.
13:05
We saw a weird-looking alien bump
on a distant mountain,
on a distant mountain,
265
773631
2673
Мы увидели подозрительный
инородный выступ на горе,
инородный выступ на горе,
13:08
but once we got closer,
we saw it was a rock.
we saw it was a rock.
266
776328
2170
но, подойдя ближе, увидели,
что это просто камень.
что это просто камень.
13:10
But then what do we do?
Do we just give up and fly away?
Do we just give up and fly away?
267
778816
2640
Но что же делать дальше?
Просто сдаться и улететь?
Просто сдаться и улететь?
13:13
Absolutely not;
268
781480
1287
Однозначно нет;
13:14
we would be terrible scientists if we did.
269
782791
2305
мы были бы ужасными учёными,
поступив так.
поступив так.
Нет, следующие пару десятилетий
мы будем исследовать,
мы будем исследовать,
13:17
No, we spend the next couple
of decades exploring,
of decades exploring,
270
785120
3613
13:20
mapping out the territory,
271
788757
1480
составим карту территории,
13:22
sifting through the sand
with a fine instrument,
with a fine instrument,
272
790261
2365
просеем песок
качественными инструментами,
качественными инструментами,
13:24
peeking under every stone,
273
792650
1458
заглянем под каждый камень,
13:26
drilling under the surface.
274
794132
1554
пробурим поверхность.
13:28
New particles can either
show up immediately
show up immediately
275
796106
2593
Новые частицы могут возникнуть внезапно,
13:30
as big, obvious-to-spot bumps,
276
798723
2133
в виде больших, очевидных неровностей,
13:32
or they can only reveal themselves
after years of data taking.
after years of data taking.
277
800880
3941
но они также могут обнаружиться
спустя годы сбора данных.
спустя годы сбора данных.
13:38
Humanity has just begun its exploration
at the LHC at this big high energy,
at the LHC at this big high energy,
278
806103
4410
Человечество лишь начало исследования
в БАК на высокой мощности,
в БАК на высокой мощности,
13:42
and we have much searching to do.
279
810537
1791
и нам предстоят долгие поиски.
13:44
But what if, even after 10 or 20 years,
we still find no new particles?
we still find no new particles?
280
812352
5825
Но что если через 10 или 20 лет
мы так и не обнаружим новую частицу?
мы так и не обнаружим новую частицу?
13:51
We build a bigger machine.
281
819053
1695
Мы построим машину побольше.
13:52
(Laughter)
282
820772
1574
(Смех)
13:54
We search at higher energies.
283
822370
1690
Мы будем искать на бо́льших мощностях.
13:56
We search at higher energies.
284
824476
1570
13:58
Planning is already underway
for a 100-kilometer tunnel
for a 100-kilometer tunnel
285
826946
3053
Уже идёт планирование
100-километрового тоннеля,
100-километрового тоннеля,
14:02
that will collide particles
at 10 times the energy of the LHC.
at 10 times the energy of the LHC.
286
830612
2976
который будет в 10 раз мощнее БАК.
Природа решает, где разместить
новые частицы, а не мы.
новые частицы, а не мы.
14:05
We don't decide where
nature places new particles.
nature places new particles.
287
833612
2337
14:08
We only decide to keep exploring.
288
836366
1646
Мы только решаем продолжать поиски.
14:10
But what if, even after
a 100-kilometer tunnel
a 100-kilometer tunnel
289
838036
2558
Но что, если даже после строительства
14:12
or a 500-kilometer tunnel
290
840618
1860
туннеля на 100 и 500 километров,
14:14
or a 10,000-kilometer
collider floating in space
collider floating in space
291
842502
2841
или создания 10 000-километрового
коллайдера в космосе
коллайдера в космосе
14:17
between the Earth and the Moon,
292
845367
1578
между Землёй и Луной,
14:18
we still find no new particles?
293
846969
3062
мы так и не обнаружим новые частицы?
14:23
Then perhaps we're doing
particle physics wrong.
particle physics wrong.
294
851597
2694
Тогда, возможно, мы неверно
занимаемся физикой частиц.
занимаемся физикой частиц.
14:26
(Laughter)
295
854315
1791
(Смех)
14:28
Perhaps we need to rethink things.
296
856130
1957
Возможно, нам нужно многое переосмыслить.
14:31
Maybe we need more resources,
technology, expertise
technology, expertise
297
859127
3262
Возможно, нам нужно больше ресурсов,
технологий и опыта,
технологий и опыта,
14:34
than what we currently have.
298
862413
1508
чем есть сейчас.
14:36
We already use artificial intelligence
and machine learning techniques
and machine learning techniques
299
864610
3341
Мы уже частично используем в БАК
искусственный интеллект
искусственный интеллект
и техники обучения машин,
14:39
in parts of the LHC,
300
867975
1153
14:41
but imagine designing
a particle physics experiment
a particle physics experiment
301
869152
2406
но представьте эксперимент в физике частиц
14:43
using such sophisticated algorithms
302
871582
1669
с такими сложными алгоритмами,
14:45
that it could teach itself to discover
a hyperdimensional graviton.
a hyperdimensional graviton.
303
873275
3168
что они сами научатся обнаруживать
гиперпространственный гравитон.
гиперпространственный гравитон.
14:48
But what if?
304
876467
1157
Но что, если?
Главный вопрос:
что, если даже искусственный интеллект
что, если даже искусственный интеллект
14:49
What if the ultimate question:
305
877648
1445
14:51
What if even artificial intelligence
can't help us answer our questions?
can't help us answer our questions?
306
879117
3473
не сможет помочь ответить на наши вопросы?
Что, если открытые столетиями вопросы
14:54
What if these open questions,
for centuries,
for centuries,
307
882614
2111
обречены остаться без ответа
в обозримом будущем?
в обозримом будущем?
14:56
are destined to be unanswered
for the foreseeable future?
for the foreseeable future?
308
884749
2669
14:59
What if the stuff that's bothered me
since I was a little kid
since I was a little kid
309
887442
2929
Что, если проблемы, которые с детства
не давали мне покоя,
не давали мне покоя,
15:02
is destined to be unanswered
in my lifetime?
in my lifetime?
310
890395
2523
обречены остаться без ответа
до конца моей жизни?
до конца моей жизни?
15:06
Then that ...
311
894395
1156
Тогда...
15:08
will be even more fascinating.
312
896282
2094
это будет даже более захватывающе.
15:12
We will be forced to think
in completely new ways.
in completely new ways.
313
900144
3225
Нам придётся думать в совершенно
новых направлениях,
новых направлениях,
15:16
We'll have to go back to our assumptions,
314
904361
2058
придётся вернуться к своим предположениям
15:18
and determine if there was
a flaw somewhere.
a flaw somewhere.
315
906443
2339
и поискать в них ошибку.
15:21
And we'll need to encourage more people
to join us in studying science
to join us in studying science
316
909401
3395
Также необходимо
привлекать в науку больше людей,
привлекать в науку больше людей,
15:24
since we need fresh eyes
on these century-old problems.
on these century-old problems.
317
912820
3062
которые смогут взглянуть на эти
вековые проблемы свежим взглядом.
вековые проблемы свежим взглядом.
15:27
I don't have the answers,
and I'm still searching for them.
and I'm still searching for them.
318
915906
3134
У меня нет ответов,
но я продолжаю их искать.
но я продолжаю их искать.
15:31
But someone -- maybe
she's in school right now,
she's in school right now,
319
919064
2329
Но кто-то — возможно,
сейчас она учится в школе
сейчас она учится в школе
15:33
maybe she's not even born yet --
320
921417
1684
или даже ещё не родилась —
15:35
could eventually guide us to see physics
in a completely new way,
in a completely new way,
321
923783
3133
сможет в итоге заставить нас
по-новому взглянуть на физику
по-новому взглянуть на физику
15:38
and to point out that perhaps
we're just asking the wrong questions.
we're just asking the wrong questions.
322
926940
4268
и указать, что, возможно, мы просто задаём
неправильные вопросы.
неправильные вопросы.
15:44
Which would not be the end of physics,
323
932112
2410
Это будет не концом физики,
15:46
but a novel beginning.
324
934546
1406
а только новым началом.
15:49
Thank you.
325
937204
1150
Спасибо.
15:50
(Applause)
326
938378
2541
(Аплодисменты)
ABOUT THE SPEAKER
James Beacham - Experimental particle physicistJames Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider.
Why you should listen
As part of the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider, one of the teams that discovered the Higgs boson in 2012, James Beacham is on the hunt for evidence of new particles -- dark photons, gravitons, dark matter and exotic Higgs bosons among them.
Previously, Beacham was part of a small team of researchers who, in 2009, searched for the Higgs boson in an unlikely place: data taken by the ALEPH experiment at CERN's Large Electron-Positron collider, nine years after it had stopped running. He has also worked with the APEX collaboration, a groundbreaking search for dark photons using existing particle physics facilities designed for very different purposes.
Beacham completed his PhD at New York University in 2014 and is currently a post-doctoral researcher with the ATLAS experiment group of the Ohio State University. He has been a guest on NPR's "Science Friday," participated in documentaries on the BBC and the Discovery Channel and talked particle physics with the New York Times and WIRED.
In addition to his ongoing research, Beacham is dedicated to making particle physics accessible to all. He has communicated science to the public with Symmetry Magazine, US/LHC, the Science Museum in London, the Institute of Physics, the World Science Fair and on the Web.
In 2015, Beacham organized Ex/Noise/CERN, a project colliding particle physics with experimental music to celebrate the LHC’s switch on to 13 trillion electron volts.
James Beacham | Speaker | TED.com