TED2005
Brian Greene: Making sense of string theory
Brian Greene: Zmysel teórie strún
Filmed:
Readability: 4
6,215,922 views
Fyzik Brian Greene vysvetľuje teóriu superstrún, myšlienku, že miniatúrne vlákna energie vibrujúce v 11 dimenziách vytvárajú každú časticu a silu vo vesmíre.
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
V roku 1919
00:15
a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza
1
3000
7000
v podstatne neznámy nemecký matematik menom Theodor Kaluza
00:22
suggested a very bold and, in some ways, a very bizarre idea.
2
10000
7000
navrhol veľmi odvážnu a v určitých smeroch veľmi podivnú teóriu.
Podľa jeho predstavy by náš vesmír
00:29
He proposed that our universe
3
17000
2000
00:31
might actually have more than the three dimensions
4
19000
3000
mohol mať v skutočnosti viac ako tri rozmery,
00:34
that we are all aware of.
5
22000
3000
ktoré všetci tak dobre poznáme.
Teda k doľava-doprava, dopredu-dozadu a hore-dolu
00:37
That is in addition to left, right, back, forth and up, down,
6
25000
3000
00:40
Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space
7
28000
5000
by mohli podľa Kaluzu existovať ďalšie priestorové dimenzie,
ktoré ale z nejakých dôvodov nevidíme.
00:45
that for some reason we don't yet see.
8
33000
3000
00:48
Now, when someone makes a bold and bizarre idea,
9
36000
4000
Keď niekto príde s odvážnou a podivnou myšlienkou,
je to niekedy všetko - odvážna a bizarná myšlienka,
00:52
sometimes that's all it is -- bold and bizarre,
10
40000
2000
nemajúca nič spoločné so svetom okolo nás.
00:54
but it has nothing to do with the world around us.
11
42000
3000
00:57
This particular idea, however --
12
45000
2000
Avšak táto konkrétna myšlienka -
00:59
although we don't yet know whether it's right or wrong,
13
47000
3000
- hoci ešte nevieme, či má pravdu alebo nie,
a na konci budeme hovoriť o experimentoch, ktoré, za niekoľko rokov,
01:02
and at the end I'll discuss experiments which, in the next few years,
14
50000
3000
môžu povedať či ju má alebo nie -
01:05
may tell us whether it's right or wrong --
15
53000
2000
- táto myšlienka mala veľký vplyv na fyziku 20. storočia
01:07
this idea has had a major impact on physics in the last century
16
55000
4000
a dodnes z nej vychádza mnoho výskumov, ktoré posúvajú hranice nášho poznania.
01:11
and continues to inform a lot of cutting-edge research.
17
59000
3000
Rád by som vám preto povedal niečo o príbehu týchto extra rozmerov.
01:14
So, I'd like to tell you something about the story of these extra dimensions.
18
62000
4000
01:18
So where do we go?
19
66000
2000
Takže, kde začneme?
Na začiatok sa presunieme do histórie, do roku 1907.
01:20
To begin we need a little bit of back story. Go to 1907.
20
68000
3000
01:23
This is a year when Einstein is basking in the glow
21
71000
4000
Je to rok, v ktorom si Einstein užíva slávu
01:27
of having discovered the special theory of relativity
22
75000
3000
za objav špeciálnej teórie relativity
a rozhoduje sa pre nový projekt,
01:30
and decides to take on a new project,
23
78000
3000
01:33
to try to understand fully the grand, pervasive force of gravity.
24
81000
7000
s cieľom plne pochopiť ohromnú silu gravitácie.
01:40
And in that moment, there are many people around
25
88000
3000
V tomto čase existovalo mnoho ľudí,
01:43
who thought that that project had already been resolved.
26
91000
4000
ktorí sa domnievali, že tento projekt už vyriešený bol.
Newton dal svetu teóriu gravitácie na konci 17.storočia;
01:47
Newton had given the world a theory of gravity in the late 1600s
27
95000
3000
01:50
that works well, describes the motion of planets,
28
98000
4000
Dobre fungujúcu teóriu popisujúcu pohyby planét,
pohyby Mesiaca a ďalších telies,
01:54
the motion of the moon and so forth,
29
102000
2000
01:56
the motion of apocryphal of apples falling from trees,
30
104000
3000
aj pohyb mýtických jabĺk padajúcich zo stromov
01:59
hitting people on the head.
31
107000
2000
a triafajúcich ľudí do hláv.
Všetko toto sa dá opísať Newtonovou prácou.
Všetko toto sa dá opísať Newtonovou prácou.
02:01
All of that could be described using Newton's work.
32
109000
2000
Ale Einstein si uvedomil, že
02:03
But Einstein realized that Newton had left something out of the story,
33
111000
4000
Newton vo svojej teórii niečo vynechal:
02:07
because even Newton had written
34
115000
3000
pretože aj sám Newton napísal,
že hoci rozumie ako vypočítať efekt gravitácie,
02:10
that although he understood how to calculate the effect of gravity,
35
118000
5000
nie je schopný prísť na to, ako v skutočnosti funguje.
02:15
he'd been unable to figure out how it really works.
36
123000
3000
Ako je možné, že 93 miliónov míľ vzdialené Slnko
02:18
How is it that the Sun, 93 million miles away,
37
126000
3000
nejako ovplyvňuje pohyb Zeme?
02:21
[that] somehow it affects the motion of the Earth?
38
129000
3000
Ako slnko prekoná prázdny a nereagujúci priestor a realizuje svoj vplyv?
02:24
How does the Sun reach out across empty inert space and exert influence?
39
132000
4000
02:28
And that is a task to which Einstein set himself --
40
136000
3000
A to je úloha, na ktorej riešenie sa Einstein podujal -
02:31
to figure out how gravity works.
41
139000
3000
zistiť, ako gravitácia funguje.
02:34
And let me show you what it is that he found.
42
142000
3000
Ukážem vám, na čo prišiel.
Takže Einstein zistil, že
02:37
So Einstein found
43
145000
1000
02:38
that the medium that transmits gravity is space itself.
44
146000
4000
médium, ktoré prenáša gravitáciu, je samotný priestor.
02:42
The idea goes like this:
45
150000
2000
Myšlienka je takáto:
02:44
imagine space is a substrate of all there is.
46
152000
2000
predstavte si priestor ako substrát všetkého, čo je.
02:46
Einstein said space is nice and flat, if there's no matter present.
47
154000
4000
Einstein vyhlásil, že priestor je plochý, keď v ňom neexistuje hmota.
02:50
But if there is matter in the environment, such as the Sun,
48
158000
4000
Ale ak sa v ňom hmota nachádza, napríklad naše Slnko,
02:54
it causes the fabric of space to warp, to curve.
49
162000
4000
spôsobí, že sa štruktúra vesmíru pokriví, ohne sa.
02:58
And that communicates the force of gravity.
50
166000
2000
A toto ohnutie prenáša silu gravitácie.
03:00
Even the Earth warps space around it.
51
168000
3000
Dokonca i Zem ohýba priestor okolo seba.
03:03
Now look at the Moon.
52
171000
2000
Teraz sa pozrime na Mesiac.
03:05
The Moon is kept in orbit, according to these ideas,
53
173000
3000
Mesiac je držaný na obežnej dráhe podľa tejto myšlienky preto,
03:08
because it rolls along a valley in the curved environment
54
176000
3000
lebo sa kotúľa po stenách "údolia" v zakrivenom priestore,
ktorý Slnko, Mesiac a Zem vytvárajú svojou prítomnosťou.
03:11
that the Sun and the Moon and the Earth can all create by virtue of their presence.
55
179000
5000
03:16
We go to a full-frame view of this.
56
184000
3000
Teraz sa na to pozrieme z väčšej perspektívy.
03:19
The Earth itself is kept in orbit
57
187000
2000
Sama Zem je držaná na obežnej dráhe
03:21
because it rolls along a valley in the environment that's curved
58
189000
4000
pretože sa takisto kotúľa po stenách "údolia" v zakrivenom priestore,
03:25
because of the Sun's presence.
59
193000
2000
ktorý vytvára Slnko.
Toto je nová predstava o tom, ako gravitácia skutočne funguje.
03:27
That is this new idea about how gravity actually works.
60
195000
5000
03:32
Now, this idea was tested in 1919 through astronomical observations.
61
200000
5000
Táto teória bola testovaná v roku 1919 astronomickými pozorovaniami.
03:37
It really works. It describes the data.
62
205000
3000
Je skutočne správna. Dáta súhlasia s pozorovaniami.
03:40
And this gained Einstein prominence around the world.
63
208000
4000
A tak získal Einstein celosvetové uznanie.
03:44
And that is what got Kaluza thinking.
64
212000
4000
A to isté inšpirovalo Kaluzove úvahy.
Podobne ako Einstein, aj on hľadal "teóriu všetkého".
03:48
He, like Einstein, was in search of what we call a unified theory.
65
216000
4000
03:52
That's one theory
66
220000
2000
Je to jedna teória,
03:54
that might be able to describe all of nature's forces from one set of ideas,
67
222000
4000
ktorá by mala byť schopná popísať všetky prírodné sily jedným myšlienkovým postupom,
03:58
one set of principles, one master equation, if you will.
68
226000
4000
jednou sadou princípov, jednou majstrovskou rovnicou.
04:02
So Kaluza said to himself,
69
230000
2000
Takže Kaluza si povedal;
04:04
Einstein has been able to describe gravity
70
232000
3000
"Einstein bol schopný opísať gravitáciu
04:07
in terms of warps and curves in space --
71
235000
2000
v reči kriviek a záhybov priestoru" -
04:09
in fact, space and time, to be more precise.
72
237000
3000
- vlastne priestoru a času, aby sme boli presnejší.
04:12
Maybe I can play the same game with the other known force,
73
240000
5000
"Možno môžem hrať tú istú hru s inou známou silou,"
04:17
which was, at that time, known as the electromagnetic force --
74
245000
3000
ktorá bola v tom čase známa ako elektromagnetická -
04:20
we know of others today, but at that time
75
248000
2000
- dnes poznáme aj ďalšie, ale v tom čase
04:22
that was the only other one people were thinking about.
76
250000
2000
to bola jediná ďalšia, o ktorej ľudia uvažovali.
04:24
You know, the force responsible for electricity
77
252000
2000
Viete, tá sila zodpovedná za elektrinu,
04:26
and magnetic attraction and so forth.
78
254000
2000
magnetické priťahovanie a ďalšie.
04:28
So Kaluza says, maybe I can play the same game
79
256000
3000
Takže Kaluza povedal; "Možno môžem hrať tú istú hru
a opísať elektromagnetickú silu v termínoch kriviek a záhybov."
04:31
and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.
80
259000
4000
04:35
That raised a question: warps and curves in what?
81
263000
3000
To ale otvorilo otázku: Kriviek a záhybov v čom?
04:38
Einstein had already used up space and time,
82
266000
5000
Einstein už použil priestor a čas,
04:43
warps and curves, to describe gravity.
83
271000
2000
krivky a záhyby, na opis gravitácie.
04:45
There didn't seem to be anything else to warp or curve.
84
273000
3000
Nezdá sa, že by tu bolo ešte niečo iné, čo by sa dalo ohnúť či zvlniť.
04:48
So Kaluza said, well, maybe there are more dimensions of space.
85
276000
5000
Takže Kaluza vyhlásil; "Dobre, možno existuje viac rozmerov priestoru."
04:53
He said, if I want to describe one more force,
86
281000
2000
Povedal si: "Ak chcem opísať ďalšiu silu,
04:55
maybe I need one more dimension.
87
283000
2000
možno potrebujem ďalší rozmer."
04:57
So he imagined that the world had four dimensions of space, not three,
88
285000
4000
Takže si predstavil, že svet má štyri priestorové dimenzie a nie tri,
05:01
and imagined that electromagnetism was warps and curves
89
289000
4000
a predstavil si, že elektromagnetizmus sú krivky a záhyby
05:05
in that fourth dimension. Now here's the thing:
90
293000
2000
v tejto štvrtej dimenzii. A teraz príde to hlavné:
05:07
when he wrote down the equations describing warps and curves
91
295000
3000
keď zapísal vzorce opisujúce krivky a záhyby
vo vesmíre so štyrmi dimenziami, nie tromi,
05:10
in a universe with four space dimensions, not three,
92
298000
3000
našiel staré rovnice, ktoré už Einstein odvodil pre tri dimenzie -
05:13
he found the old equations that Einstein had already derived in three dimensions --
93
301000
4000
- tie pre gravitáciu -
05:17
those were for gravity --
94
305000
1000
05:18
but he found one more equation because of the one more dimension.
95
306000
4000
- ale našiel ešte jednu navyše, vďaka dimenzii navyše.
05:22
And when he looked at that equation,
96
310000
2000
A keď sa na túto rovnicu pozrel,
05:24
it was none other than the equation
97
312000
2000
bola to presne tá rovnica,
ktorú vedci už dlho poznali a ktorá opisovala elektromagnetickú silu.
05:26
that scientists had long known to describe the electromagnetic force.
98
314000
3000
05:29
Amazing -- it just popped out.
99
317000
2000
Úžasné - proste len tak vyskočila.
05:31
He was so excited by this realization
100
319000
3000
Bol touto týmto zistením tak nadšený,
05:34
that he ran around his house screaming, "Victory!" --
101
322000
3000
že behal po dome kričiac: "Víťazstvo!"
05:37
that he had found the unified theory.
102
325000
3000
- že objavil Teóriu všetkého.
05:40
Now clearly, Kaluza was a man who took theory very seriously.
103
328000
7000
Aby bolo jasné, Kaluza bol muž, ktorý bral teóriu veľmi vážne.
05:47
He, in fact --
104
335000
1000
On v skutočnosti -
05:48
there is a story that when he wanted to learn how to swim,
105
336000
3000
- existuje príbeh, že keď sa chcel naučiť plávať,
05:51
he read a book, a treatise on swimming --
106
339000
3000
prečítal si knihu, pojednanie o plávaní -
05:54
(Laughter)
107
342000
1000
(smiech)
05:55
-- then dove into the ocean.
108
343000
2000
- a potom sa ponoril do oceánu.
05:57
This is a man who would risk his life on theory.
109
345000
3000
Je to muž, ktorý by pre teóriu riskoval svoj život.
06:00
Now, but for those of us who are a little bit more practically minded,
110
348000
4000
No pre tých z nás, ktorí sme trochu viac prakticky založení,
06:04
two questions immediately arise from his observation.
111
352000
3000
z jeho pozorovaní vyvstanú okamžite dve otázky.
06:07
Number one: if there are more dimensions in space, where are they?
112
355000
4000
Číslo jedna: Ak existuje v priestore viac dimenzií, kde sú?
06:11
We don't seem to see them.
113
359000
2000
Nezdá sa, že by sme ich videli.
06:13
And number two: does this theory really work in detail,
114
361000
4000
A číslo dva: Skutočne táto teória do detailov funguje,
06:17
when you try to apply it to the world around us?
115
365000
3000
keď sa ju pokúsime aplikovať na svet okolo nás?
06:20
Now, the first question was answered in 1926
116
368000
4000
Prvá otázka bolo zodpovedaná v roku 1926
06:24
by a fellow named Oskar Klein.
117
372000
2000
chlapíkom menom Oskar Klein.
06:26
He suggested that dimensions might come in two varieties --
118
374000
4000
Predpokladal, že dimenzie môžu existovať v dvoch variantoch -
06:30
there might be big, easy-to-see dimensions,
119
378000
3000
- môžu to byť veľké, ľahko viditeľné dimenzie,
06:33
but there might also be tiny, curled-up dimensions,
120
381000
3000
ale môžu tiež byť veľmi malé, stočené,
06:36
curled up so small, even though they're all around us,
121
384000
3000
stočené tak veľmi, že aj keď sú všade okolo nás,
06:39
that we don't see them.
122
387000
2000
nevidíme ich.
06:41
Let me show you that one visually.
123
389000
2000
Ukážem vám to vizuálne
06:43
So, imagine you're looking at something
124
391000
2000
Predstavte si, že sa dívate na niečo
06:45
like a cable supporting a traffic light.
125
393000
2000
ako kábel držiaci semafor.
06:47
It's in Manhattan. You're in Central Park -- it's kind of irrelevant --
126
395000
3000
Je to na Manhattane. Ste v Central parku - čo nie je podstatné -
06:50
but the cable looks one-dimensional from a distant viewpoint,
127
398000
4000
ale kábel vyzerá zo vzdialeného uhla pohľadu ako jednorozmerný,
06:54
but you and I all know that it does have some thickness.
128
402000
3000
hoci ja aj vy všetci vieme, že má nejakú hrúbku.
06:57
It's very hard to see it, though, from far away.
129
405000
2000
Je to však z diaľky veľmi ťažko vidieť.
06:59
But if we zoom in and take the perspective of, say,
130
407000
2000
Ale keď sa priblížime a pozrieme naň s pohľadu, povedzme,
07:01
a little ant walking around --
131
409000
2000
malého mravca idúceho okolo -
07:03
little ants are so small that they can access all of the dimensions --
132
411000
3000
- mravce sú tak malé, že majú prístup k obom dimenziám -
07:06
the long dimension,
133
414000
2000
- dimenzii dĺžky,
07:08
but also this clockwise, counter-clockwise direction.
134
416000
3000
ale tiež k smeru po a proti pohybu hodinových ručičiek.
07:11
And I hope you appreciate this.
135
419000
2000
A dúfam, že to oceňujete.
07:13
It took so long to get these ants to do this.
136
421000
2000
Trvalo hrozne dlho k tomu tie mravce prinútiť.
07:15
(Laughter)
137
423000
1000
(smiech)
07:16
But this illustrates the fact that dimensions can be of two sorts:
138
424000
3000
Ale znázorňuje to fakt, že dimenzie môžu byť dvoch druhov:
07:19
big and small. And the idea that maybe the big dimensions around us
139
427000
4000
veľké a malé. A tá myšlienka teda je, že možno veľké dimenzie okolo nás
07:23
are the ones that we can easily see,
140
431000
2000
sú tie, ktoré dokážeme ľahko vidieť,
07:25
but there might be additional dimensions curled up,
141
433000
3000
ale môžu tu byť ďalšie zvinuté dimenzie
07:28
sort of like the circular part of that cable,
142
436000
2000
typu prierezu vyššie spomínaného kábla,
07:30
so small that they have so far remained invisible.
143
438000
4000
ktoré sú tak malé, že dodnes zostali neviditeľné.
07:34
Let me show you what that would look like.
144
442000
2000
Ukážem vám, ako by to mohlo vyzerať.
07:36
So, if we take a look, say, at space itself --
145
444000
3000
Takže, ak sa pozrime, povedzme, na samotný priestor.
07:39
I can only show, of course, two dimensions on a screen.
146
447000
4000
Dokážem samozrejme na obrazovke ukázať iba 2 dimenzie.
07:43
Some of you guys will fix that one day,
147
451000
2000
Niektorí z vás to jedného dna napravia,
07:45
but anything that's not flat on a screen is a new dimension,
148
453000
2000
ale všetko, čo na obrazovke nie je ploché, je nová dimenzia
07:47
goes smaller, smaller, smaller,
149
455000
2000
čoraz menšia a menšia,
07:49
and way down in the microscopic depths of space itself,
150
457000
4000
a hlboko, hlboko v mikroskopických rozmeroch samotného priestoru -
07:53
this is the idea,
151
461000
1000
- to je tá myšlienka -
07:54
you could have additional curled up dimensions --
152
462000
2000
môžte mať ďalšie zvinuté dimenzie -
07:56
here is a little shape of a circle -- so small that we don't see them.
153
464000
3000
to je ten malý tieň krúžku; tak malý, že ho nevidíme.
07:59
But if you were a little ultra microscopic ant walking around,
154
467000
4000
Ale keby ste boli ultramalý mikroskopický mravec idúci okolo,
08:03
you could walk in the big dimensions that we all know about --
155
471000
2000
mohli by ste kráčať vo veľkých dimenziách, ktoré všetci poznáme -
08:05
that's like the grid part --
156
473000
2000
to je tá časť, ktorá vyzerá ako mriežka -
08:07
but you could also access the tiny curled-up dimension
157
475000
3000
ale mohli by ste tiež dosiahnuť tú malú zvinutú dimenziu,
ktorá je tak malá, že ju nedokážeme vidieť voľným okom
08:10
that's so small that we can't see it with the naked eye
158
478000
2000
08:12
or even with any of our most refined equipment.
159
480000
3000
ale dokonca ani s našou najlepšou technikou.
Ale hlboko zastrčené v štruktúre samotného vesmíru,
08:15
But deeply tucked into the fabric of space itself,
160
483000
3000
08:18
the idea is there could be more dimensions, as we see there.
161
486000
4000
by podľa tejto teórie mohli byť ďalšie dimenzie.
08:22
Now that's an explanation
162
490000
4000
Takže to je vysvetlenie,
08:26
about how the universe could have more dimensions than the ones that we see.
163
494000
4000
ako môže mať vesmír viac dimenzií ako tie, ktoré vidíme.
08:30
But what about the second question that I asked:
164
498000
3000
Ale čo tá druhá otázka, ktorú som položil:
08:33
does the theory actually work
165
501000
2000
Skutočne táto teória funguje,
ak sa ju pokúsime použiť na reálny svet?
08:35
when you try to apply it to the real world?
166
503000
2000
08:37
Well, it turns out that Einstein and Kaluza and many others
167
505000
3000
No, ukazuje sa, že Einstein, Kaluza a mnohí ďalší
08:40
worked on trying to refine this framework
168
508000
5000
sa ju pokúšali zdokonaliť
08:45
and apply it to the physics of the universe
169
513000
3000
a použiť na fyziku vesmíru,
ktorá bola známa v ich čase a - v detailoch - to nefungovalo.
08:48
as was understood at the time, and, in detail, it didn't work.
170
516000
4000
08:52
In detail, for instance,
171
520000
1000
Konkrétne, napríklad
08:53
they couldn't get the mass of the electron
172
521000
2000
nedokázali vypočítať hmotnosť elektrónu tak,
08:55
to work out correctly in this theory.
173
523000
2000
aby im v rámci teórie vychádzali správne výsledky.
08:57
So many people worked on it, but by the '40s, certainly by the '50s,
174
525000
5000
Pracovalo na tom veľmi veľa ľudí, no v 40-tich
a zreteľne v 50-tich rokoch minulého storočia
a zreteľne v 50-tich rokoch minulého storočia
09:02
this strange but very compelling idea
175
530000
4000
sa táto zvláštna a podnecujúca myšlienka
09:06
of how to unify the laws of physics had gone away.
176
534000
3000
ako zjednotiť zákony fyziky postupne vytratila.
09:09
Until something wonderful happened in our age.
177
537000
4000
Až kým sa v súčasnosti nestalo niečo úžasného.
09:13
In our era, a new approach to unify the laws of physics
178
541000
4000
V našej dobe sa objavil nový prístup k zjednoteniu zákonov fyziky,
09:17
is being pursued by physicists such as myself,
179
545000
2000
na ktorom pracujú fyzici ako som ja,
09:19
many others around the world,
180
547000
2000
a mnohí ďalší na celom svete.
09:21
it's called superstring theory, as you were indicating.
181
549000
3000
Volá sa teória superstrún, ako som už naznačil.
09:24
And the wonderful thing is that superstring theory
182
552000
4000
A nádherná vec je, že táto teória superstrún
09:28
has nothing to do at first sight with this idea of extra dimensions,
183
556000
4000
nemá na prvý pohľad nič spoločné s myšlienkou viacerých dimenzií;
09:32
but when we study superstring theory,
184
560000
3000
ale keď teóriu superstrún skúmame,
09:35
we find that it resurrects the idea in a sparkling, new form.
185
563000
3000
zisťujeme, že oživuje tento nápad v novej , iskrivej forme.
09:38
So, let me just tell you how that goes.
186
566000
2000
Nechajte ma to vysvetliť.
09:40
Superstring theory -- what is it?
187
568000
2000
Teória superstrún - čo to je?
09:42
Well, it's a theory that tries to answer the question:
188
570000
2000
Je to teória, ktorá sa pokúša odpovedať na otázku:
čo je základnou, fundamentálnou, nedeliteľnou zložkou,
09:44
what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents
189
572000
5000
09:49
making up everything in the world around us?
190
577000
4000
ktorá vytvára všetko okolo nás?
09:53
The idea is like this.
191
581000
2000
Myšlienka je takáto:
Predstavme si, že sa dívame na známy predmet, povedzme sviečku v svietniku,
09:55
So, imagine we look at a familiar object, just a candle in a holder,
192
583000
5000
a predstavujeme si, že chceme zistiť, z čoho sa skladá.
10:00
and imagine that we want to figure out what it is made of.
193
588000
3000
Takže sa vydáme na cestu hlboko do tohto predmetu a preskúmame jeho zložky.
10:03
So we go on a journey deep inside the object and examine the constituents.
194
591000
4000
10:07
So deep inside -- we all know, you go sufficiently far down, you have atoms.
195
595000
4000
Hlboko vo vnútri - všetci vieme, už sme sa tam dostali - máme atómy.
10:11
We also all know that atoms are not the end of the story.
196
599000
3000
Takisto všetci vieme, že atómy nie sú koniec príbehu.
10:14
They have little electrons that swarm around a central nucleus
197
602000
4000
Majú drobné elektróny, ktoré sa hmýria okolo centrálneho jadra
z neutrónov a protónov.
10:18
with neutrons and protons.
198
606000
1000
10:19
Even the neutrons and protons have smaller particles inside of them known as quarks.
199
607000
5000
Dokonca neutróny a protóny sa skladajú z menších častíc, známych ako kvarky.
10:24
That is where conventional ideas stop.
200
612000
3000
To je miesto, kde končia štandardné teórie.
10:27
Here is the new idea of string theory.
201
615000
2000
A začína tu nová myšlienka teórie strún.
10:29
Deep inside any of these particles, there is something else.
202
617000
5000
Hlboko vo vnútri každej z týchto častíc je ešte niečo.
To niečo je tancujúce vlákno energie.
10:34
This something else is this dancing filament of energy.
203
622000
3000
Vyzerá ako vibrujúca struna -
10:37
It looks like a vibrating string --
204
625000
2000
- preto sa teória volá teória strún.
10:39
that's where the idea, string theory comes from.
205
627000
2000
10:41
And just like the vibrating strings that you just saw in a cello
206
629000
3000
A podobne ako vibrujúce struny, ktoré vidíte na base,
dokážu vibrovať v rôznych vzoroch,
10:44
can vibrate in different patterns,
207
632000
2000
tieto tiež dokážu vibrovať v rôznych vzoroch.
10:46
these can also vibrate in different patterns.
208
634000
2000
Nevytvárajú však rôzne tóny.
10:48
They don't produce different musical notes.
209
636000
2000
Vytvárajú rôzne častice, ktoré tvoria svet okolo nás.
10:50
Rather, they produce the different particles making up the world around us.
210
638000
4000
Takže ak sú tieto teórie správne,
10:54
So if these ideas are correct,
211
642000
1000
10:55
this is what the ultra-microscopic landscape of the universe looks like.
212
643000
5000
takto vyzerá ultra-mikroskopická krajina nášho vesmíru.
11:00
It's built up of a huge number
213
648000
2000
Skladá sa z obrovského množstva
11:02
of these little tiny filaments of vibrating energy,
214
650000
4000
týchto malých tenkých vlákien vibrujúcej energie,
11:06
vibrating in different frequencies.
215
654000
2000
chvejúcich sa v rôznych frekvenciách.
11:08
The different frequencies produce the different particles.
216
656000
3000
Rôzne frekvencie vytvárajú rôzne častice.
11:11
The different particles are responsible
217
659000
3000
Rôzne častice sú zodpovedné
11:14
for all the richness in the world around us.
218
662000
3000
za všetku tú pestrosť sveta okolo nás.
11:17
And there you see unification,
219
665000
2000
A tu vidíte zjednotenie,
pretože hmotné častice, elektróny a kvarky,
11:19
because matter particles, electrons and quarks,
220
667000
3000
vlnové častice, fotóny a gravitóny, všetky tvorí to isté.
11:22
radiation particles, photons, gravitons, are all built up from one entity.
221
670000
6000
Takže hmota a prírodné sily sú spoločne začlenené
11:28
So matter and the forces of nature all are put together
222
676000
4000
11:32
under the rubric of vibrating strings.
223
680000
2000
do množiny vibrujúcich strún.
11:34
And that's what we mean by a unified theory.
224
682000
4000
A to je to, čo si predstavujeme pod "teóriou všetkého".
11:38
Now here is the catch.
225
686000
2000
Je v tom ale háčik.
11:40
When you study the mathematics of string theory,
226
688000
3000
Keď skúmate matematiku teórie strún,
11:43
you find that it doesn't work
227
691000
2000
zistíte, že nefunguje
vo vesmíre, ktorý má iba tri dimenzie.
11:45
in a universe that just has three dimensions of space.
228
693000
3000
Nefunguje vo vesmíre, ktorý ich má štyri, päť ani šesť.
11:48
It doesn't work in a universe with four dimensions of space, nor five, nor six.
229
696000
4000
11:52
Finally, you can study the equations, and show that it works
230
700000
4000
Môžete preskúmať rovnice a nakoniec sa ukáže, že fungujú
iba vo vesmíre, ktorý má 10 priestorových dimenzií
11:56
only in a universe that has 10 dimensions of space
231
704000
4000
a jednu dimenziu času.
12:00
and one dimension of time.
232
708000
2000
12:02
It leads us right back to this idea of Kaluza and Klein --
233
710000
5000
To nás vedie priamo späť k myšlienke Kaluzu a Kleina -
že náš svet, keď je správne popísaný,
12:07
that our world, when appropriately described,
234
715000
3000
má viac dimenzií ako tie, ktoré vidíme.
12:10
has more dimensions than the ones that we see.
235
718000
3000
12:13
Now you might think about that and say, well,
236
721000
3000
Teraz o tom môžete premýšľať a povedať:
Dobre, možno tu sú nejaké ďalšie dimenzie a možno sú skutočne veľmi zvinuté,
12:16
OK, you know, if you have extra dimensions, and they're really tightly curled up,
237
724000
3000
12:19
yeah, perhaps we won't see them, if they're small enough.
238
727000
4000
možno ich neuvidíme, pretože naozaj primalé.
Ale možno existuje malá civilizácia drobných zelených ľudkov kráčajúcich niekde tam dole,
12:23
But if there's a little tiny civilization of green people walking around down there,
239
731000
3000
12:26
and you make them small enough, and we won't see them either. That is true.
240
734000
5000
dostatočne malá, aby sme ju nevideli. To je pravda.
Jedna z ďalších predpovedí teórie strún ---
12:31
One of the other predictions of string theory --
241
739000
3000
12:34
no, that's not one of the other predictions of string theory.
242
742000
3000
nie, to nie je jedna z ďalších predpovedí teórie strún.
12:37
(Laughter)
243
745000
1000
(smiech)
12:38
But it raises the question:
244
746000
2000
Ale vyvoláva otázku:
12:40
are we just trying to hide away these extra dimensions,
245
748000
2000
snažíme sa tieto extra dimenzie len odhaliť,
12:42
or do they tell us something about the world?
246
750000
3000
alebo nám niečo hovoria o svete?
12:45
In the remaining time, I'd like to tell you two features of them.
247
753000
4000
V zostávajúcom čase by som vám rád povedal o ich dvoch vlastnostiach.
12:49
First is, many of us believe that these extra dimensions
248
757000
4000
Po prvé; mnoho z nás verí, že tieto extra dimenzie
obsahujú odpoveď na možno najzákladnejšiu otázku
12:53
hold the answer to what perhaps is the deepest question
249
761000
4000
12:57
in theoretical physics, theoretical science.
250
765000
3000
teoretickej fyziky, teoretickej vedy.
13:00
And that question is this: when we look around the world,
251
768000
4000
A tou otázkou je: keď sa pozrieme na svet okolo nás,
ako to vedci robili posledných sto rokov,
13:04
as scientists have done for the last hundred years,
252
772000
2000
13:06
there appear to be about 20 numbers that really describe our universe.
253
774000
4000
ukazuje sa, že existuje cca 20 čísiel, ktoré ho skutočne popisujú.
13:10
These are numbers like the mass of the particles,
254
778000
3000
Sú to čísla ako hmotnosť častíc,
ako sú elektróny a kvarky, sila gravitácie,
13:13
like electrons and quarks, the strength of gravity,
255
781000
2000
13:15
the strength of the electromagnetic force --
256
783000
2000
sila elektormagnetizmu -
13:17
a list of about 20 numbers
257
785000
2000
- zoznam približne 20 čísiel,
13:19
that have been measured with incredible precision,
258
787000
3000
ktoré boli odmerané s neuveriteľnou presnosťou,
13:22
but nobody has an explanation
259
790000
2000
ale nikto nemá vysvetlenie
prečo tieto čísla majú také hodnoty ako majú.
13:24
for why the numbers have the particular values that they do.
260
792000
4000
13:28
Now, does string theory offer an answer?
261
796000
3000
Ponúka teória strún odpoveď?
13:31
Not yet.
262
799000
1000
13:32
But we believe the answer for why those numbers have the values they do
263
800000
4000
Zatiaľ nie.
Ale veríme, že odpoveď prečo sú tie čísla také aké sú
môže mať súvis s formou tých extra dimenzií.
13:36
may rely on the form of the extra dimensions.
264
804000
3000
A úžasná vec je, že ak by tieto čísla
13:39
And the wonderful thing is, if those numbers
265
807000
2000
mali iné hodnoty ako tie, ktoré majú,
13:41
had any other values than the known ones,
266
809000
3000
vesmír tak, ako ho poznáme, by neexistoval.
13:44
the universe, as we know it, wouldn't exist.
267
812000
3000
To je zásadná otázka.
13:47
This is a deep question.
268
815000
1000
13:48
Why are those numbers so finely tuned
269
816000
2000
Prečo sú tieto hodnoty tak jemne vyladené
13:50
to allow stars to shine and planets to form,
270
818000
2000
aby umožňovali svietiť hviezdam a vznik planét,
13:52
when we recognize that if you fiddle with those numbers --
271
820000
3000
keď sme zistili, že ak sa s týmito hodnotami hráme -
13:55
if I had 20 dials up here
272
823000
2000
keby som tu mal 20 číslic
13:57
and I let you come up and fiddle with those numbers,
273
825000
2000
a nechal vás sa s nimi pohrať,
13:59
almost any fiddling makes the universe disappear.
274
827000
4000
takmer akákoľvek ich zmena by spôsobila, že vesmír by sa rozplynul.
14:03
So can we explain those 20 numbers?
275
831000
3000
Tak ako dokážeme vysvetliť tých 20 čísiel?
14:06
And string theory suggests that those 20 numbers
276
834000
2000
Teória strún navrhuje, že týchto 20 čísel
14:08
have to do with the extra dimensions.
277
836000
2000
má čosi spoločné s dimenziami navyše.
14:10
Let me show you how.
278
838000
2000
Ukážem vám, ako.
14:12
So when we talk about the extra dimensions in string theory,
279
840000
4000
Keď hovoríme o viacerých dimenziách v teórii strún,
14:16
it's not one extra dimension,
280
844000
2000
nie je to jedna dimenzia navyše,
14:18
as in the older ideas of Kaluza and Klein.
281
846000
4000
ako u starších predstáv Kaluzu a Kleina.
14:22
This is what string theory says about the extra dimensions.
282
850000
3000
Teória strún hovorí o dimenziách navyše toto:
14:25
They have a very rich, intertwined geometry.
283
853000
3000
Majú veľmi bohatú, prepletenú geometriu.
14:28
This is an example of something known as a Calabi-Yau shape --
284
856000
4000
Toto je príklad niečoho, čo voláme Calabiho-Youov tvar;
14:32
name isn't all that important.
285
860000
2000
názov nie je dôležitý.
14:34
But, as you can see,
286
862000
2000
Ale ako vidíte,
dimenzie navyše sa prekladajú
14:36
the extra dimensions fold in on themselves
287
864000
3000
a preplietajú do veľmi zaujímavého tvaru, zaujímavej štruktúry.
14:39
and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.
288
867000
4000
14:43
And the idea is that if this is what the extra dimensions look like,
289
871000
5000
A tá myšlienka je, že ak tie dimenzie navyše vyzerajú nejako takto,
potom mikroskopický povrch nášho vesmíru všade okolo nás,
14:48
then the microscopic landscape of our universe all around us
290
876000
4000
bude na tej najmenšej úrovni vyzerať tiež nejako takto.
14:52
would look like this on the tiniest of scales.
291
880000
2000
Keď mávnete rukou,
14:54
When you swing your hand,
292
882000
1000
14:55
you'd be moving around these extra dimensions over and over again,
293
883000
3000
budete ňou hýbať okolo týchto dimenzií znovu a znovu,
no oni sú tak maličké, že o tom nebudeme vedieť.
14:58
but they're so small that we wouldn't know it.
294
886000
2000
15:00
So what is the physical implication, though, relevant to those 20 numbers?
295
888000
3000
Takže aký to teda má vzťah k týmto 20 číslam?
15:03
Consider this. If you look at the instrument, a French horn,
296
891000
3000
Zvážte toto. Ak sa pozriete na hudobný nástroj, lesný roh,
15:06
notice that the vibrations of the airstreams
297
894000
3000
všimnete si, že vibrácie vzdušných prúdov
sú ovplyvnené tvarom tohto nástroja.
15:09
are affected by the shape of the instrument.
298
897000
2000
15:11
Now in string theory,
299
899000
2000
No a v teórii strún
sú všetky tieto čísla odrazom toho, ako môžu struny vibrovať.
15:13
all the numbers are reflections of the way strings can vibrate.
300
901000
3000
15:16
So just as those airstreams
301
904000
2000
Takže rovnako ako vzdušné prúdy
15:18
are affected by the twists and turns in the instrument,
302
906000
3000
sú ovplyvňované skrútením a ohybmi nástroja,
15:21
strings themselves will be affected
303
909000
2000
struny samotné budú ovplyvnené
15:23
by the vibrational patterns in the geometry within which they are moving.
304
911000
4000
vibračnými vzormi v geometrii, v ktorej sa pohybujú.
15:27
So let me bring some strings into the story.
305
915000
2000
Takže mi dovoľte priviesť nejaké struny na pódium.
A ak sledujete vibrovanie týchto malých drobcov -
15:29
And if you watch these little fellows vibrating around --
306
917000
3000
15:32
they'll be there in a second -- right there,
307
920000
2000
- budú tu za sekundu - práve tu,
všimnete si, že spôsob ako vibrujú je ovplyvnený
15:34
notice that they way they vibrate is affected
308
922000
2000
15:36
by the geometry of the extra dimensions.
309
924000
2000
geometriou extra dimenzií.
15:38
So, if we knew exactly what the extra dimensions look like --
310
926000
3000
Takže keď presne vieme ako tie extra dimenzie vyzerajú -
15:41
we don't yet, but if we did --
311
929000
2000
- zatiaľ to nevieme, ale keby sme vedeli -
15:43
we should be able to calculate the allowed notes,
312
931000
3000
- mali by sme byť schopní vypočítať možné noty,
15:46
the allowed vibrational patterns.
313
934000
2000
možné vibračné vzorce.
15:48
And if we could calculate the allowed vibrational patterns,
314
936000
3000
A ak budeme vedieť vypočítať možné vibračné vzorce,
mali by sme byť schopní vypočítať tých 20 čísiel.
15:51
we should be able to calculate those 20 numbers.
315
939000
3000
15:54
And if the answer that we get from our calculations
316
942000
4000
A keď odpoveď, ktorú z našich výpočtov dostaneme
15:58
agrees with the values of those numbers
317
946000
2000
bude súhlasiť s hodnotami týchto čísiel,
16:00
that have been determined
318
948000
2000
ktoré sme zistili
detailnými a precíznymi experimentmi,
16:02
through detailed and precise experimentation,
319
950000
3000
16:05
this in many ways would be the first fundamental explanation
320
953000
5000
to bude v mnohých ohľadoch prvé fundamentálne vysvetlenie,
16:10
for why the structure of the universe is the way it is.
321
958000
5000
prečo je štruktúra vesmíru taká, aká je.
Druhý problém, ktorý chcem týmto spôsobom vyriešiť je:
16:15
Now, the second issue that I want to finish up with is:
322
963000
3000
16:18
how might we test for these extra dimensions more directly?
323
966000
5000
Ako môžeme testovať tieto extra dimenzie priamejšie?
16:23
Is this just an interesting mathematical structure
324
971000
3000
Je to iba zaujímavý matematický konštrukt,
16:26
that might be able to explain
325
974000
2000
ktorý by mohol byť schopný vysvetliť
16:28
some previously unexplained features of the world,
326
976000
5000
niektoré predtým nevysvetliteľné vlastnosti sveta,
alebo môžme skutočne priamo tieto extra dimenzie študovať?
16:33
or can we actually test for these extra dimensions?
327
981000
3000
A myslíme si - a to je podľa mňa veľmi vzrušujúce -
16:36
And we think -- and this is, I think, very exciting --
328
984000
2000
že v nasledujúcich cca piatich rokoch by sme mohli byť schopní testovať
16:38
that in the next five years or so we may be able to test
329
986000
4000
16:42
for the existence of these extra dimensions.
330
990000
3000
existenciu týchto extra dimenzií.
Robí sa to takto. V CERNe, v Ženeve vo Švajčiarsku,
16:45
Here's how it goes. In CERN, Geneva, Switzerland,
331
993000
4000
16:49
a machine is being built called the Large Hadron Collider.
332
997000
4000
sa stavia stroj, ktorý sa nazýva Large Hadron Collider.
Je to stroj, ktorý bude vysielať častice tunelom,
16:53
It's a machine that will send particles around a tunnel,
333
1001000
3000
v protismere, rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla.
16:56
opposite directions, near the speed of light.
334
1004000
2000
16:58
Every so often those particles will be aimed at each other,
335
1006000
4000
Tieto častice budú mieriť na seba,
takže dôjde k ich vzájomnej kolízii.
17:02
so there's a head-on collision.
336
1010000
2000
Dúfame, že ak táto kolízia bude mať dostatočnú energiu,
17:04
The hope is that if the collision has enough energy,
337
1012000
4000
môže vyvrhnúť nejaké trosky
17:08
it may eject some of the debris from the collision
338
1016000
3000
17:11
from our dimensions, forcing it to enter into the other dimensions.
339
1019000
5000
z našich dimenzií a prinútiť ich vstúpiť do iných.
17:16
How would we know it?
340
1024000
2000
Ako to budeme vedieť?
Zmeriame množstvo energie po kolízií,
17:18
Well, we'll measure the amount of energy after the collision,
341
1026000
3000
porovnáme ho s množstvom energie pred ňou,
17:21
compare it to the amount of energy before,
342
1029000
2000
a keď bude po kolízii menej energie ako pred ňou,
17:23
and if there's less energy after the collision than before,
343
1031000
4000
bude to dôkaz, že energia niekam unikla.
17:27
this will be evidence that the energy has drifted away.
344
1035000
2000
17:29
And if it drifts away in the right pattern that we can calculate,
345
1037000
3000
A keď ten únik bude v určitej forme, ktorú dokážeme vypočítať,
bude to dôkaz, že tam niekde sú extra dimenzie.
17:32
this will be evidence that the extra dimensions are there.
346
1040000
3000
Ukážem vám tú myšlienku vizuálne.
17:35
Let me show you that idea visually.
347
1043000
2000
Takže si predstavme, že máme určitý druh častice, známej ako gravitón -
17:37
So, imagine we have a certain kind of particle called a graviton --
348
1045000
3000
17:40
that's the kind of debris we expect to be ejected out,
349
1048000
4000
- to je druh trosiek, o ktorých predpokladáme, že budú vyvrhnuté,
17:44
if the extra dimensions are real.
350
1052000
2000
ak sú extra dimenzie skutočné.
No tu je ako experiment bude prebiehať.
17:46
But here's how the experiment will go.
351
1054000
1000
17:47
You take these particles. You slam them together.
352
1055000
3000
Vezmete tieto častice. Narazíte nimi o seba.
Narazíte nimi o seba, a ak máme pravdu,
17:50
You slam them together, and if we are right,
353
1058000
2000
17:52
some of the energy of that collision
354
1060000
2000
časť energie z tejto kolízie
17:54
will go into debris that flies off into these extra dimensions.
355
1062000
4000
skončí v troskách, ktorý "utečie" do extra dimenzií.
17:58
So this is the kind of experiment
356
1066000
2000
Takže toto je druh experimentu,
18:00
that we'll be looking at in the next five, seven to 10 years or so.
357
1068000
4000
na ktorý sa budeme dívať najbližších 5, 7 či 10 rokov.
18:04
And if this experiment bears fruit,
358
1072000
3000
A ak tento experiment prinesie svoje ovocie,
18:07
if we see that kind of particle ejected
359
1075000
3000
keď uvidíme vyvrhnutý tento typ častice
a pritom zachytíme, že je v našich dimenziách menej energie
18:10
by noticing that there's less energy in our dimensions
360
1078000
3000
18:13
than when we began,
361
1081000
2000
ako keď sme s ním začali,
18:15
this will show that the extra dimensions are real.
362
1083000
3000
to dokáže, že extra dimenzie sú skutočné.
18:18
And to me this is a really remarkable story,
363
1086000
3000
A pre mňa je toto skutočne mimoriadny príbeh,
a mimoriadna príležitosť. Pre Newtona bol absolútny priestor
18:21
and a remarkable opportunity. Going back to Newton with absolute space --
364
1089000
4000
ničím iným, iba javiskom
18:25
didn't provide anything but an arena, a stage
365
1093000
2000
18:27
in which the events of the universe take place.
366
1095000
2000
na ktorom sa odohrávali udalosti vesmíru.
18:29
Einstein comes along and says,
367
1097000
2000
Šiel okolo Einstein a povedal,
priestor a čas sa môžu ohýbať a krútiť - to je gravitácia.
18:31
well, space and time can warp and curve -- that's what gravity is.
368
1099000
3000
18:34
And now string theory comes along and says,
369
1102000
4000
A teraz prichádza teória strún a hovorí,
áno, gravitácia, kvantová mechanika, elektromagnetizmus,
18:38
yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,
370
1106000
3000
všetko v jednom balíku,
18:41
all together in one package,
371
1109000
2000
ale iba ak má vesmír viac dimenzií ako tie, ktoré vidíme.
18:43
but only if the universe has more dimensions than the ones that we see.
372
1111000
4000
18:47
And this is an experiment that may test for them in our lifetime.
373
1115000
5000
A toto je experiment, ktorý to môže potvrdiť ešte počas našich životov.
18:52
Amazing possibility.
374
1120000
2000
Úžasná možnosť.
Ďakujem vám!
18:54
Thank you very much.
375
1122000
2000
18:56
(Applause)
376
1124000
7000
(potlesk)
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