Κβαντικά πεδία: Τα βασικά δομικά στοιχεία του Σύμπαντος - με τον Ντέιβιντ Τονγκ
Σύμφωνα με τις καλύτερες θεωρίες της φυσικής μας, οι θεμελιώδεις δομικοί λίθοι της ύλης δεν είναι σωματίδια, αλλά συνεχείς ρευστές ουσίες, γνωστές ως "κβαντικά πεδία". Ο Ντέιβιντ Τονγκ εξηγεί τι γνωρίζουμε για αυτά τα πεδία και πώς εντάσσονται στην κατανόηση του Σύμπαντος.
Ο Ντέιβιντ Τονγκ είναι καθηγητής θεωρητικής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, με ειδίκευση στην κβαντική θεωρία πεδίων.
Ακολουθεί η μεταγραφή της ομιλίας του Δρ. Ντέιβιντ Τονγκ σε αυτό το βίντεο, μαζί με κάποιες επεξηγήσεις:
Απόψε, θα ήθελα να σας μιλήσω για ένα από τα μεγάλα ερωτήματα στην επιστήμη. Είναι ένα ερώτημα που πηγαίνει πίσω τουλάχιστον 2.500 χρόνια, στους αρχαίους Έλληνες. Και είναι μια ερώτηση που έχει συζητηθεί σε αυτή την αίθουσα πολλές, πολλές φορές τα τελευταία 200 χρόνια αλλά είναι μια σημαντική ερώτηση. Και νομίζω ότι είναι σημαντικό να το επανεξετάσουμε.
Και το ερώτημα είναι απλά αυτό. Από τι είμαστε φτιαγμένοι; Ποια είναι τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία της φύσης από τα οποία έχουμε κατασκευαστεί εσείς και εγώ και οτιδήποτε άλλο στο σύμπαν;
Αυτή είναι η ιστορία που θα ήθελα να σας πω. Αυτό που θα ήθελα λοιπόν να κάνω είναι να προσπαθήσω να σας δώσω μια επισκόπηση της τρέχουσας κατανόησής μας. Θα ήθελα επίσης να προσπαθήσω να σας δώσω μια επισκόπηση του πού ελπίζουμε να πάμε στο μέλλον και τι πρόοδο μπορούμε να ελπίζουμε να κάνουμε τα επόμενα χρόνια σε μερικές 10-ετίες.
Και θα καλύψουμε πολλά σημεία σε αυτή την ομιλία. Θα πρέπει να σας ενημερώσω τώρα, κυρίως γιατί θα συζητήσω για κάθε πράγμα στο σύμπαν κυριολεκτικά. Θα μιλήσουμε, μεταξύ άλλων για το τι συμβαίνει στον πιο ισχυρό επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο. Αυτή είναι μια μηχανή που ονομάζεται Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων ή LHC για συντομία.
Θα προκύψουν πολλά σε αυτή την ομιλία. Και είναι ένα μηχάνημα που εδρεύει υπόγεια σε ένα μέρος που ονομάζεται CERN που είναι λίγο έξω από τη Γενεύη. Θα μιλήσουμε επίσης για πειράματα τα τελευταία χρόνια που βλέπουν προς τα πίσω στο χρόνο προς τη Μεγάλη Έκρηξη, που μας δίνουν κάποια κατανόηση για το τι συνέβαινε στα πρώτα λίγα κλάσματα του δευτερολέπτου αφού ο ίδιος ο χρόνος άρχισε να υπάρχει.
Και πάνω από όλα αυτά, θέλω επίσης να σας δώσω μια ιδέα για τις θεωρητικές αφηρημένες ιδέες και ακόμη και μια μικρή ιδέα για τα μαθηματικά που αποτελούν τη βάση της τρέχουσας κατανόησής μας για το σύμπαν.
Επειδή είμαι θεωρητικός φυσικός. Αυτό που κάνω είναι να μελετάω τις εξισώσεις, και να προσπαθώ να κατανοήσω τις εξισώσεις που διέπουν τον κόσμο στον οποίο ζούμε. Και έτσι, θα ήθελα απλώς να σας δώσω μια γεύση για τι πρόκειται. Κάποια στιγμή, θα σας δείξω ακόμη και μία εξίσωση.
Ξέρετε, μπορείτε να σας στείλουν σε μαθήματα κατάρτισης για τέτοιου είδους πράγματα. Υπάρχει ένας κανόνας νούμερο ένα. Ο νούμερο ένα κανόνας είναι να μην τους δείχνεις ποτέ εξισώσεις. Αν τους δείξετε εξισώσεις, απλώς θα τους τρομοκρατήσετε. Κάποια στιγμή σε αυτή τη διάλεξη όλοι θα τρομοκρατηθείτε, οπότε απλά προετοιμαστείτε. Εντάξει;
Ξέρετε, υπάρχει ένας παραδοσιακός τρόπος για να ξεκινήσετε τέτοιες συζητήσεις. Ο παραδοσιακός τρόπος είναι να είσαι πολύ καλλιεργημένος και να μιλάς για όσα είπαν ο Δημόκριτος και ο Λουκρήτιος πριν από δυόμισι χιλιάδες χρόνια και τις ιδέες που είχαν οι αρχαίοι Έλληνες για τα άτομα. Αλλά ξέρετε, δεν θέλω να ξεκινήσω έτσι. Έχουμε κάνει μεγάλη πρόοδο σε δυόμισι χιλιάδες χρόνια και ξέρετε, υπάρχουν καλύτερα μέρη για να ξεκινήσετε μια επιστημονική ομιλία.
Οπότε, η πρώτη σύγχρονη εικόνα που είχαμε από τι αποτελείται το σύμπαν , από όλα όσα είμαστε φτιαγμένοι είναι αυτή. Ελπίζω λοιπόν να είναι οικείο στους περισσότερους εδώ. Αυτός είναι ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων.
Είναι μια από τις πιο εμβληματικές εικόνες σε όλη την επιστήμη. Αυτό που έχουμε εδώ είναι 120 διαφορετικά στοιχεία. Πρέπει να επισημάνω, τουλάχιστον 10 από τα οποία ανακαλύφθηκαν σε αυτό ακριβώς το κτίριο, και τα οποία αποτελούν ή τουλάχιστον στη δεκαετία του 1800 θεωρήθηκε ότι αποτελούν ότι υπήρχαν στη φύση. Οπότε είναι σίγουρα αλήθεια ότι οποιοδήποτε υλικό παίρνετε μπορείτε να το αναλύσετε στα συστατικά του μέρη και θα διαπιστώσετε ότι όλα αυτά τα συστατικά μέρη αποτελούνται από ένα από αυτά τα 120 στοιχεία.
Είναι λοιπόν μια μεγάλη στιγμή στην επιστήμη. Είναι πραγματικά ένας από τους θριάμβους της επιστήμης. Είναι επίσης, να προσθέσω, ο λόγος που σταμάτησα να κάνω χημεία στο σχολείο. Γιατί αν είσαι χημικός, αυτό είναι βασικά τόσο καλό όσο γίνεται. Ξέρεις, αν είμαστε ειλικρινείς, είναι κάπως χάος.
Τα πάντα στο σύμπαν ταξινομούνται σε πράγματα στα αριστερά που έχουν αναφλεξιμότητα αν τα βάλετε στο νερό από πράγματα στα δεξιά, τα οποία πραγματικά, αν είμαστε ειλικρινείς, δεν κάνουν και πολλά πράγματα. Κάπως οργανώνεις τα πάντα σε αυτά τα ανόητα σχήματα. Και μοιάζει λίγο με την Αυστραλία. Υπάρχει μια μεγάλη βουτιά στην κορυφή, και μετά υπάρχουν αυτές οι δύο γραμμές στοιχείων που πρέπει να βάλετε κατά μήκος του κάτω μέρους, επειδή δεν υπάρχει χώρος για αυτά στη μέση όπου ανήκουν.
Δεν ξέρω για εσάς, αν μου ζητούσαν να καταλήξω σε μια θεμελιώδη ταξινόμηση των πάντων στο σύμπαν, αυτό δεν θα το είχα κάνει. Υπάρχουν χημικοί στο κοινό; Λυπάμαι για σας... Εντάξει. Αλλά ξέρετε, δεν είμαι μόνος σε αυτό. Δεν είμαι μόνο εγώ που πιστεύω ότι αυτός είναι ένας ανόητος τρόπος οργάνωσης της φύσης. Η ίδια η φύση πιστεύει ότι αυτός είναι ένας ανόητος τρόπος οργάνωσης της φύσης. Φυσικά, ξέρουμε ότι αυτό δεν είναι το θεμελιώδες αυτό δεν είναι το τέλος της ιστορίας. Αυτό δεν είναι τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία.
Τζόζεφ Τζον Τόμσον και η ανακάλυψη του ηλεκτρονίου
Και το πρώτο άτομο που συνειδητοποίησε ότι υπάρχει κάτι βαθύτερο από αυτό ήταν ένας φυσικός του Κέιμπριτζ που λεγόταν JJ Thomsonν. Έτσι, στα τέλη του 1800, ο JJ Thomson ανακάλυψε ένα σωματίδιο που ήταν μικρότερο από ένα άτομο που τώρα ονομάζουμε ηλεκτρόνιο. Και το 1897, το ανακοίνωσε σε αυτή την αίθουσα, πράγματι σε αυτήν ακριβώς τη σειρά διαλέξεων σε ένα έκπληκτο κοινό, ένα κοινό που ήταν τόσο έκπληκτο, τουλάχιστον οι μισοί από αυτούς δεν πίστευαν αυτά που έλεγε. Υπήρχε ένας πολύ διακεκριμένος επιστήμονας που μετά είπε στον JJ Thomson ότι πίστευε ότι το όλο θέμα ήταν μια φάρσα, ότι ο JJ Thomson έκανε πλάκα! Αλλά φυσικά, δεν είναι φάρσα.
Ο Ράδερφορντ ανακάλυψε ότι το άτομο έχει συγκεντρωμένο το θετικό φορτίο στο κέντρο του και το αρνητικό περιφερειακά και δημιούργησε το πλανητικό μοντέλο του ατόμου.
Και μέσα σε 15 χρόνια από την ανακάλυψη του JJ Thomson ο διάδοχός του στο Cambridge, κάποιος που ονομαζόταν Ernest Rutherford είχε καταλάβει ακριβώς από τι αποτελούνται αυτά τα άτομα. Και αυτή είναι η εικόνα που σκέφτηκε ο Ρόδερφορντ. Γνωρίζουμε λοιπόν τώρα ότι καθένα από αυτά τα στοιχεία αποτελείται από έναν πυρήνα, ο οποίος είναι μικροσκοπικός.
Η μεταφορική έννοια που χρησιμοποίησε ο ίδιος ο Rutherford ήταν ότι είναι σαν μια μύγα στο κέντρο ενός καθεδρικού ναού. Και μετά σε τροχιά γύρω από αυτόν τον πυρήνα, θα πρέπει να προσθέσω σε αρκετά θολές τροχιές, είναι τα ηλεκτρόνια τα οποία κάπως γεμίζουν πολύ αραιά τον υπόλοιπο χώρο. Αυτή είναι λοιπόν μια εικόνα αυτών των ατόμων.
Πρωτόνια και Νετρόνια
Στη συνέχεια, μάθαμε ότι ο πυρήνας δεν είναι ο ίδιος θεμελιώδης. Ο πυρήνας περιέχει μικρότερα σωματίδια. Είναι σωματίδια που ονομάζουμε πρωτόνια και νετρόνια. Και στη δεκαετία του 1970, μάθαμε ότι τα πρωτόνια και τα νετρόνια δεν είναι ούτε θεμελιώδη.
Τα κουάρκ
Έτσι, στη δεκαετία του 1970, μάθαμε ότι μέσα σε κάθε πρωτόνιο και νετρόνιο υπάρχουν 3 μικρότερα σωματίδια που ονομάζουμε κουάρκ. Υπάρχουν δύο διαφορετικά είδη κουάρκ. Μέχρι τη δεκαετία του 1970, υποθέτω ότι οι φυσικοί δεν είχαν κλασική ελληνική εκπαίδευση και είχαν ξεμείνει από αριστοκρατικά ονόματα. Ονομάζουμε λοιπόν αυτά τα κουάρκ: άνω κουάρκ και κάτω κουάρκ. Για κανένα καλό λόγο. το άνω κουάρκ είναι πιο ψηλά από το κάτω κουάρκ. Δεν είναι σαν να δείχνει προς τα πάνω. Δεν υπάρχει κανένας καλός λόγος.
Άρα το πρωτόνιο αποτελείται από 2 άνω κουάρκ και 1 κάτω κουάρκ. Και το νετρόνιο αποτελείται από 2 κάτω κουάρκ και 1 άνω κουάρκ. Αυτά, από όσο γνωρίζουμε, είναι τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία της φύσης. Ποτέ δεν ανακαλύψαμε τίποτα μικρότερο από το ηλεκτρόνιο και ποτέ δεν ανακαλύψαμε τίποτα μικρότερο από τα κουάρκ. Έχουμε λοιπόν 3 σωματίδια από τα οποία είναι φτιαγμένα όλα όσα γνωρίζουμε.
Και αξίζει να τονιστεί, αυτό είναι κάπως εκπληκτικό. Ξέρεις; Το θεωρούμε δεδομένο. Αυτό το μαθαίνουμε στο σχολείο. Δεν το σκεφτόμαστε σε βάθος. Όλα όσα βλέπουμε στον κόσμο, όλη η ποικιλομορφία στον φυσικό κόσμο, εσύ, εγώ και τα πάντα γύρω μας ακριβώς τα ίδια τρία σωματίδια με ελαφρώς διαφορετικές αναδιατάξεις που επαναλαμβάνονται ξανά και ξανά και ξανά. Είναι ένα καταπληκτικό μάθημα για το πώς είναι χτισμένος ο κόσμος.
Έχουμε ένα ηλεκτρόνιο και δύο κουάρκ. Και ξέρετε, αυτά δεν είναι τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία που είχαν σκεφτεί οι Έλληνες, και σίγουρα δεν είναι τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία που είχαν σκεφτεί οι Βικτωριανοί. Αλλά ξέρετε, το πνεύμα του θέματος πραγματικά δεν έχει αλλάξει. Το πνεύμα είναι ακριβώς αυτό που είπε ο Δημόκριτος πριν από 2.500 χρόνια, ότι είναι σαν τουβλάκια LEGO από τα οποία είναι κατασκευασμένα τα πάντα στον κόσμο. Αυτά τα τούβλα LEGO είναι σωματίδια και τα σωματίδια είναι το ηλεκτρόνιο και δύο κουάρκ.
Είναι πολύ ωραία εικόνα. Είναι η εικόνα που διδάσκουμε στα παιδιά στο σχολείο. Είναι η εικόνα που διδάσκουμε ακόμη και σε φοιτητές στο προπτυχιακό πανεπιστήμιο. Και υπάρχει ένα πρόβλημα με αυτό. Το πρόβλημα είναι ότι είναι ψέμα. Είναι ένα αθώο ψέμα. Είναι ένα αθώο ψέμα που λέμε στα παιδιά μας γιατί δεν θέλουμε να τα εκθέσουμε στη δύσκολη και φρικτή αλήθεια πολύ νωρίς. Διευκολύνει την εκμάθηση εάν πιστεύετε ότι αυτά τα σωματίδια είναι τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία του σύμπαντος. Αλλά απλά δεν είναι αλήθεια.
Οι καλύτερες θεωρίες που έχουμε για τη φυσική δεν έχουν στη βάση τους το σωματίδιο του ηλεκτρονίου και τα δύο σωματίδια κουάρκ.
Στην πραγματικότητα, οι καλύτερες θεωρίες που έχουμε για τη φυσική δεν βασίζονται καθόλου στα σωματίδια. Οι καλύτερες θεωρίες που έχουμε μας λένε ότι τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία της φύσης δεν είναι τα σωματίδια, αλλά κάτι πολύ πιο νεφελώδες και αφηρημένο. Τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία της φύσης είναι ουσίες που μοιάζουν με ρευστά, οι οποίες απλώνονται σε ολόκληρο το σύμπαν και κυματίζονται με περίεργους και ενδιαφέροντες τρόπους. Αυτή είναι η θεμελιώδης πραγματικότητα στην οποία ζούμε.
Για αυτές τις ουσίες που μοιάζουν με υγρά έχουμε όνομα. Τα λέμε πεδία.
Θα σας πω τον γενικό ορισμό ενός πεδίου και μετά θα δούμε μερικά παραδείγματα για να εξοικειωθείτε με αυτό.
Ο ορισμός του φυσικού για ένα πεδίο είναι ο εξής: Είναι κάτι που διαδίδεται παντού σε όλο το σύμπαν. Είναι κάτι που παίρνει μια συγκεκριμένη τιμή σε κάθε σημείο του χώρου. Και επιπλέον, αυτή η τιμή μπορεί να αλλάξει στο χρόνο.
Έτσι, μια καλή εικόνα για να έχετε το μυαλό σας είναι ρευστή, η οποία κυματίζει και ταλαντεύεται σε όλο το σύμπαν και δεν είναι μια νέα ιδέα. Είναι μια ιδέα που χρονολογείται σχεδόν 200 χρόνια πίσω. Και όπως τόσα άλλα πράγματα στην επιστήμη είναι μια ιδέα που ξεκίνησε σε αυτό ακριβώς το δωμάτιο.
Michael Faraday και η ανακάλυψη της επαγωγικής δύναμης
Γιατί, όπως είμαι σίγουρος ότι πολλοί από εσάς γνωρίζετε αυτό είναι το σπίτι του Michael Faraday. Και ο Μάικλ Φαραντέι ξεκίνησε αυτή τη σειρά διαλέξεων το 1825. Έδωσε πάνω από εκατό από αυτές τις απογευματινές ομιλίες της Παρασκευής και η συντριπτική τους πλειονότητα ήταν στις δικές του ανακαλύψεις σχετικά με τα πειράματα που έκανε στον ηλεκτρισμό και τον μαγνητισμό. Έτσι έκανε πάρα πολλά πράγματα στον ηλεκτρισμό και τον μαγνητισμό για πολλές δεκαετίες.
Και με τον τρόπο αυτό διαμόρφωσε μια αντίληψη για το πώς λειτουργούν τα ηλεκτρικά και μαγνητικά φαινόμενα. Και η αντίληψη είναι αυτό που τώρα ονομάζουμε ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο. Έτσι, αυτό που οραματίστηκε ήταν ότι παντού, σε όλο το διάστημα υπήρχαν αυτά τα αόρατα αντικείμενα που ονομάζονταν ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία.
Τώρα, το μαθαίνουμε στο σχολείο. Και πάλι, είναι κάτι που θεωρούμε δεδομένο γιατί το μάθαμε σε νεαρή ηλικία και δεν καταλαβαίνουμε πόσο μεγάλο βήμα είναι αυτή η ιδέα του Faraday. Θέλω να τονίσω, ότι είναι μια από τις πιο επαναστατικές αφηρημένες ιδέες στην ιστορία της επιστήμης ότι υπάρχουν αυτά τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία.
Οπότε ας περάσουμε σε κάτι πρακτικό. Δεν είμαι απλώς ένας θεωρητικός φυσικός. Είμαι πολύ θεωρητικός φυσικός. Είναι πολύ δύσκολο για μένα να κάνω οποιοδήποτε είδος πειράματος που θα έχει αποτέλεσμα. Αλλά θα σας δείξω κάτι που όλοι έχετε δει. Είναι μαγνήτες. Και όλοι παίζαμε αυτά τα παιχνίδια όταν ήμασταν παιδιά ή όταν ήμασταν στο σχολείο.
Παίρνετε αυτούς τους μαγνήτες και τους μετακινείτε μαζί. Και καθώς πλησιάζουν όλο και πιο κοντά υπάρχει αυτή η δύναμη που μπορείς να αισθανθείς να συσσωρεύεται που ωθεί, την πίεση που ωθεί αυτούς τους δύο μαγνήτες. Και δεν έχει σημασία πόσο συχνά το κάνεις, και δεν έχει σημασία πόσα πτυχία έχεις στη φυσική. Είναι λίγο μαγικό. Υπάρχει κάτι το ιδιαίτερο σε αυτό το περίεργο συναίσθημα που νιώθεις ανάμεσα σε μαγνήτες.
Και αυτή ήταν η ιδιοφυΐα του Faraday. Έπρεπε να εκτιμήσει ότι, παρόλο που δεν μπορείτε να δείτε τίποτα στο ενδιάμεσο, παρόλο που ανεξάρτητα από το πόσο προσεκτικά κοιτάζετε ο χώρος μεταξύ αυτών των μαγνητών φαίνεται να είναι κενός ωστόσο, είπε ότι υπάρχει κάτι αληθινό εκεί. Υπάρχει κάτι πραγματικό και φυσικό, το οποίο είναι αόρατο που δημιουργείται και αυτό είναι που ευθύνεται για τη δύναμη. Έτσι τις ονόμασε δυναμικές γραμμές. Τώρα το ονομάζουμε μαγνητικό πεδίο.
Αυτή είναι μια εικόνα του Michael Faraday να κάνει διάλεξη πίσω από αυτό ακριβώς το τραπέζι. Εδώ είναι ένα σχέδιο από ένα από τα χαρτιά του Michael Faraday. Οπότε θα σας καθοδηγήσω σε αυτό που έκανε ο Faraday. Το πράγμα στα δεξιά, υπάρχει ένα μικρό πηνίο με ένα χέρι πάνω του. Αυτή είναι μια μπαταρία και η μπαταρία περνάει ένα ρεύμα γύρω από αυτό το πηνίο. Και με αυτόν τον τρόπο, υπάρχει ένα μαγνητικό πεδίο που προκαλείται σε αυτό. Είναι αυτό που λέγεται σωληνοειδές πηνίο.
Και τότε ο Faraday έκανε το εξής. Απλώς μετακίνησε αυτό το μικρό πηνίο Α μέσα από αυτό το μεγάλο πηνίο Β κάπως έτσι. Και έγινε κάποιο θαύμα. Όταν το κάνετε αυτό, υπάρχει ένα μεταβλητό μαγνητικό πεδίο. Η μεγάλη ανακάλυψη του Faraday ήταν η επαγωγή.
Δημιουργεί ένα ρεύμα στο πηνίο Β, το οποίο στη συνέχεια σε αυτό το άκρο του τραπεζιού κάνει μια βελόνα να τρεμοπαίζει. Τόσο εξαιρετικά απλό. Μεταβάλετε ένα μαγνητικό πεδίο και δημιουργεί ένα ρεύμα, το οποίο κάνει μια βελόνα να τρεμοπαίζει στην άλλη πλευρά του τραπεζιού.
Αυτό κατέπληξε το κοινό στη δεκαετία του 1800. Επειδή κάνατε κάτι που επηρεάζει τη βελόνα στην άλλη άκρη του τραπεζιού, αλλά δεν αγγίζετε ποτέ τη βελόνα. Ήταν καταπληκτικό. Θα μπορούσατε να κάνετε κάτι να κινηθεί χωρίς να το πλησιάσετε ποτέ χωρίς ποτέ να το αγγίξετε.
Έχουμε κάπως χάσει τον ενθουσιασμό μας τον τελευταίο καιρό Μπορείτε να κάνετε το ίδιο πείραμα. Μπορείτε να σηκώσετε το κινητό σας. Μπορείτε να πατήσετε μερικά κουμπιά. Μπορείτε να καλέσετε κάποιον στην άλλη άκρη της γης μέσα σε δευτερόλεπτα. Αλλά είναι η ίδια αρχή. Αλλά αυτή ήταν η πρώτη φορά που αποδείχθηκε ότι το πεδίο είναι πραγματικό. Μπορείτε να επικοινωνήσετε χρησιμοποιώντας το πεδίο. Μπορείτε να επηρεάσετε πράγματα μακριά χρησιμοποιώντας το πεδίο χωρίς να τα αγγίξετε ποτέ.
Αυτή είναι λοιπόν η κληρονομιά του Michael Faraday. Δεν υπάρχουν μόνο σωματίδια στον κόσμο. Υπάρχουν άλλα αντικείμενα που είναι ελαφρώς πιο διακριτικά που ονομάζονται πεδία που είναι απλωμένα σε όλο το διάστημα.
Παρεμπιπτόντως, αν θέλετε ποτέ να εκτιμήσετε πραγματικά την ιδιοφυΐα του Michael Faraday, έδωσε αυτή τη διάλεξη το 1846. Έδωσε πολλές διαλέξεις το 1846. Αλλά υπήρχε μια συγκεκριμένα όπου τελείωσε 20 λεπτά νωρίτερα. Του τελείωσαν τα πράγματα να πει, κι έτσι ασχολήθηκε με κάποιες εικασίες για 20 λεπτά.
Και ο Faraday πρότεινε ότι αυτά τα αόρατα, ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία ότι είναι κυματισμοί του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου, που είναι αυτό που ονομάζουμε φως.
Χρειάστηκαν λοιπόν 50 χρόνια για να επιβεβαιώσουν επιστήμονες όπως ο Maxwell και ο Hertz ότι όντως έτσι είναι φτιαγμένο το φως αλλά ήταν η ιδιοφυΐα του Faraday που το κατάλαβε αυτό ότι υπήρχαν κύματα στο ηλεκτρικό μαγνητικό πεδίο και αυτά τα κύματα είναι το φως. που βλέπουμε γύρω μας. Εντάξει. Αυτή είναι λοιπόν η κληρονομιά του Faraday. Αλλά αποδεικνύεται ότι αυτή η ιδέα των πεδίων ήταν πολύ πιο σημαντική από ό,τι είχε συνειδητοποιήσει ο Faraday. Και χρειάστηκαν πάνω από 150 χρόνια για να εκτιμήσουμε τη σημασία αυτών των πεδίων.
Αυτό που συνέβη λοιπόν σε αυτά τα 150 χρόνια ήταν ότι έγινε μια μικρή επανάσταση στην επιστήμη.
Στη δεκαετία του 1920, συνειδητοποιήσαμε ότι ο κόσμος είναι πολύ πολύ διαφορετικός από τις ιδέες κοινής λογικής που ο Νεύτωνας και ο Γαλιλαίος μας είχαν μεταδώσει αιώνες πριν. Έτσι, στη δεκαετία του 1920, άνθρωποι όπως ο Heisenberg και ο Schrodinger συνειδητοποίησαν ότι στις μικρότερες κλίμακες στη μικροσκοπική κλίμακα, ο κόσμος είναι πολύ πιο μυστηριώδης και πολύ λίγο κατανοητός από ό,τι φανταζόμασταν ποτέ ότι θα μπορούσε να είναι.
Η κβαντομηχανική
Αυτή, φυσικά, είναι η θεωρία που σήμερα γνωρίζουμε ως κβαντομηχανική. Θα μπορούσα λοιπόν να πω πολλά για την κβαντομηχανική. Επιτρέψτε μου να σας πω μία από τις βασικές ιδέες της κβαντικής μηχανικής.
Μία από τις βασικές ιδέες είναι ότι η ενέργεια δεν είναι συνεχής. Η ενέργεια στον κόσμο είναι πάντα κατανεμημένη σε κάποια μικρά διακριτά κομμάτια. Αυτό στην πραγματικότητα σημαίνει η λέξη κβάντο. Κβαντικό σημαίνει διακριτό ή ένα κομμάτι.
Έτσι, η πραγματική διασκέδαση ξεκινά όταν προσπαθείτε να πάρετε τις ιδέες της κβαντικής μηχανικής, που λένε ότι τα πράγματα πρέπει να είναι διακριτά και προσπαθείτε να τις συνδυάσετε με τις ιδέες του Faraday για πεδία τα οποία είναι πολύ συνεχή, ομαλά αντικείμενα, που κυματίζουν και ταλαντεύονται στο διάστημα.
Kβαντική θεωρία πεδίου
Έτσι, η ιδέα να προσπαθήσουμε να συνδυάσουμε αυτές τις δύο θεωρίες μαζί είναι αυτό που ονομάζουμε κβαντική θεωρία πεδίου. Και εδώ είναι η επίπτωση της κβαντικής θεωρίας πεδίου.
Η πρώτη συνέπεια είναι τι συμβαίνει με το ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο. Έτσι ο Faraday μας δίδαξε, και ο Maxwell αργότερα ότι τα κύματα του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου είναι αυτό που ονομάζουμε φως. Αλλά όταν εφαρμόζετε την κβαντική μηχανική σε αυτό διαπιστώνετε ότι αυτά τα κύματα φωτός δεν είναι τόσο ομαλά και συνεχόμενα όσο εμφανίζονταν.
Έτσι, αν κοιτάξετε προσεκτικά τα κύματα φωτός θα διαπιστώσετε ότι αποτελούνται από σωματίδια. Είναι μικρά σωματίδια φωτός και αυτά είναι σωματίδια που ονομάζουμε φωτόνια. Η μαγεία αυτής της ιδέας είναι ότι η ίδια αρχή ισχύει για κάθε άλλο σωματίδιο στο σύμπαν.
Άρα διαδίδεται παντού σε αυτό το δωμάτιο κάτι που ονομάζουμε πεδίο ηλεκτρονίων. Είναι σαν ένα ρευστό που γεμίζει αυτό το δωμάτιο και, στην πραγματικότητα γεμίζει ολόκληρο το σύμπαν. Και οι κυματισμοί αυτού του ρευστού ηλεκτρονίων, οι κυματισμοί των κυμάτων αυτού του ρευστού δένονται σε μικρές δέσμες ενέργειας σύμφωνα με τους κανόνες της κβαντικής μηχανικής και αυτές οι δέσμες ενέργειας είναι αυτό που ονομάζουμε σωματίδιο, το ηλεκτρόνιο.
Όλα τα ηλεκτρόνια που υπάρχουν στο σώμα σας δεν είναι θεμελιώδη. Όλα τα ηλεκτρόνια που υπάρχουν στο σώμα σας είναι κύματα του ίδιου υποκείμενου πεδίου. Και είμαστε όλοι συνδεδεμένοι μεταξύ μας. Ακριβώς όπως τα κύματα στον ωκεανό ανήκουν στον ίδιο υποκείμενο ωκεανό τα ηλεκτρόνια στο σώμα σας είναι κυματισμοί του ίδιου πεδίου με τα ηλεκτρόνια στο σώμα μου.
Επεξήγηση:
Αυτή η δήλωση αναφέρεται σε βασικές αρχές της κβαντικής φυσικής και της κβαντικής μηχανικής. Στην κλασική φυσική, τα σωματίδια θεωρούνται ως σταθερά σημεία στο χώρο και το χρόνο. Αντίθετα, στην κβαντική φυσική, τα σωματίδια, όπως τα ηλεκτρόνια, περιγράφονται από κύματα πιθανότητας.
Σύμφωνα με τη θεωρία των κβαντικών πεδίων, κάθε σωματίδιο συνδέεται με ένα πεδίο που εκτείνεται σε όλο τον χώρο. Τα ηλεκτρόνια, για παράδειγμα, συνδέονται με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Αυτό το πεδίο διέπεται από κβαντικούς κανόνες και διαμορφώνει τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων.
Η έννοια της διασύνδεσης όλων των ηλεκτρονίων μέσω του ίδιου υποκείμενου πεδίου αναδεικνύει την αλληλεπίδραση και τον συνεκτικό χαρακτήρα της κβαντικής φύσης. Αυτή η διασύνδεση διασφαλίζει ότι τα κβαντικά φαινόμενα μπορούν να επηρεάσουν σωματίδια που βρίσκονται σε απόσταση, ανεξαρτήτως πόσο μακριά.
Πεδία Κουάρκ
Υπάρχει κάτι περισσότερα από αυτό. Υπάρχουν επίσης σε αυτό το δωμάτιο δύο πεδία κουάρκ. Και οι κυματισμοί αυτών των δύο πεδίων κουάρκ δημιουργούν αυτό που ονομάζουμε πάνω κουάρκ και κάτω κουάρκ.
Και το ίδιο ισχύει για κάθε άλλο είδος σωματιδίου στο σύμπαν. Υπάρχουν πεδία που βρίσκονται κάτω από τα πάντα. Και αυτό που νομίζουμε ως σωματίδια δεν είναι στην πραγματικότητα καθόλου σωματίδια, είναι κύματα αυτών των πεδίων δεμένα σε μικρές δέσμες ενέργειας.
Αυτή είναι η κληρονομιά του Faraday. Εδώ μας οδήγησε το όραμα του Faraday για τα πεδία. Δεν υπάρχουν σωματίδια στον κόσμο. Τα βασικά θεμελιώδη δομικά στοιχεία του σύμπαντος μας είναι αυτές οι ρευστές ουσίες που ονομάζουμε πεδία.
Αυτό που θέλω να κάνω στο υπόλοιπο αυτής της ομιλίας μου είναι να σας πω πού μας οδηγεί αυτό το όραμα. Θέλω να σας πω τι σημαίνει ότι δεν είμαστε φτιαγμένοι από σωματίδια. Είμαστε φτιαγμένοι από πεδία. Και θέλω να σας πω τι μπορούμε να κάνουμε με αυτό και πώς μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα το σύμπαν γύρω μας.
Κβαντικό κενό
Να λοιπόν το πρώτο πράγμα. Πάρτε ένα κουτί και βγάλτε κάθε πράγμα που υπάρχει μέσα σε αυτό το κουτί. Βγάλτε όλα τα σωματίδια από το κουτί όλα τα άτομα από το κουτί. Αυτό που σας μένει είναι ένα καθαρό κενό.
Αυτό που βλέπετε εδώ είναι μια προσομοίωση υπολογιστή που χρησιμοποιεί την καλύτερη θεωρία της φυσικής για κάτι που ονομάζεται “τυπικό μοντέλο”, το οποίο θα παρουσιάσω αργότερα. Αλλά είναι μια προσομοίωση υπολογιστή χωρίς απολύτως τίποτα. Αυτός είναι κενός χώρος. Κυριολεκτικά άδειος χώρος χωρίς τίποτα μέσα. Αυτό είναι το πιο απλό πράγμα που θα μπορούσατε να φανταστείτε στο σύμπαν. Και μπορείτε να δείτε, ότι είναι ένα ενδιαφέρον μέρος ο κενός χώρος. Δεν είναι βαρετό και ανιαρό μέρος. Αυτό που κοιτάτε εδώ είναι ότι ακόμη και όταν αφαιρεθούν τα σωματίδια, το πεδίο εξακολουθεί να υπάρχει. Το πεδίο είνα εκεί.
Αρχή της Αβεβαιότητας του Heisenberg
Αλλά επιπλέον, το πεδίο διέπεται από τους κανόνες της κβαντικής μηχανικής. Και υπάρχει μια αρχή στην κβαντομηχανική, η οποία ονομάζεται Αρχή της Αβεβαιότητας του Heisenberg, η οποία λέει ότι δεν επιτρέπεται να κάθεστε ακίνητοι.
Επεξήγηση:
Η φράση "δεν σας επιτρέπεται να καθίσετε ακίνητοι" είναι μια ειρωνική διατύπωση που εκφράζει την ιδέα ότι, λόγω της Αρχής Αβεβαιότητας, δεν είναι δυνατόν να καθήσετε ακίνητοι στον κβαντικό κόσμο. Αποτελεί μια μεταφορική έννοια που υπογραμμίζει το γεγονός ότι η ταυτόχρονη και ακριβής μέτρηση του παρατηρητή δύο σημαντικών παραμέτρων είναι αδύνατη στην κβαντομηχανική.
Η θέση του παρατηρητή και η αντίληψή του είναι κρίσιμες για τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τον κόσμο. Στην κβαντική μηχανική, το φαινόμενο της "κατάρρευσης της κυματοσυνάρτησης" υποδεικνύει τη σημαντική επίδραση του παρατηρητή στη φύση των κβαντικών συστημάτων.
Η αντίληψη του χώρου και του χρόνου από τον άνθρωπο είναι η μετάφραση δια μέσου των αισθητηρίων οργάνων του και της μετάφρασης του από τον εγκέφαλο. Και εδώ θα προσθέσουμε τον όρο συνείδηση του ανθρώπου που δεν είναι ακόμα κατανοητή που είναι και πως λειτουργεί.
Επομένως για την ενοποιηση των θεωρών πρέπει να εμπλακεί και η έννοια της συνείδησης του ανθρώπου αφού ειναι ο παρατηρητης. Όλες οι θεωρίες ενοποίησης προσπαθούν να προσθέσουν νέες ιδέες και μαθηματικά με απόντα τον παρατηρητή που είναι ο άνθρωπος.
Και το πεδίο πρέπει να την υπακούσει. Έτσι, ακόμη και όταν δεν υπάρχει τίποτα άλλο εκεί το πεδίο συνεχώς αναβράζει και κυματίζει με έναν, ειλικρινά, πολύ περίπλοκο τρόπο. Αυτά είναι πράγματα που ονομάζουμε διακυμάνσεις κβαντικού κενού.
Αλλά έτσι μοιάζει το τίποτα από την οπτική γωνία των σημερινών μας θεωριών της φυσικής. Αξίζει να πούμε ότι πρόκειται για προσομοίωση υπολογιστή. Μοιάζει λίγο με καρτούν αλλά στην πραγματικότητα είναι μια πολύ ισχυρή προσομοίωση υπολογιστή και χρειάστηκε πολύς χρόνος για να γίνει. Αλλά αυτά δεν είναι μόνο θεωρητικά.
Δύναμη Casimir
Αυτές οι κβαντικές διακυμάνσεις που υπάρχουν στο καθαρό κενό είναι πράγματα που μπορούμε να μετρήσουμε. Υπάρχει κάτι που λέγεται δύναμη Casimir. Η δύναμη Casimir είναι μια δύναμη ανάμεσα σε 2 μεταλλικές πλάκες που ωθούνται μεταξύ τους βασικά επειδή υπάρχουν περισσότερα από αυτά τα πράγματα στο εξωτερικό παρά στο εσωτερικό. Και ξέρετε, αυτά είναι αληθινά. Αυτά είναι πράγματα που μπορούμε να μετρήσουμε και συμπεριφέρονται ακριβώς όπως θα προβλέπαμε ότι θα έκαναν από τις θεωρίες μας.
Μαθηματικά της κβαντικής μηχανικής
Και αυτό με φέρνει στην πιο μαθηματική πλευρά της συζήτησης. Γιατί υπάρχει μια πρόκληση σε αυτό. Αυτό είναι το πιο απλό πράγμα που μπορούμε να φανταστούμε σε ολόκληρο το σύμπαν, και είναι περίπλοκο. Είναι εκπληκτικά περίπλοκο.
Ξέρετε, αν θέλετε τώρα να καταλάβετε όχι το τίποτα άλλο ένα μόνο μόνο σωματίδιο αυτό είναι πολύ πιο περίπλοκο από αυτό. Και αν θέλετε να καταλάβετε 10 στην 23η σωματίδια όπου όλα κάνουν κάτι ενδιαφέρον, αυτό είναι πραγματικά πάρα πολύ πιο περίπλοκο από αυτό. Επομένως, υπάρχει ένα πρόβλημα και.είναι ένα δικό μου πρόβλημα, όχι δικό σας στην αντιμετώπιση αυτής της θεμελιώδους περιγραφής του σύμπαντος όπου είναι απλά πολύ δύσκολο.
Τα μαθηματικά που χρησιμοποιούμε για να περιγράψουμε τα κβαντικά πεδία για να περιγράψουμε όλα αυτά από τα οποία είμαστε φτιαγμένοι με όρους κβαντικών πεδίων είναι ουσιαστικά τα πιο δύσκολα από όλα τα μαθηματικά που προκύπτουν σε οποιονδήποτε άλλο τομέα της φυσικής ή της επιστήμης. Είναι ειλικρινά δύσκολο.
Υπάρχει μια λίστα με έξι ανοιχτά προβλήματα στα μαθηματικά. Θεωρούνται ως τα έξι δυσκολότερα προβλήματα στα μαθηματικά. Κάποτε ήταν επτά, αλλά κάποιος τρελός Ρώσος έλυσε ένα από αυτά. Άρα έμειναν 6. Κερδίζετε ένα εκατομμύριο δολάρια εάν μπορείτε να λύσετε οποιοδήποτε από αυτά τα προβλήματα. Αν γνωρίζετε λίγο μαθηματικά είναι πράγματα όπως η υπόθεση Riemann ή P έναντι ΝP. Είναι περίφημα δύσκολα προβλήματα. Αυτό είναι ένα από αυτά τα έξι προβλήματα. Κερδίζετε ένα εκατομμύριο δολάρια αν μπορείτε να το καταλάβετε αυτό.
Τι σημαίνει λοιπόν; Δεν σημαίνει ότι μπορείτε να φτιάξετε έναν μεγάλο υπολογιστή και απλώς να αποδείξετε ότι αυτά υπάρχουν. Σημαίνει ότι μπορείτε να το κατανοήσετε από τις βασικές αρχές λύνοντας τις εξισώσεις, τα μοτίβα που προκύπτουν μέσα σε αυτές τις κβαντικές διακυμάνσεις. Είναι ένα εξαιρετικά δύσκολο πρόβλημα. Ξέρετε, είναι το είδος των πραγμάτων που γράφω. Δεν ξέρω ούτε ένα άτομο στον κόσμο που να ασχολείται πραγματικά με αυτό το πρόβλημα. Τόσο δύσκολο είναι. Στην πραγματικότητα δεν ξέρουμε καν πώς να αρχίσουμε να καταλαβαίνουμε αυτού του είδους τις ιδέες στην θεωρία του κβαντικού πεδίου. Αυτό το θέμα σχετικά με τα μαθηματικά που αποτελούν πρόκληση είναι κάτι που θα επανέλθω αργότερα στην ομιλία.
Θα ήθελα λοιπόν να κάνω μια μικρή παρεκτροπή για λίγα λεπτά και να σας δώσω μια ιδέα για το τι μπορούμε να κάνουμε μαθηματικά και τι δεν μπορούμε μαθηματικά, απλώς για να σας πω ποια είναι η κατάσταση του παιχνιδιού από την άποψη της κατανόησης αυτών των θεωριών που ονομάζονται κβαντικές θεωρίες πεδίου που βρίσκονται κάτω από το σύμπαν μας.
Υπάρχουν λοιπόν στιγμές που καταλαβαίνουμε εξαιρετικά καλά τι συμβαίνει με τα κβαντικά πεδία.
Και αυτό συμβαίνει βασικά όταν αυτές οι διακυμάνσεις είναι πολύ ήρεμες και ήπιες, όταν δεν είναι άγριες και έντονες. Αυτές εδώ είναι έντονες. Αλλά όταν είναι πολύ πιο ήρεμες όταν το κενό μοιάζει πολύ περισσότερο με μια λιμνούλα παρά με μια μανιασμένη καταιγίδα, σε αυτές τις περιπτώσεις πιστεύουμε πραγματικά ότι καταλαβαίνουμε τι κάνουμε. Και για να το διευκρινίσω αυτό, θέλω απλώς να σας δώσω αυτό το παράδειγμα:
Αυτός ο αριθμός g είναι μια ιδιαίτερη ιδιότητα του σωματιδίου του ηλεκτρονίου. Και θα εξηγήσω γρήγορα τι είναι. Το ηλεκτρόνιο είναι ένα σωματίδιο, και αποδεικνύεται ότι το ηλεκτρόνιο περιστρέφεται. Περιστρέφεται μάλλον όπως περιστρέφεται η γη και έχει άξονα περιστροφής. Και μπορείτε να αλλάξετε τον άξονα αυτής της περιστροφής. Και ο τρόπος που το αλλάζεις είναι ότι παίρνεις ένα μαγνητικό πεδίο και με την παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου το ηλεκτρόνιο θα περιστραφεί.
Το ηλεκτρόνιο θα παραμείνει σε ένα σημείο, αλλά θα περιστρέφεται. Και τότε ο άξονας περιστροφής θα περιστρέφεται αργά έτσι. Είναι αυτό που λέγεται μετάπτωση (precession). Και η ταχύτητα αυτού του άξονα περιστροφής καθορίζεται από αυτόν τον αριθμό εδώ.
Αυτός ο αριθμός g δεν είναι το πιο σημαντικό πράγμα στη μεγάλη εικόνα. Ωστόσο, ιστορικά, αυτό ήταν εξαιρετικά σημαντικό στην ιστορία της φυσικής, επειδή αποδεικνύεται ότι αυτός είναι ένας αριθμός που μπορείτε να μετρήσετε με πάρα πολύ ακρίβεια κάνοντας πειράματα. Και έτσι αυτός ο αριθμός λειτούργησε σαν ένα πεδίο δοκιμών για να δούμε πόσο καλά κατανοούμε τις θεωρίες που αποτελούν τη βάση της φύσης και ειδικότερα, την θεωρία του κβαντικού πεδίου.
Επιτρέψτε μου λοιπόν να σας πω τι κοιτάτε εδώ.
Ο πρώτος αριθμός είναι το αποτέλεσμα πάρα πολλών δεκαετιών επίπονων πειραμάτων που μετρούσαν με πάρα πολύ ακρίβεια αυτό το χαρακτηριστικό του ηλεκτρονίου. Λέγεται μαγνητική ροπή.
Και ο δεύτερος αριθμός είναι το αποτέλεσμα πάρα πολλών δεκαετιών και πολύ βασανιστικών υπολογισμών που κάθονταν με στυλό και χαρτί και προσπαθούσαν να προβλέψουν από τις πρώτες αρχές της θεωρίας του κβαντικού πεδίου ποια θα πρέπει να είναι η μαγνητική ροπή των ηλεκτρονίων.
Και μπορείτε να δείτε, ότι είναι απλά θεαματικό. Και δεν υπάρχει κάτι τέτοιο πουθενά αλλού στην επιστήμη, δηλασή μία συμφωνία μεταξύ του θεωρητικού υπολογισμού και των πειραματικών μετρήσεων. Νομίζω ότι είναι με ακρίβεια 12 ή 13 ψηφίων. Είναι πραγματικά εκπληκτικό. Σε οποιονδήποτε άλλο τομέα της επιστήμης, θα πήδαγες από τη χαρά σου αν έβρισκες τα δύο πρώτα ψηφία σωστά. Στα οικονομικά, ούτε καν αυτό! Είναι ουσιαστικά καλύτερο από οποιονδήποτε άλλο τομέα της επιστήμης. 12 ψηφία ακρίβειας! Αλλά αυτό, φυσικά, σας το έδειξα γιατί αυτό είναι το καλύτερο μας αποτέλεσμα. Υπάρχουν πολλά άλλα αποτελέσματα που δεν είναι τόσο καλά.
Και η δυσκολία έρχεται όταν αυτές οι διακυμάνσεις του κβαντικού κενού αρχίζουν να γίνονται πιο άγριες και ισχυρότερες.
Επιτρέψτε μου λοιπόν να σας δώσω ένα παράδειγμα. Θα πρέπει να μπορούμε να καθίσουμε και να υπολογίσουμε από τις πρώτες αρχές τη μάζα του πρωτονίου. Έχουμε τις εξισώσεις. Όλα είναι εκεί. και απλώς πρέπει να δουλέψουμε σκληρά για να καταλάβουμε ποια είναι η μάζα του πρωτονίου απλά κάνοντας υπολογισμούς. Προσπαθούμε να το κάνουμε αυτό για περίπου 40 χρόνια τώρα. Μπορούμε να το πετύχουμε με ακρίβεια περίπου 3%. Το οποίο δεν είναι κακό. Είμαστε εκεί στο 3%. Αλλά θα έπρεπε να είμαστε πάρα πολύ καλύτεροι. Θα έπρεπε να επιδιώκουμε αυτά τα επίπεδα ακρίβειας.
Και ο λόγος είναι πολύ απλός. Έχουμε τη σωστή εξίσωση. Είμαστε σίγουροι ότι λύνουμε τη σωστή εξίσωση. Είναι απλά ότι δεν είμαστε αρκετά έξυπνοι για να τη λύσουμε. Για 40 χρόνια, οι πιο ισχυροί υπολογιστές του κόσμου πολλοί έξυπνοι άνθρωποι. Αλλά δεν καταφέραμε να το καταλάβουμε αυτό.
Υπάρχουν και άλλες καταστάσεις που δεν θα σας πω στις οποίες αποτυγχάνουμε από την αρχή. Υπάρχουν ορισμένες περιπτώσεις όπου για κάποιους δυσνόητους λόγους δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε υπολογιστές για να μας βοηθήσουν και απλά δεν έχουμε ιδέα τι να κάνουμε. Άρα είναι μια λίγο περίεργη κατάσταση.
Έχουμε αυτές τις θεωρίες της φυσικής. Είναι οι καλύτερες θεωρίες που έχουμε αναπτύξει ποτέ όπως μπορείτε να δείτε από αυτό. Αλλά ταυτόχρονα, είναι επίσης οι θεωρίες που καταλαβαίνουμε λιγότερο και για να σημειωθεί πρόοδος έχουμε αυτή την περίεργη εξισορρόπηση μεταξύ της αυξανόμενης θεωρητικής μας κατανόησης και του τρόπου εφαρμογής της στα πειράματα που κάνουμε. Και πάλι, είναι ένα θέμα στο οποίο θα επανέλθω στο τέλος της διάλεξης.
Μέχρι στιγμής, μιλούσα λίγο γενικά από τι είμαστε φτιαγμένοι. Και αυτή είναι η ουσία στα μισά της ομιλίας. Είστε όλοι φτιαγμένοι από κβαντικά πεδία και δεν τα καταλαβαίνω. Τουλάχιστον εγώ δεν τα καταλαβαίνω αρκετά καλά, όσο νομίζω ότι θα έπρεπε. Αυτό που θέλω να κάνω τώρα είναι να μπω σε ορισμένες λεπτομέρειες. Θέλω να σας πω ακριβώς από τι αποτελούνται τα κβαντικά πεδία.
Από τι αποτελούνται τα κβαντικά πεδία και ο νέος περιοδικός πίνακας
Θα σας πω με ακρίβεια ποια κβαντικά πεδία υπάρχουν στο σύμπαν. Και τα καλά νέα είναι ότι δεν υπάρχουν πολλά από αυτά. Γι' αυτό θα σας μιλήσω για όλα αυτά. Ξεκινήσαμε λοιπόν με τον περιοδικό πίνακα.
Αυτός είναι ο νέος περιοδικός πίνακας. Και είναι πολύ πιο απλός. Είναι πολύ πιο ωραίος. Υπάρχουν 3 σωματίδια όπου είμαστε όλοι φτιαγμένοι. Υπάρχει το ηλεκτρόνιο και τα δύο κουάρκ το πάνω κουάρκ και το κάτω κουάρκ.
Και όπως έχω τονίσει, τα σωματίδια δεν είναι θεμελιώδη. Αυτό που είναι πραγματικά θεμελιώδες είναι το πεδίο που τα καθορίζει.
Τα Νετρίνα
Και μετά αποδεικνύεται ότι υπάρχει ένα τέταρτο σωματίδιο που δεν έχω συζητήσει μέχρι στιγμής και ονομάζεται νετρίνο. Δεν παίζει σημαντικό ρόλο σε σχέση με αυτό από το οποίο είμαστε φτιαγμένοι αλλά παίζει έναν άλλο σημαντικό ρόλο αλλού στο σύμπαν. Αυτά τα νετρίνα είναι παντού. Δεν τα έχετε προσέξει ποτέ, αλλά από όταν άρχισα αυτή την ομιλία κάτι σαν 10 στην 14η έχουν περάσει από το σώμα του καθενός από εσάς τόσα είναι που έρχονται πάνω από το διάστημα όσα και από κάτω επειδή διαπερνούν όλη τη γη και μετά συνεχίζουν.
Από αυτά λοιπόν είναι φτιαγμένα τα πάντα. Αυτά είναι τα τέσσερα σωματίδια που αποτελούν το θεμέλιο του σύμπαντός μας. Μόνο που τότε συνέβη κάτι αρκετά περίεργο. Για έναν λόγο που δεν καταλαβαίνουμε καθόλου η φύση επέλεξε να πάρει αυτά τα τέσσερα σωματίδια και να τα αναπαράγει δύο φορές.
Οπότε, αυτή είναι η λίστα όλων των πεδίων που δημιουργούν τα σωματίδια στο σύμπαν μας. Τι βλέπουμε λοιπόν εδώ; Αυτό είναι το ηλεκτρόνιο. Αποδεικνύεται ότι υπάρχουν δύο άλλα σωματίδια που συμπεριφέρονται με κάθε τρόπο ακριβώς όπως το ηλεκτρόνιο εκτός από το ότι είναι βαρύτερα.
Τα σωματίδια Μιόνιο και Ταυ
Τα ονομάζουμε μιόνια (μ) και έχουν μάζα περίπου 200 φορές το ηλεκτρόνιο και το σωματίδιο ταυ, που είναι 3.000 φορές βαρύτερο από το ηλεκτρόνιο. Γιατί υπάρχουν; Δεν έχουμε ιδέα. Είναι ένα από τα μυστήρια του σύμπαντος.
Υπάρχουν επίσης 2 άλλα νετρίνα. Άρα υπάρχουν τρία νετρίνα συνολικά. Και τα δύο κουάρκ για τα οποία μιλήσαμε αρχικά ενώνονται τώρα με άλλα τέσσερα που ονομάζουμε "παράξενο κουάρκ" και "γοητευτικό κουάρκ" Και μέχρι να φτάσουμε εδώ μας είχε τελειώσει η έμπνευση για να τους δώσουμε ονόματα. Τα ονομάσαμε το κάτω κουάρκ και το πάνω κουάρκ.
Οπότε πρέπει να τονίσω. Καταλαβαίνουμε τα πράγματα πάρα πολύ καλά με αυτόν τον τρόπο. Καταλαβαίνουμε γιατί εμφανίζονται σε μια ομάδα των τεσσάρων. Καταλαβαίνουμε γιατί έχουν τις ιδιότητες που έχουν. Δεν το κατανοούμε πλήρως με αυτή την προσέγγιση. Δεν ξέρουμε γιατί υπάρχουν τρία από αυτά αντί δύο από αυτά ή 17 από αυτά. Αυτό είναι ένα μυστήριο.
Αλλά αυτά είναι τα πάντα στο σύμπαν. Όλα από τα οποία είστε φτιαγμένοι είναι αυτά τα τρία στην κορυφή εκεί. Και μόνο όταν πηγαίνετε σε πιο εξεζητημένες καταστάσεις όπως οι επιταχυντές σωματιδίων, χρειαζόμαστε τα άλλα στο κάτω μέρος.
Αλλά κάθε πράγμα που βλέπουμε μπορεί να δημιουργηθεί από αυτά τα 12 σωματίδια, από τα 12 πεδία.
Αυτά τα 12 πεδία αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και αλληλεπιδρούν μέσω 4 διαφορετικών δυνάμεων.
Οι 4 Δυνάμεις
Δύο από αυτές είναι εξαιρετικά γνωστές. Είναι η δύναμη της βαρύτητας και η δύναμη του ηλεκτρομαγνητισμού. Αλλά υπάρχουν επίσης δύο άλλες δυνάμεις που λειτουργούν μόνο σε μικρή κλίμακα στο πυρήνα. Υπάρχει λοιπόν κάτι που ονομάζεται ισχυρή πυρηνική δύναμη που συγκρατεί τα κουάρκ ενωμένα μέσα στα πρωτόνια και τα νετρόνια. Και υπάρχει κάτι που ονομάζεται ασθενής πυρηνική δύναμη που είναι υπεύθυνη για τη ραδιενεργή διάσπαση και μεταξύ άλλων για να κάνει τον ήλιο να λάμπει. Και τονίζω ότι κάθε μία από αυτές τις δυνάμεις συνδέεται με ένα πεδίο.
Έτσι ο Faraday μας δίδαξε για το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο αλλά υπάρχει ένα πεδίο που σχετίζεται με αυτό που ονομάζεται πεδίο γλουονίου και ένα πεδίο που σχετίζεται με αυτό και που ονομάζεται πεδίο μποζονίων W και Z.
Υπάρχει επίσης ένα πεδίο που σχετίζεται με τη βαρύτητα. Και αυτή ήταν πραγματικά η μεγάλη διορατικότητα του Αϊνστάιν για το σύμπαν. Το πεδίο που σχετίζεται με τη βαρύτητα αποδεικνύεται ότι είναι ο ίδιος ο χώρος και ο χρόνος.
Έτσι, αν δεν το έχετε ξανακούσει αυτό αυτή ήταν η πιο σύντομη εισαγωγή στον κόσμο στη γενική σχετικότητα. Και δεν πρόκειται να πω κάτι άλλο για αυτό. Θα σας αφήσω να το καταλάβετε μόνοι σας.
Ο κόσμος μας εἴναι ο συνδιασμός 16 πεδίων
Αυτό είναι λοιπόν το σύμπαν στο οποίο ζούμε. Υπάρχουν 12 πεδία που δημιουργούν την ύλη θα τα ονομάσω πεδίυ ύλης, και 4 άλλα πεδία που είναι οι δυνάμεις. Και ο κόσμος στον οποίο ζούμε είναι αυτός ο συνδυασμός των 16 πεδίων που αλληλεπιδρούν όλα μαζί με ενδιαφέροντες τρόπους.
Κάπως έτσι μπορείτε να φανταστείτε ότι μοιάζει το σύμπαν. Είναι γεμάτο με αυτά τα πεδία, ουσίες που μοιάζουν με υγρά. 12 για την ύλη και 4 για τις δυνάμεις. Ένα από τα πεδία ύλης αρχίζει να ταλαντώνεται και να κυματίζει. Ας πούμε ότι το ηλεκτρονικό πεδίο αρχίζει να κυματίζει πάνω-κάτω επειδή υπάρχουν ηλεκτρόνια εκεί. Αυτό θα πυροδοτήσει ένα από τα άλλα πεδία. Θα πυροδοτήσει, ας πούμε, το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο το οποίο, με τη σειρά του, θα ταλαντωθεί και θα κυματίσει. Θα εκπέμπεται φως. Έτσι, αυτό θα ταλαντωθεί λίγο. Σε κάποιο σημείο, θα αρχίσει να αλληλεπιδρά με το πεδίο του κουάρκ, το οποίο με τη σειρά του θα ταλαντωθεί και θα κυματίσει. Και η εικόνα στην οποία καταλήγουμε είναι αυτός ο αρμονικός χορός ανάμεσα σε όλα αυτά τα πεδία, που εμπλέκονται μεταξύ τους και ταλαντεύονται, και κινούνται από δω κι από εκεί.
Το Τυπικό μοντέλο
Αυτή είναι η εικόνα που έχουμε για τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής. Έχουμε μια θεωρία που κρύβεται πίσω από όλα αυτά. Είναι, για να το θέσω απλά, το κορυφαίο επίπεδο της επιστήμης. Είναι η σπουδαιότερη θεωρία που επινοήσαμε ποτέ. Της δώσαμε το πιο εκπληκτικά χαζό όνομα που έχετε ακούσει ποτέ. Της δώσαμε το όνομα "τυπικό μοντέλο".
Όταν ακούτε το όνομα "τυπικό μοντέλο" ακούγεται κουραστικό και τετριμμένο και θα έπρεπε να αντικατασταθεί από το: "Η μεγαλύτερη θεωρία στην ιστορία του ανθρώπινου πολιτισμού". Αυτή είναι ακριβώς η αλήθεια.
Το Πεδίο Higgs
Επομένως, αυτά είναι τα πάντα, εκτός από το ότι δεν είναι ακριβώς έτσι. Στην πραγματικότητα μου ξέφυγε αυτό το πεδίο. Υπάρχει ένα επιπλέον πράγμα που γνωρίζουμε το οποίο έγινε αρκετά δημοφιλές τα τελευταία χρόνια. Πρόκειται για ένα πεδίοο που προτάθηκε για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1960 από έναν Σκωτσέζο φυσικό που ονομαζόταν Peter Higgs. Και μέχρι τη δεκαετία του 1970, είχε γίνει αναπόσπαστο μέρος του τρόπου με τον οποίο σκεφτόμασταν για το σύμπαν.
Αλλά για το μεγαλύτερο χρονικό διάστημα δεν είχαμε άμεσες πειραματικές αποδείξεις ότι αυτό υπήρχε, όπου οι άμεσες πειραματικές αποδείξεις σημαίνουν ότι κάνουμε αυτό το πεδίο Higgs να ταλαντωθεί ώστε να δούμε ένα σωματίδιο που συνδέεται με αυτό. Και αυτό άλλαξε. Αυτό άλλαξε ως γνωστόν πριν από 4 χρόνια στο LHC (Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων). Αυτά είναι τα δύο πειράματα του LHC που το ανακάλυψαν. Είναι εκπληκτικά πράγματα. Αυτό ονομάζεται Άτλας. Αυτό ονομάζεται CMS.
Αυτό το σωματίδιο Higgs δεν διαρκεί για πολύ. Το σωματίδιο Higgs διαρκεί περίπου 10 στη μείον 22 δευτερόλεπτα. Έτσι, δεν είναι ότι μπορείς να το δεις και να το φωτογραφίσεις και να το βάλεις στο Instagram. Είναι λίγο πιο διακριτικό.
Αυτά είναι λοιπόν τα δεδομένα, και αυτή η μικρή κορύφωση εδώ μας δείχνει ότι αυτό το σωματίδιο Higgs υπάρχει. Αυτό λοιπόν ήταν το τελικό δομικό στοιχείο. Ήταν σημαντικό, ήταν μια πραγματικά μεγάλη εξέλιξη.
Και ήταν σημαντικό για δύο λόγους.
Ο πρώτος είναι ότι αυτό είναι ότι ευθύνεται για αυτό που λέμε μάζα στο σύμπαν. Οι ιδιότητες όλων των σωματιδίων όπως είναι το ηλεκτρικό φορτίο και η μάζα είναι πραγματικά μια διαπίστωση για το πώς τα πεδία τους αλληλεπιδρούν με άλλα πεδία. Επομένως, η ιδιότητα που ονομάζουμε ηλεκτρικό φορτίο ενός ηλεκτρονίου είναι η έκφραση σχετικά με το πώς το πεδίο του ηλεκτρονίου αλληλεπιδρά με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Και η ιδιότητα της μάζας του είναι η εξήγηση για το πώς αλληλεπιδρά με το πεδίο Higgs.
Επομένως η κατανόηση αυτού ήταν πραγματικά απαραίτητη για να κατανοήσουμε την έννοια της μάζας στο σύμπαν.
Άρα ήταν μεγάλη επιτυχία. Ο άλλος λόγος που ήταν μεγάλη επιτυχία είναι ότι αυτό ήταν το τελευταίο κομμάτι από το παζλ. Είχαμε αυτή τη θεωρία που ονομάσαμε “τυπικό μοντέλο”. Την έχουμε από τη δεκαετία του 1970. Αυτό ήταν το τελευταίο πράγμα που έπρεπε να ανακαλύψουμε για να είμαστε σίγουροι ότι αυτή η θεωρία είναι σωστή.
Και το εκπληκτικό είναι ότι αυτό το σωματίδιο είχε προβλεφθεί τη δεκαετία του 1960. Περιμέναμε 50 χρόνια. Τελικά το βρήκαμε στο CERN. Συμπεριφέρεται ακριβώς με τον τρόπο που πιστεύαμε. Συμπεριφέρεται απολύτως τέλεια όπως είχαμε προβλέψει χρησιμοποιώντας αυτές τις θεωρίες.
Η εξίσωση για το "τυπικό μοντέλο" της φυσικής.
Αυτό θα είναι το ανατριχιαστικό μέρος της συζήτησης. Σας μίλησα για αυτή τη θεωρία. Και κουνούσα τα χέρια μου προσποιούμενος ότι είμαι πεδίο. Επιτρέψτε μου να σας πω ποια είναι πραγματικά η θεωρία. Επιτρέψτε μου να σας δείξω τι κάνουμε. Αυτή είναι η εξίσωση για το "τυπικό μοντέλο" της φυσικής. Δεν περιμένω να την καταλάβετε όχι μόνο επειδή υπάρχουν μέρη αυτής της εξίσωσης που κανείς στον πλανήτη δεν καταλαβαίνει. Όμως, παρόλα αυτά, θέλω να σας την δείξω για τον εξής λόγο. Αυτή η εξίσωση προβλέπει σωστά το αποτέλεσμα κάθε πειράματος που έχουμε κάνει ποτέ στην επιστήμη. Όλα περιέχονται σε αυτή την εξίσωση. Αυτή είναι πραγματικά η κορυφή της αναγωγικής προσέγγισης της επιστήμης. Είναι όλα εδώ μέσα. Οπότε θα το παραδεχτώ. Δεν είναι η απλούστερη εξίσωση στον κόσμο. Αλλά δεν είναι και η πιο περίπλοκη. Μπορείτε να τη βάλετε σε μπλουζάκι αν θέλετε. Μάλιστα, αν πάτε στο CERN, μπορείτε να αγοράσετε ένα μπλουζάκι με αυτή την εξίσωση.
Επιτρέψτε μου να σας δώσω μια αίσθηση του τι εξετάζουμε.
Ο πρώτος όρος εδώ γράφτηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν και περιγράφει τη βαρύτητα. Αυτό σημαίνει ότι αν μπορούσατε να λύσετε αυτό το μικροσκοπικό μέρος της εξίσωσης, ακριβώς αυτό το R μπορείτε, για παράδειγμα, να προβλέψετε πόσο γρήγορα ένα μήλο πέφτει από ένα δέντρο ή το γεγονός ότι οι τροχιές των πλανητών γύρω από τον ήλιο σχηματίζουν ελλείψεις. Ή μπορείτε να προβλέψετε τι συμβαίνει όταν δύο τεράστιες μαύρες τρύπες συγκρούονται μεταξύ τους και σχηματίζουν μια νέα μαύρη τρύπα στέλνοντας βαρυτικά κύματα σε όλο το σύμπαν. Ή στην πραγματικότητα, μπορείτε να προβλέψετε πώς διαστέλλεται ολόκληρο το σύμπαν. Όλα αυτά προέρχονται από την επίλυση αυτού του μικρού μέρους της εξίσωσης.
Ο επόμενος όρος στην εξίσωση γράφτηκε από τον James Clerk Maxwell και σας λέει τα πάντα για τον ηλεκτρομαγνητισμό. Όλα λοιπόν τα πειράματα που ο Faraday έκανε μια ολόκληρη ζωή σε αυτό το κτίριο - στην πραγματικότητα, όλα τα πειράματα για πολλούς αιώνες, από το Coulomb στο Faraday στο Hertz μέχρι τις σύγχρονες εξελίξεις των λέιζερ, τα πάντα - βρίσκονται σε αυτό το μικρό μέρος της εξίσωσης. Υπάρχει λοιπόν κάποια δύναμη σε αυτές τις εξισώσεις.
Αυτή είναι η εξίσωση που διέπει την ισχυρή πυρηνική δύναμη, και την ασθενή πυρηνική δύναμη. Αυτή είναι μια εξίσωση που γράφτηκε για πρώτη φορά από έναν Βρετανό φυσικό που ονομάζεται Paul Dirac. Περιγράφει την ύλη. Περιγράφει εκείνα τα 12 σωματίδια που συνθέτουν την ύλη. Παραδόξως, το καθένα από αυτά υπακούει ακριβώς στην ίδια εξίσωση. Αυτές είναι οι εξισώσεις του Peter Higgs. Και αυτή είναι μια εξίσωση που σας λέει πώς η ύλη αλληλεπιδρά με το σωματίδιο Higgs. Άρα όλα είναι εδώ μέσα. Είναι πραγματικά ένα εκπληκτικό επίτευγμα και αυτό είναι το σημερινό όριο της γνώσης μας.
Ποτέ δεν έχουμε κάνει ένα πείραμα που δεν μπορεί να εξηγηθεί με αυτήν την εξίσωση. Και δεν έχουμε βρει ποτέ έναν τρόπο με τον οποίο αυτή η εξίσωση θα σταματήσει να λειτουργεί. Αυτό λοιπόν είναι το καλύτερο πράγμα που έχουμε αυτή τη στιγμή. Είναι ό,τι καλύτερο έχουμε αυτή τη στιγμή. Ωστόσο, θέλουμε να κάνουμε κάτι καλύτερο επειδή γνωρίζουμε με βεβαιότητα ότι υπάρχουν πράγματα εκεί έξω που δεν εξηγούνται από αυτήν. Και ο λόγος που το γνωρίζουμε είναι ότι αν και αυτό εξηγεί κάθε πείραμα που έχουμε κάνει ποτέ εδώ στη Γη αν κοιτάξουμε στον ουρανό, υπάρχουν επιπλέον πράγματα που είναι ακόμα ένα μυστήριο.
Σκοτεινή Ύλη και Σκοτεινή Ενέργεια
Έτσι, αν κοιτάξουμε έξω στο διάστημα, υπάρχουν, για παράδειγμα αόρατα σωματίδια εκεί έξω. Πράγματι, υπάρχουν πολύ περισσότερα αόρατα σωματίδια από τα ορατά σωματίδια. Τα ονομάζουμε σκοτεινή ύλη. Δεν μπορούμε να τα δούμε, προφανώς, γιατί είναι αόρατα. Μπορούμε όμως να δούμε τα αποτελέσματά τους. Μπορούμε να δούμε τα αποτελέσματά τους στον τρόπο περιστροφής των γαλαξιών ή στον τρόπο που κάμπτουν το φως γύρω από τους γαλαξίες. Είναι εκεί έξω. Δεν ξέρουμε τι είναι.
Υπάρχουν ακόμα πιο μυστηριώδη πράγματα. Υπάρχει κάτι που ονομάζεται σκοτεινή ενέργεια η οποία απλώνεται σε όλο το διάστημα. Είναι επίσης κάποιο είδος πεδίου, αν και δεν το καταλαβαίνουμε και αυτό οδηγεί στο να απωθούνται μεταξύ τους όλα τα αντικείμενα στο σύμπαν.
Επεξήγηση:
Η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια αποτελούν δύο μυστηριώδεις και ακόμα μη κατανοητές συνιστώσες του σύμπαντος. Απαρτίζουν ένα σημαντικό ποσοστό της μάζας και της ενέργειας του σύμπαντος, αλλά δεν αλληλεπιδρούν με το φως και άλλες μορφές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Αυτό τις καθιστά αόρατες και ασταθείς στην παρατήρηση με τα σημερινά μέσα.
Σκοτεινή Ύλη:
Ορισμός: Η σκοτεινή ύλη αποτελεί ένα είδος υλικού που δεν αλληλεπιδρά με το φως και, συνεπώς, δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα.
Ρόλος: Υπολογίζεται ότι αποτελεί περίπου το 27% της ενέργειας-μάζας του σύμπαντος. Η ύπαρξή της έχει εντοπιστεί κυρίως μέσω της επίδρασής της στη βαρυτική αλληλεπίδραση σε κοσμικές κλίμακες.
Σκοτεινή Ενέργεια:
Ορισμός: Η σκοτεινή ενέργεια αναφέρεται στην υποτιθέμενη ενέργεια που υπάρχει στο κενό του διαστήματος και είναι υπεύθυνη για την επιτάχυνση της επέκτασης του σύμπαντος.
Ρόλος: Αναλογεί περίπου στο 68% της συνολικής ενέργειας-περιεχομένου του σύμπαντος. Η ύπαρξή της προτάθηκε για να εξηγήσει την επιτάχυνση της διαστημικής επέκτασης, που διαπιστώθηκε από παρατηρητικά δεδομένα.
Ο Πληθωρισμός (κοσμολογία)
Επιπλέον γνωρίζουμε ότι νωρίς τα πρώτα δευτερόλεπτα, στα πρώτα κλάσματα του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη το σύμπαν υπέστη μια πολύ γρήγορη φάση διαστολής που ονομάζουμε πληθωρισμό. Ξέρουμε ότι συνέβη, αλλά δεν εξηγείται από αυτή την εξίσωση που μόλις σας έδειξα.
Αυτά είναι λοιπόν τα πράγματα που θα πρέπει να καταλάβουμε αν πρόκειται να προχωρήσουμε και να αποφασίσουμε ποιοι είναι οι επόμενοι νόμοι της φυσικής που υπερβαίνουν το "τυπικό μοντέλο". Θα μπορούσα να περάσω ώρες μιλώντας για οποιοδήποτε από αυτά. Θα επικεντρωθώ μόνο στο τελευταίο. Θα σας πω λίγα λόγια για τον πληθωρισμό.
Το σύμπαν είναι 13,8 δισεκατομμυρίων ετών. Και δεν καταλαβαίνουμε καθόλου πώς ξεκίνησε. Δεν καταλαβαίνουμε τι ήταν αυτό που τα ξεκίνησε όλα τη χρονική στιγμή t=0. Αλλά καταλαβαίνουμε αρκετά καλά, τι συνέβη αφού ξεκίνησε. Και γνωρίζουμε συγκεκριμένα ότι για τα πρώτα 380.000 χρόνια του σύμπαντος, ήταν γεμάτο από μια πύρινη μάζα. Και το ξέρουμε σίγουρα γιατί έχουμε δει τη πύρινη σφαίρα. Στην πραγματικότητα, την έχουμε δει, και την έχουμε φωτογραφίσει.
Αυτή ονομάζεται κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου
Ένα πολύ καλύτερο όνομα για αυτήν, είναι “η πύρινη σφαίρα που γέμισε το σύμπαν όταν ήταν πολύ νεότερο”. Η πύρινη σφαίρα στη συνέχεια ψύχεται. Το φως της διαδίδεται στο σύμπαν εδώ και 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά μπορούμε να το δούμε. Μπορούμε να τραβήξουμε αυτή τη φωτογραφία. Και μπορούμε να καταλάβουμε πολύ καλά τι συνέβαινε σε αυτές τις πρώτες στιγμές του σύμπαντος. Και μπορείτε να το δείτε, ότι μοιάζει κυριολεκτικά με πύρινη σφαίρα. Υπάρχουν κόκκινα μέρη που είναι πιο καυτά. Υπάρχουν μπλε περιοχές που είναι πιο κρύες.
Και μελετώντας αυτό το τρεμόπαιγμα, που μπορείτε να δείτε σε αυτήν την εικόνα παίρνουμε πολλές πληροφορίες για το τι συνέβαινε πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια όταν το σύμπαν ήταν ακόμη νεογέννητο. Ένα από τα βασικά ερωτήματα που θέλουμε να κάνουμε είναι τι προκάλεσε το τρεμόπαιγμα στη πύρινη σφαίρα; Και σε αυτό έχουμε απάντηση. Έχουμε μια απάντηση, που νομίζω ότι είναι ένα από τα πιο εκπληκτικά πράγματα σε όλη την επιστήμη.
Αποδεικνύεται ότι παρόλο που η πύρινη σφαίρα διήρκεσε 380.000 χρόνια ό,τι και αν προκάλεσε αυτό το τρεμόπαιγμα, δεν θα μπορούσε να έχει λάβει χώρα κατά το μεγαλύτερο μέρος αυτού του χρονικού διαστήματος. Ό,τι και αν προκάλεσε το τρεμόπαιγμα σε αυτή τη πύρινη σφαίρα έλαβε χώρα στα πρώτα πολύ λίγα κλάσματα του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Και αυτό που συνέβη ήταν το ακόλουθο.
Όταν λοιπόν το σύμπαν ήταν πάρα πολύ νέο αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, δεν υπήρχαν σωματίδια αλλά υπήρχαν κβαντικά πεδία επειδή τα κβαντικά πεδία υπήρχαν παντού. Και υπήρχαν αυτές οι διακυμάνσεις του κβαντικού κενού. Και αυτό που συνέβη ήταν ότι το σύμπαν διεστάλη πάρα πολύ γρήγορα και αιχμαλώτισε αυτές τις κβαντικές διακυμάνσεις εν τη γενέσει τους. Έτσι, οι κβαντικές διακυμάνσεις επεκτάθηκαν σε ολόκληρο τον ουρανό, όπου πάγωσαν. Και είναι αυτές οι διακυμάνσεις του κενού εδώ που είναι οι κυματισμοί που βλέπετε στη πύρινη σφαίρα.
Είναι λοιπόν μια εκπληκτική ιστορία, ότι οι διακυμάνσεις του κβαντικού κενού λάμβαναν χώρα σε χρόνο 10 στην μείον 30 δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Ήταν απολύτως μικροσκοπικής διάρκειας. Και τώρα τις βλέπουμε εξαπλωμένες σε ολόκληρο το σύμπαν να εκτείνονται σε 20 δισεκατομμύρια έτη φωτός σε όλο τον ουρανό. Αυτό βλέπετε εδώ.
Πολλά αναπάντητα ερωτήματα
Και ωστόσο, κάνοντας τους υπολογισμούς γι' αυτό ταιριάζει απόλυτα με αυτό που βλέπετε εδώ. Αυτός λοιπόν είναι ένας ακόμη μεγάλος θρίαμβος της κβαντικής θεωρίας πεδίου. Αλλά αφήνει πολλά ερωτηματικά. Το πιο σημαντικό είναι ποιο πεδίο βλέπουμε εδώ; Ποιο είναι αυτό το πεδίο που είναι αποτυπωμένο στην ακτινοβολία φόντου; Και η απάντηση είναι ότι δεν ξέρουμε.
Το μόνο από τα πεδία του "τυπικού μοντέλου" που έχει ελπίδες να ανήκει είναι το πεδίο Higgs. Αλλά οι περισσότεροι από εμάς πιστεύουμε ότι δεν είναι το πεδίο Higgs αλλά μάλλον κάτι νέο.
Αλλά αυτό που θα θέλαμε να κάνουμε στο μέλλον είναι να καταγράψουμε μια πολύ καλύτερη εικόνα αυτής της πύρινης σφαίρας και ιδίως να καταγράψουμε την πόλωση του φωτός. Και παίρνοντας μια εικόνα αυτής μπορούμε να καταλάβουμε πολύ καλύτερα τις ιδιότητες αυτού του πεδίου που είχε διακυμάνσεις στο πρώιμο σύμπαν.
Αυτή η προοπτική είναι μια από τις καλύτερες ελπίδες που έχουμε για να προχωρήσουμε πέρα από το "τυπικό μοντέλο" και να κατανοήσουμε τη νέα φυσική. Τα τελευταία 10 λεπτά, όμως θα ήθελα να σας προσγειώσω, για λίγο.
Υλοποιούμε πολλά πειράματα εδώ στη Γη
Προσπαθούμε να κάνουμε κάτι καλύτερο όπου προσπαθούμε επίσης να πάμε πέρα από το "τυπικό μοντέλο" της φυσικής πέρα από αυτήν την εξίσωση, για να κατανοήσουμε τι νέο υπάρχει. Και υπάρχουν πολλά από αυτά, αλλά το πιο σημαντικό είναι αυτό που έχω ήδη αναφέρει. Είναι ο LHC. Αυτό που συνέβη λοιπόν, ήταν ότι ο LHC ανακάλυψε το μποζόνιο Higgs το 2012. Και αμέσως μετά, έκλεισε για δύο χρόνια. Έγινε μία αναβάθμιση και το 2015, ο LHC ενεργοποιήθηκε ξανά με διπλάσια ενέργεια από εκείνη που είχε όταν ανακάλυψε το Higgs. Και ο στόχος ήταν διπλός.
Ο στόχος ήταν πρώτον να κατανοήσουμε καλύτερα το Higgs πράγμα που κατάφερε εκπληκτικά, και δεύτερον, να ανακαλύψουμε νέα φυσική που βρίσκεται πέρα από το Higgs. Νέα φυσική, πέρα από το "τυπικό μοντέλο". Γι' αυτό, πριν σας πω τι έχει δει επιτρέψτε μου να σας πω μερικές από τις ιδέες που είχαμε μερικές από τις προσδοκίες και τις ελπίδες μας για το τι θα συμβεί στο μέλλον.
Αυτή είναι λοιπόν και πάλι η αγαπημένη μας εξίσωση. Η ιδέα ήταν πάντα η εξής. Αν ήσασταν ένας επιστήμονας της Βικτωριανής εποχής και επιστρέφατε πίσω και κοιτάζατε τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων τότε είναι αλήθεια ότι εκεί υπάρχουν μοτίβα που δίνουν μια ιδέα για τη δομή που βρίσκεται από κάτω. Αυτοί οι αριθμοί που επαναλαμβάνονται. Όπου, αν είσαι πολύ έξυπνος, μπορεί να αρχίσεις να συνειδητοποιείς ότι ναι, υπάρχει κάτι βαθύτερο από αυτά τα στοιχεία.
Έτσι, η ελπίδα μας ως θεωρητικοί είναι να εξετάσουμε αυτήν την εξίσωση και να δούμε αν μπορούμε να βρούμε μοτίβα σε αυτήν την εξίσωση που υποδηλώνουν ότι μπορεί να υπάρχει κάτι βαθύτερο που κρύβεται από κάτω. Και είναι εκεί.
Επιτρέψτε μου λοιπόν να σας δώσω ένα παράδειγμα. Αυτή είναι η εξίσωση που περιγράφει τη δύναμη του ηλεκτρισμού και του μαγνητισμού. Και είναι σχεδόν το ίδιο με τις εξισώσεις που περιγράφουν τις δυνάμεις για την ισχυρή δύναμη και την ασθενή πυρηνική δύναμη.
Οι τρεις δυνάμεις φαίνονται πραγματικά παρόμοιες. Οπότε μπορεί να αναρωτηθείτε ίσως να μην υπάρχουν τρεις δυνάμεις στο σύμπαν. Ίσως αυτές οι τρεις δυνάμεις να είναι ουσιαστικά μόνο μία δύναμη. Και πιστεύουμε ότι υπάρχουν τρεις δυνάμεις είναι επειδή εξετάζουμε αυτή τη μία δύναμη από ελαφρώς διαφορετικές οπτικές γωνίες. Ίσως.
Εδώ υπάρχει κάτι άλλο, το οποίο είναι εκπληκτικό. Αυτές είναι οι εξισώσεις για τα 12 πεδία ύλης στο σύμπαν, τα νετρίνα, τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκ. Κάθε ένα από αυτά υπακούει ακριβώς στην ίδια εξίσωση. Κάθε ένα από αυτά υπακούει στην εξίσωση Dirac.
Έτσι και πάλι, ίσως αναρωτιέστε ίσως δεν υπάρχουν 12 διαφορετικά πεδία. Ίσως είναι όλα το ίδιο πεδίο και το ίδιο σωματίδιο και το γεγονός ότι φαίνονται διαφορετικά ίσως επειδή τα βλέπουμε από ελαφρώς διαφορετικές οπτικές γωνίες. Ίσως
Σωματιδιακή Φυσική : Η επόμενη γενεά - Προς τη μεγάλη ενοποίηση
Έτσι, αυτές οι ιδέες που προτείνω ονομάζονται Ενοποίηση. Η ιδέα ότι οι τρεις δυνάμεις συνδυάζονται σε μία είναι αυτό που ονομάζεται Μεγάλη Ενοποίηση. Και είναι πολύ εύκολο. Είναι πολύ εύκολο να γράψουμε μια μαθηματική θεωρία στην οποία όλες αυτές οι δυνάμεις είναι μόνο μία η οποία εμφανίζεται να είναι τρεις από τη δική μας οπτική γωνία. Θα μπορούσατε να πείτε, αυτή είναι η ύλη και αυτές είναι οι δυνάμεις. Και οι εξισώσεις είναι διαφορετικές, αλλά δεν είναι και τόσο διαφορετικές. Γιατί τελικά, και οι δύο είναι απλά πεδία.
Επεξήγηση:
Η Ενοποίηση είναι μια θεωρητική προσπάθεια να ενώσει διάφορες αλληλεπιδράσεις και δυνάμεις σε ένα κοινό πλαίσιο. Στη φυσική, υπάρχει η προσπάθεια να ενοποιηθούν οι τέσσερις βασικές δυνάμεις: η βαρύτητα, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη, η δυναμική και η ισχυρή πυρηνική δύναμη. Η Ενοποίηση περιλαμβάνει την προσπάθεια να εξηγήσει αυτές τις δυνάμεις με ένα κοινό πλαίσιο και να βρει το κοινό υποκείμενο που ενώνει τα διάφορα σωματίδια και πεδία.
Η Ενοποίηση παίζει ένα σημαντικό ρόλο στη σύγχρονη θεωρητική φυσική, αν και ακόμα δεν έχει επιτευχθεί μια πλήρης ενοποίηση όλων των βασικών αλληλεπιδράσεων.
Η θεωρία της Υπερσυμμετρίας
Οπότε ίσως αναρωτιέστε αν υπάρχει κάποιος τρόπος με τον οποίο η ύλη και οι δυνάμεις σχετίζονται μεταξύ τους. Λοιπόν, έχουμε μια θεωρία και για αυτό. Είναι μια θεωρία που ονομάζεται Υπερσυμμετρία. Και είναι μια όμορφη θεωρία. Είναι πολύ "βαθιά" εννοιολογικά. Και κατά κάποιο τρόπο, φαίνεται ότι μπορεί να είναι σωστή.
Επεξήγηση:
Η θεωρία της υπερσυμμετρίας αποτελεί μια κρίσιμη πτυχή της σύγχρονης θεωρητικής φυσικής. Υποδηλώνει μια βαθύτερη συμμετρία μεταξύ των σωματιδίων της ύλης και των σωματιδίων που μεταφέρουν δυνάμεις. Κάθε σωματίδιο ύλης έχει και ένα υπερσυμμετρικό σύντροφο, προσφέροντας μια ενοποιημένη προοπτική για τα θεμελιώδη συστατικά του σύμπαντος. O όρος υπερσυμμετρικός σύντροφος ενός σωματιδίου σημαίνει ότι για κάθε σωματίδιο που υπάρχει στη φύση, όπως ένα ηλεκτρόνιο ή ένα κουάρκ, η θεωρία υπερσυμμετρίας προβλέπει την ύπαρξη ενός υπερσυμμετρικού συντρόφου για αυτό το σωματίδιο. Αν και δεν έχει ακόμη πειραματική επιβεβαίωση, η υπερσυμμετρία διερευνάται με ζήλο ως μια πιθανή θεωρία ενοποίησης, παρέχοντας μια πιο ολοκληρωμένη και συναρπαστική κατανόηση της δομής του σύμπαντος.
Θεωρία Χορδών
Τέλος, μπορεί να είσαι πραγματικά πολύ τολμηρός. Θα μπορούσατε να πείτε, μπορώ απλά να τα συνδυάσω όλα; Μπορώ να ξεφορτωθώ όλους αυτούς τους όρους και να γράψω απλώς έναν μόνο όρο από τον οποίο προκύπτουν όλα τα υπόλοιπα; Η βαρύτητα, οι δυνάμεις, τα σωματίδια, το Higgs, τα πάντα. Έχω κάτι για εσάς αν το θέλετε κι αυτό. Λέγεται Θεωρία Χορδών. Έχουμε λοιπόν τη δυνατότητα για μια θεωρία που τα περιέχει όλα αυτά σε μια απλή έννοια. Και το ερώτημα που τίθεται, φυσικά, είναι αν αυτά είναι σωστά.
Επεξήγηση:
Η Θεωρία Χορδών αναλαμβάνει μια προσπάθεια να περιγράψει τη φύση του σύμπαντος σε επίπεδο σωματιδίων μέσω του μοντέλου χορδών, αντί για τα σημερινά σωματίδια. Σύμφωνα με αυτήν τη θεωρία, οι χορδές είναι τα βασικά στοιχεία που αποτελούν τα φυσικά σωματίδια, και η διαφορά στις δονήσεις αυτών των χορδών καθορίζει τη φύση και τις ιδιότητες των σωματιδίων. Η Θεωρία Χορδών επιχειρεί να ενοποιήσει τις θεωρίες της σχετικότητας και της κβαντικής μηχανικής σε ένα συνολικό πλαίσιο, προσφέροντας ένα εναλλακτικό μοντέλο για την κατανόηση της φύσης της ύλης και των δυνάμεων στο σύμπαν.
Ξέρετε, είναι πολύ εύκολο για εμάς τους θεωρητικούς να έχουμε τέτοιες ιδέες. Και πρέπει να πω ότι αυτές οι ιδέες είναι αυτό που καθοδηγεί τη θεωρητική φυσική εδώ και 30 χρόνια αλλά θέλουμε να ξέρουμε, είναι σωστές; Και έχουμε έναν τρόπο να πούμε αν είναι σωστές. Κάνουμε πειράματα. Θα πρέπει να πω, ότι αν θέλετε να μάθετε αν η θεωρία των χορδών είναι σωστή δεν έχουμε κανέναν τρόπο να τη ελέγξουμε αυτή τη στιγμή.
Αλλά αν θέλετε να μάθετε εάν ορισμένες από αυτές τις άλλες ιδέες είναι σωστές τότε αυτό πρέπει να κάνει ο LHC. Ο λόγος που κατασκευάσαμε το LHC ήταν πρωτίστως για να βρούμε το Higgs. Εντάξει, λειτούργησε, και δεύτερον, για να δοκιμάσουμε αυτές τις ιδέες που είχαμε για να δούμε τι υπάρχει πέρα από αυτές. Συνεπώς, ο LHC λειτουργεί. Λειτουργεί εδώ και 2 χρόνια. Λειτουργεί πανέμορφα. Είναι μια τέλεια μηχανή. Και σε 2 χρόνια αυτό που είδαμε ήταν το απολύτως τίποτα.
Όλες αυτές οι φανταστικές όμορφες ιδέες που είχαμε καμία από αυτές δεν εμφανίστηκε ποτέ. Και το ερώτημα που τίθεται είναι τι θα κάνουμε για αυτό; Πώς θα σημειώσουμε πρόοδο στην κατανόηση του επόμενου επιπέδου της φυσικής όταν ο LHC δεν βλέπει τίποτα και οι ιδέες μας απλά δεν φαίνονται να είναι όπως λειτουργεί η φύση;
Πρέπει να σας πω ότι συχνά δεν έχω καλή απάντηση σε αυτό. Η εντύπωσή μου είναι ότι το μεγαλύτερο μέρος της κοινότητάς μου είναι λίγο σοκαρισμένο από αυτό που συνέβη. Σίγουρα δεν υπάρχει συναίνεση στην κοινότητα για να προχωρήσουμε.
Αλλά νομίζω ότι υπάρχουν τρεις απαντήσεις που είχαν διάφορα άτομα που θα ήθελα να μοιραστώ μαζί σας. Και νομίζω ότι και οι τρεις αυτές απαντήσεις είναι λογικές μέχρι ενός σημείου.
Η πρώτη απάντηση στο ότι ο LHC δεν βλέπει τίποτα είναι η εξής. Εσείς τα νέα παιδιά, είστε τόσο απαισιόδοξοι. Τα πάντα είναι καταστροφικά και δυσοίωνα για εσάς. Χρειάζεστε λίγη περισσότερη υπομονή. Δεν είδα τίποτα πέρυσι, και δεν είδα τίποτα φέτος. Αλλά του χρόνου, θα δούμε κάτι. Και αν όχι του χρόνου, θα είναι τη μεθεπόμενη χρονιά που θα δούμε κάτι. Συνήθως είναι οι πολύ επιφανείς ανώτεροι συνάδελφοί μου που έχουν αυτό το... και ξέρετε κάτι; Θα μπορούσαν εύκολα να έχουν δίκιο. Θα μπορούσε εύκολα να είναι το επόμενο έτος, που ο LHC θα ανακαλύψει κάτι εκπληκτικό και θα μας βάλει στον δρόμο για την κατανόηση του επόμενου επιπέδου της πραγματικότητας.
Αλλά είναι επίσης αλήθεια ότι αυτοί οι ίδιοι άνθρωποι προέβλεπαν ότι θα είχαμε δει κάτι μέχρι τώρα. Και είναι επίσης αλήθεια ότι αυτό δεν μπορεί να συνεχιστεί για πολύ ακόμη. Αν ο LHC δεν δει κάτι μέσα, ας πούμε, σε μια χρονική κλίμακα δύο ετών φαίνεται πάρα πολύ απίθανο να εντοπίσει κάτι στο μέλλον. Είναι δυνατόν. Απλώς φαίνεται απίθανο. Ελπίζω λοιπόν με όλη μου την καρδιά ότι ο LHC θα ανακαλύψει κάτι τον επόμενο ή τον μεθεπόμενο χρόνο. Αλλά νομίζω ότι πρέπει να προετοιμαστούμε για το χειρότερο ότι ίσως δεν θα το κάνει.
Απάντηση νούμερο δύο. Η απάντηση νούμερο δύο, η οποία είναι επίσης από παρόμοιους ανθρώπους... λοιπόν, “όλες οι θεωρίες μας είναι τόσο όμορφες.” Πρέπει οπωσδήποτε να είναι σωστές και αυτό που πραγματικά χρειαζόμαστε είναι ένα μεγαλύτερο μηχάνημα. Με 10 φορές μεγαλύτερο θα τα καταφέρουμε. Και πάλι, μπορεί να έχουν δίκιο. Δεν έχω κάποιο καλό επιχείρημα εναντίον τους.
Ο προφανής αντίλογος, ωστόσο, είναι ότι ένα νέο μηχάνημα κοστίζει $10 δισεκατομμύρια. Δεν υπάρχουν πάρα πολλές κυβερνήσεις στον κόσμο που διαθέτουν $10 δισεκατομμύρια για να διερευνήσουμε αυτές τις ιδέες. Υπάρχει μία και αυτή είναι η Κίνα Και έτσι, αν αυτό το μηχάνημα πρόκειται να κατασκευαστεί θα κατασκευαστεί από την κινεζική κυβέρνηση.
Νομίζω ότι η κινεζική κυβέρνηση θα το έβλεπε εξαιρετικά ελκυστικό εάν ολόκληρη η κοινότητα των σωματιδιακών φυσικών και μηχανικών που εδρεύουν αυτή τη στιγμή στο CERN και τη Γενεύη μετακομίσει σε μια πόλη που βρίσκεται λίγο βόρεια του Πεκίνου. Νομίζω ότι θα το θεωρούσαν αυτό ως πολιτικό και οικονομικό κέρδος και υπάρχει σοβαρή πιθανότητα να αποφασίσουν να φτιάξουν αυτό το μηχάνημα. Αν το κάνουν, η κατασκευή του θα διαρκέσει περίπου 20 χρόνια. Οπότε θα περιμένουμε λίγο περισσότερο.
Υπάρχει και μια τρίτη απάντηση. Και πρέπει να πω ότι η τρίτη απάντηση προέρχεται από το δικό μου στρατόπεδο. Θα πρέπει να αναφέρω εκ των προτέρων, ότι είναι θεωρητική και υποθετική, και μάλλον δεν υποστηρίζεται από τους περισσότερους συναδέλφους μου. Οπότε αυτή είναι πραγματικά η προσωπική μου άποψη σε αυτό το σημείο. Αυτή είναι η άποψή μου για αυτό. Αυτή είναι η εξίσωση που ξέρουμε ότι είναι σωστή. Αυτό είναι το θεμέλιο της κατανόησής μας.
Αλλά παρόλο που ξέρουμε ότι είναι σωστή υπάρχουν πάρα πολλά σε αυτή την εξίσωση που δεν έχουμε καταλάβει. Υπάρχουν πολλά για μένα που είναι ακόμα ανεξήγητα σε αυτή την εξίσωση. Έτσι, παρόλο που αυτή η εξίσωση μοιάζει να περιέχει υποδείξεις ενοποίησης ίσως να είναι απλώς μια παραπλάνηση. Και ίσως αν απλώς δουλέψουμε σκληρότερα προσπαθώντας να κατανοήσουμε περισσότερο αυτήν την εξίσωση θα ανακαλύψουμε ότι υπάρχουν και άλλα μοτίβα που αναδύονται.
Η απάντησή μου λοιπόν είναι, ότι ίσως θα πρέπει να γυρίσουμε πίσω στο τραπέζι του σχεδιασμού και να αρχίσουμε να αμφισβητούμε κάποιες από τις παραδοχές και τα μοντέλα που ακολουθούμε τα τελευταία 30 χρόνια.
Αισθάνομαι λοιπόν πραγματικά αρκετά αισιόδοξα από την έλλειψη αποτελεσμάτων για τον LHC. Κατά κάποιο τρόπο αισθάνομαι καλά που όλοι έκαναν λάθος. Ξέρετε, όταν κάνουμε λάθος αρχίζουμε να κάνουμε πρόοδο. Οπότε νιώθω πολύ χαρούμενος γι' αυτό και πιστεύω ότι υπάρχει μια πολύ αληθινή πιθανότητα να αρχίσουμε να σκεφτόμαστε διαφορετικές ιδέες.
Πρέπει να πω ότι υπάρχουν προτάσεις εδώ μέσα (σε αυτή την εξίσωση). Υπάρχουν ενδείξεις μαθηματικών μοτίβων που δεν έχουμε εξερευνήσει. Υπάρχουν ενδείξεις εδώ μέσα για συνδέσεις με άλλους τομείς της επιστήμης. Πράγματα όπως η Φυσική της Συμπυκνωμένης Ύλης η οποία είναι η επιστήμη του πώς λειτουργούν τα υλικά ή η Κβαντική Επιστήμη της Πληροφορίας, η οποία είναι η προσπάθεια κατασκευής ενός κβαντικού υπολογιστή.
Όλα αυτά τα φανταστικά θέματα περιέχουν νέες ιδέες οι οποίες τροφοδοτούν το είδος των ερωτήσεων που θέτουμε εδώ. Είμαι λοιπόν αρκετά αισιόδοξος ότι προχωρώντας μπροστά μπορούμε να σημειώσουμε πρόοδο, ίσως όχι την πρόοδο που πιστεύαμε ότι θα κάναμε πριν από μερικά χρόνια αλλά ακριβώς κάτι καινούργιο.
Αυτή είναι λοιπόν η ουσία της ομιλίας μου. Το βασικό στοιχείο είναι ότι αυτή είναι η μοναδική μεγαλύτερη εξίσωση που έχει ποτέ καταγραφεί. Αλλά ελπίζω ότι κάποια μέρα, μπορούμε να σας δώσουμε κάτι καλύτερο. Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας.
Πηγή: Nioland
