Viitorul teoriei corzilor. Convorbire cu Brian Greene
Scientific American (în continuare - SA): Când este vorba de teoria corzilor și cosmologie, mulți dintre cititorii noștri a scăzut mâinile sale: „Ei bine, că nu vom înțelege,“ - exclama ei.
Brian Greeney (în continuare - BG): Am observat că oamenii simt o teamă de subiecte atât de serioase. Cu toate acestea, majoritatea interlocutorilor mei interesați de problemele fundamentale sunt atât de mari încât tind să le înțeleagă mult mai adânc decât în lucruri mai accesibile.
SA: În cartea "Universul Elegant", ați expus mai întâi o idee fizică generală și apoi ați dat o versiune mai detaliată.
BG: Mi se pare că este un dispozitiv util, mai ales în cele mai dificile secțiuni. Cititorul are posibilitatea de a alege: dacă ideea generală este suficientă pentru dvs., atunci puteți săriți în siguranță materialul următor; dacă nu, să se ocupe de ea. Îmi place să pun lucrurile în moduri diferite. Când vine vorba de concepte abstracte, este recomandabil să le analizăm în diferite aspecte. Limitând singura cale, vă puneți în pericol posibilitatea de a realiza un progres. Când toți văd problema pe de o parte și vă apropiați complet de celălalt, atunci sunteți sigur că veți deschide ceva complet nou.
BG: Luați cel puțin realizările majore ale lui Ed Witten (Ed Witten) de la Institutul pentru Studii Avansate din Princeton. Din punct de vedere figurativ, el sa urcat pe munte, sa uitat în jur și a văzut brusc elementele de legătură lipsite, care nu au fost observate anterior. Ca rezultat, el a reușit să combine cele cinci variante ale teoriei corzilor, care anterior au fost considerate complet diferite. Asta e tot: merita vazut dintr-un alt punct de vedere - bang! - și totul sa dovedit. Acesta este modul în care văd descoperirea fundamentală. Universul în sine ne conduce spre adevărurile sale, căci ei stau la baza tuturor lucrurilor pe care le percepem. Prin urmare, noi, într-un fel sau altul, ne mișcăm într-o direcție. Astfel, din realizările majore, deseori suntem despărțiți doar de o mică schimbare în percepția reală sau matematică, care conectează lucrurile deja cunoscute într-un mod diferit.
SA: Credeți că astfel de descoperiri ar fi fost făcute fără intervenția unui geniu?
BG: E greu de spus. În cazul teoriei corzilor, cred că da, deoarece elementele puzzle-ului au devenit într-adevăr din ce în ce mai clare. Poate că descoperirea ar fi fost făcută cu 5-10 ani mai târziu, dar bănuiesc că era inevitabilă. În ceea ce privește teoria generală a relativității, nu am un răspuns lipsit de ambiguitate. Este atât de mare, monumentala regândirea conceptele de spațiu, timp și gravitația, care nu este clar pentru mine cum și când s-ar întâmpla, dacă nu chiar Einstein.
Deseori, de la marea deschidere, suntem separați doar de o mică schimbare în percepția sarcinii.
SA: Are teoria corzilor realizări similare?
BG: Cred că așteptăm încă o înțelegere minunată. Teoria strungurilor a fost creată pe baza multor concepte mai puțin globale, care, mergând treptat, au creat fundația unei clădiri teoretice impresionante. Dar nu știm încă ce idee o va face. Când reușim să o înțelegem, ea, ca un far, va lumina întreaga structură, iar apoi, sunt sigur că vom găsi răspunsuri la întrebările încă nerezolvate.
B.G .:
Situația sa schimbat odată cu apariția lucrării Maldacena Juan (Juan Maldacena), de la Institutul pentru Studii Avansate din Princeton, unde se află în intervalul de la teoria corzilor a demonstrat modul în care fizica ca un întreg, pe care o considerăm realitatea poate fi afișată corect pe fizica a suprafeței de delimitare. Toate aceste descrieri reflectă în mod egal evenimentele care apar, deși ele pot diferi semnificativ în detalii. Unul poate fi în cinci dimensiuni, celălalt în patru dimensiuni. Se pare că, chiar și numărul de măsurători nu poate fi considerată ca un punct de sprijin, pentru că există descrieri alternative care să reflecte cât mai exact fizica observate.
Astfel, ideile abstracte au devenit mai specifice, ceea ce le face să aibă încredere. Chiar dacă se schimbă ceva în teoria corzilor, eu, la fel ca multe altele (deși nu toate), se pare că principiul holografic va continua să ne ghideze. Personal, mă îndoiesc că va deveni acel baliză - mai degrabă un pas important spre găsirea esenței teoriei. Principiul holografic merge dincolo de el, pur și simplu poartă conceptul unei caracteristici generale a lumii în care există mecanica cuantică și gravitația.
SA: Să vorbim puțin despre gravitația cuantică a buclei și despre alte abordări. Când sa ajuns la gravitatea cuantică, ați considerat întotdeauna teoria corzilor ca singura abordare optimă. Încă mai crezi asta?
BG: Cred că aceasta este cea mai distractivă abordare! În corectitudine trebuie remarcat faptul că o comunitate de entuziaști de greutate bucla cuantice realizat un mare succes. Desigur, multe întrebări fundamentale rămân fără răspunsuri, ceea ce mă va satisface. Cu toate acestea, aceasta este o metodă viabilă și este foarte cool că mulți oameni extrem de talentați lucrează la ea. Sper că - și aici susțin Lee Smolin (Lee Smolin) de la Institutul de Fizica Teoretica din Waterloo, Canada - care în cele din urmă suntem în curs de dezvoltare aceeași teorie, dar din unghiuri diferite. Este posibil să ne îndreptăm spre gravitație cuantică în moduri diferite, dar într-o zi ne vom întâlni. Până la urmă, multe dintre punctele forte ale acestora sunt slăbiciunile noastre și invers.
Unul dintre punctele slabe ale teoriei corzilor este dependența de mediul în care operează. Trebuie să acceptăm niște spațiu-timp existent, în care sforile se mișcă. Aș vrea să sper că în teoria cuantică completă a gravitației proprietățile spațiului-timp vor fi derivate din ecuațiile fundamentale ale teoriei. Dar în teoria cuantică a gravitației a buclei există o formulare independentă de mediul în care spațiul-timp apare complet din teorie. Pe de altă parte, avem contact direct cu teoria generală a relativității lui Einstein în cazul scalelor mari, care rezultă din ecuațiile noastre. Dar avem unele dificultăți în a considera gravitatea obișnuită. Prin urmare, este normal să presupunem că pe termen lung va fi posibilă unificarea forțelor ambelor direcții.
SA: S-au făcut astfel de încercări?
BG: Până acum, fără mult succes. Nu mulți oameni, în același timp, sunt bine cunoscuți în ambele teorii, fiecare dintre ele putând petrece o viață și nu înțeleg până la capăt. Cu toate acestea, oamenii de stiinta au intrat deja intr-un dialog si au avut chiar mai multe intalniri comune.
SA: Dacă există o astfel de dependență de mediu, există vreo speranță de a înțelege esența profundă a spațiului și a timpului?
BG: Să simplificăm puțin sarcina. De exemplu, dependența de mediul înconjurător nu ne-a împiedicat să descoperim o simetrie oglindă - pot exista două spațiu-timp și o fizică. Ne-am familiarizat cu variabilitatea topologiei - sa dovedit că spațiul poate fi transformat în așa fel încât nu a fost imposibil de imaginat până acum. Sa dovedit că micromirul poate fi guvernat de o geometrie non-comutativă, în care rezultatul multiplicării coordonatelor depinde de ordinea factorilor. Astfel, puteți obține elemente individuale ale imaginii a ceea ce se întâmplă. Dar cred că, fără o independență formală față de mediu, va fi foarte dificil să aducem toate părțile împreună pe bază proprie.
Teoria generală a relativității este o regândire fundamentală a proprietăților spațiului și timpului. Putem doar să așteptăm următoarea înțelegere.
SA: Semnificația simetriei oglinzilor este extrem de profundă, deoarece împarte geometria spațiului-timp și a fizicii, pe care Einstein e atât de dornică să o unească.
BG: Absolut. Cu toate acestea, acum nu le împărtășește pe deplin, ci doar spune că vă lipsește jumătate din subiect. Geometria este strâns legată de fizică, dar este o cartografiere două-la-unu. Aceasta nu este fizica și geometria separat. Este fizica și două geometrii, de la care puteți alege. Uneori utilizarea unei geometrii face posibilă înțelegerea problemei mai bine decât aplicarea celuilalt. Din nou, vorbim despre modalități diferite de a considera același sistem fizic: două geometrii diferite și o fizică. S-a dovedit că există întrebări matematice referitoare la anumite sisteme fizice și geometrice care nu pot fi răspunse folosind o singură geometrie. Introducerea geometriei oglinzii, care nu a fost folosită înainte, a schimbat dramatic situația: sarcinile complexe după ce traducerea într-o limbă nouă a fost surprinzător de simplă.
SA: Ce este geometria non-comutativă?
. BG Co: Descartes coordonatele reprezintă puncte: pe suprafața Pământului - latitudinea și longitudinea, spațiul tridimensional - cele trei coordonate carteziene: x, y și z. Noi le-am considerat întotdeauna ca numere obișnuite, rezultatul care multiplicare (operație care este adesea necesar să se producă în fizică) nu depinde de ordinea de următorii factori: 3 înmulțit cu 5 este 5 înmulțită cu 3. O mare parte se spune despre faptul că coordonatele spațiale dintr-o foarte cântarele mici nu arată ca triplele și cele cincizeci, ci formează o nouă clasă de numere al căror produs depinde de ordinea multiplicării.
Cu toate acestea, nu este nimic nou: ne-am cunoscut de mult rezultat matrice de multiplicare pe care afectează ordinea factorilor: A înmulțit cu B, nu este egal cu B, înmulțit cu A, dacă A și B - matrice. String teoria indică faptul că punctele descrise de numere individuale ar trebui înlocuite cu obiecte geometrice descrise de matrice. Pentru scară largă matrice din ce în ce mai diagonală, iar diagonala matricei se extinde Comutativitate atunci când este multiplicată: nu contează în ce ordine înmulțiți diagonala matricei. Când sunt scufundate în microcosmos, elementele off-diagonale ale matricelor cresc și încep să joace un rol tot mai mare.
Geometria non-comutativă este o nouă arie de geometrie care de ani de zile sa dezvoltat departe de fizică. Matematicianul francez Alain Connes (Alain Connes) a scris cartea "Geometria non-comutativă". Euclid, Gauss, Riemann și alți geometri remarcabili au lucrat în contextul geometriei comutative, iar acum Connes și asociații lui dezvoltă o direcție cu totul nouă.
SA: Mi-e greu să-mi imaginez că punctele ar trebui să fie desemnate prin matrice și nu doar prin numere.
B.G .:
SA: Ce părere aveți despre conceptele antropice și multiverse? În "Universul Grațios" ai scris despre ei când discuțiai dacă există o limită pentru explicarea fenomenelor în teoria corzilor.
BG:. Eu, ca mulți alții, nu a luat prea în serios oricare dintre ideile antropici, în principal, deoarece mi se pare, ne poți spune în orice moment din istoria științei: „Nu putem merge mai departe, și răspunsul la fiecare este încă o întrebare deschisă este: totul este așa cum este, pentru că dacă nu ar fi așa, nu ar trebui să solicite această întrebare ". Este ca o capitulare nejustificată: la urma urmei, s-ar putea dovedi că suntem despărțiți de soluție de aproximativ cinci ani de muncă minuțioasă. Prin urmare, cred că nu vă puteți preda în nici un caz, chiar și în ciuda poziției aparent pierzătoare. În același timp, ideile antropice devin din ce în ce mai dezvoltate. Au fost elaborate ipoteze specifice despre cum pot coexista mai multe universuri diferite. Este posibil ca noi să fim în universul nostru doar pentru că proprietățile sale sunt potrivite pentru existența noastră. Poate că în alte universuri n-am fi supraviețuit elementar. Observați, nu este doar un exercițiu mental.
SA: Teoria șirului și fizica modernă în ansamblul ei par să se apropie de o singură structură logică, care ar trebui să fie așa cum este; și teoria este ceea ce este, pentru că nu poate fi altul. Pe de o parte, acesta este un argument serios împotriva direcției antropologice. Dar, pe de altă parte, în teoria ta există o anumită flexibilitate care duce la o abordare antropică.
BG: Flexibilitatea poate sau nu poate fi: poate este doar un artefact de înțelegere incompletă. Probabil teoria admite existența multor lumi diferite, dintre care una este a noastră, dar nu neapărat ceva foarte special. Deci, de fapt, există dorința de a realiza o inflexibilitate absolută și completă.
Ar arăta ca spațiu-timp pentru tine dacă ar fi fost un șir: șase dimensiuni suplimentare au fost pliate în forma așa-numita Calaby-Yau.
SA: Dacă aveați studenți postuniversitari care așteptau misiuni, la ce le-ați trimite?
BG: Principalele întrebări sunt cele pe care le-am discutat. Putem înțelege de unde provin spațiul și timpul? Putem deduce conceptele fundamentale ale teoriei corzilor sau ale teoriei M? Putem arăta că aceste idei originale urmează o teorie unică, cu singura soluție care descrie lumea noastră? Este posibilă testarea acestor teorii cu ajutorul unor observații astronomice sau experimente de accelerator? Putem merge mai departe și să înțelegem de ce mecanica cuantică ar trebui să fie o parte integrantă a lumii? Ce dispoziții fundamentale - spațiul, timpul, mecanica cuantică - sunt cu adevărat semnificative și câte dintre ele pot fi atenuate și să obținem încă o lume similară cu a noastră? Ar fi putut fizica să aleagă o cale diferită, care ar fi fost experimental la fel de reușită, dar complet diferită de a noastră? Nu știu. Dar cred că aceasta este o întrebare interesantă. Cât din ceea ce credem că este cu adevărat fundamental și se dezvoltă de-a lungul singurei căi date de datele experimentale și de coerența matematică? Și cât de mult ar putea merge în altă direcție, dar trebuia să ne mișcăm într-un fel doar pentru că am descoperit-o? Ar putea o creatură de pe altă planetă să facă un set complet diferit de legi care să funcționeze la fel ca al nostru?
Intervievat de George Masser
Articole similare
-
Teoria literaturii ca știință, introducere, citit online, fără înregistrare
-
Câți oameni au trăit pe pământ, futurist - viitorul este deja aici
Trimiteți-le prietenilor: