През 1919 г. един фактически неизвестен немски математик на име Теодор Калуца предложил дръзка и, в известен смисъл, ексцентрична идея. Той изказал предположението, че нашата Вселена може да има повече от трите измерения, които ние познаваме. В добавка към ляво - дясно, напред - назад и горе - долу Калуца допуснал, че може да има допълнителни измерения на пространството, които по някаква причина ние все още не виждаме. Когато някой предлага дръзка и ексцентрична идея, се случва тя да остане такава - дръзка и ексцентрична, без да има нищо общо със света около нас. Но тази точно идея... въпреки, че не знаем все още, дали е вярна или грешна... към края ще разкажа за експериментите, които в следващите няколко години могат да отговорят на този въпрос... тази идея е променила съществено физиката през миналия век и продължава да оказва влияние на водещите изследвания в съвремието.
In the year 1919, a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza suggested a very bold and, in some ways, a very bizarre idea. He proposed that our universe might actually have more than the three dimensions that we are all aware of. That is in addition to left, right, back, forth and up, down, Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space that for some reason we don't yet see. Now, when someone makes a bold and bizarre idea, sometimes that's all it is -- bold and bizarre, but it has nothing to do with the world around us. This particular idea, however -- although we don't yet know whether it's right or wrong, and at the end I'll discuss experiments which, in the next few years, may tell us whether it's right or wrong -- this idea has had a major impact on physics in the last century and continues to inform a lot of cutting-edge research.
Така, че бих желал да ви разкажа нещичко за историята с тези допълнителни измерения. И така, да започваме. Като начало трябва да се върнем малко назад, в 1907 г. Това е годината, в която Айнщайн се къпе в славата на откривател на специалната теория на относителността и решава да се захване с нов проект - да опита да разбере изцяло великата, проникваща сила на гравитацията. По това време много хора смятат, че този въпрос вече е разрешен. Нютон бил дал на света теорията на гравитацията в края на 17 век и тази теория работела чудесно, описвала движението на планетите, движението на Луната и т.н., движението на легендарната ябълка, падаща от дървото, и удряща го по главата... Всички тези явления биват описвани точно от закона на Нютон.
So, I'd like to tell you something about the story of these extra dimensions. So where do we go? To begin we need a little bit of back story. Go to 1907. This is a year when Einstein is basking in the glow of having discovered the special theory of relativity and decides to take on a new project, to try to understand fully the grand, pervasive force of gravity. And in that moment, there are many people around who thought that that project had already been resolved. Newton had given the world a theory of gravity in the late 1600s that works well, describes the motion of planets, the motion of the moon and so forth, the motion of apocryphal of apples falling from trees, hitting people on the head. All of that could be described using Newton's work.
Но Айнщайн разбирал, че има нещо извън рамките на тази история, защото даже Нютон писал, че макар да знае как да изчисли действието на силата на притегляне, не разбира как всъщност тя работи. Как от 150 милиона километра Слънцето някак влияе на движението на Земята? Как Слънцето може да прилага сила през празното, пасивно пространство? И това била задачата, която Айнщайн поставил пред себе си - да разбере как работи гравитацията. Нека ви покажа какво успял да открие. И така, Айнщайн открил, че средата, пренасяща гравитацията е самото пространство. Идеята може да се онагледи така: Представете си пространството като някакъв субстрат (материал).
But Einstein realized that Newton had left something out of the story, because even Newton had written that although he understood how to calculate the effect of gravity, he'd been unable to figure out how it really works. How is it that the Sun, 93 million miles away, [that] somehow it affects the motion of the Earth? How does the Sun reach out across empty inert space and exert influence? And that is a task to which Einstein set himself -- to figure out how gravity works. And let me show you what it is that he found. So Einstein found that the medium that transmits gravity is space itself. The idea goes like this: imagine space is a substrate of all there is.
Айнщайн изказал предположението, че пространството е плоско, при условие, че в него няма никаква материя. но ако има такава, например Слънцето, тя деформира, изкривява структурата на пространството. И самото това изкривяване е причината за гравитацията. Даже Земята изкривява пространството около себе си. Сега да погледнем Луната. Според тези идеи Луната остава на орбита поради това, че тя се върти в легена на изкривеното пространство, който Слънцето, Земята и Луната създават със самото си присъствие. Да погледнем цялата картина. Земята остава на орбита, тъй като се търкаля по долина, получена от присъствието на Слънцето. Ето това е идеята, за начина по който гравитацията работи.
Einstein said space is nice and flat, if there's no matter present. But if there is matter in the environment, such as the Sun, it causes the fabric of space to warp, to curve. And that communicates the force of gravity. Even the Earth warps space around it. Now look at the Moon. The Moon is kept in orbit, according to these ideas, because it rolls along a valley in the curved environment that the Sun and the Moon and the Earth can all create by virtue of their presence. We go to a full-frame view of this. The Earth itself is kept in orbit because it rolls along a valley in the environment that's curved because of the Sun's presence. That is this new idea about how gravity actually works.
Тествана е през 1919 г. с астрономически наблюденя. Наистина работи. Описва експерименталните данни. Това печели световна известност на Айнщайн. Последното накарало Калуца да се замисли. Той, както и Айнщайн, бил в търсене на така наречената Единна теория на полето. Това е една теория която може да опише всички сили в природата с един набор идеи, с един набор от принципи, дори с едно общо уравнение. Така че Калуца си казал: Айнщайн можа да опише гравитацията с помощта на деформации и изкривявания в пространството... по-точно в пространството и времето. Може би аз ще мога да изиграя същата игра с другата позната сила, (известна по онова време като електромагнитна). Днес ние знаем и други, но тогава тя била единствената друга, позната на хората. Знаете, силата отговорна за електрическото и магнитното привличане.
Now, this idea was tested in 1919 through astronomical observations. It really works. It describes the data. And this gained Einstein prominence around the world. And that is what got Kaluza thinking. He, like Einstein, was in search of what we call a unified theory. That's one theory that might be able to describe all of nature's forces from one set of ideas, one set of principles, one master equation, if you will. So Kaluza said to himself, Einstein has been able to describe gravity in terms of warps and curves in space -- in fact, space and time, to be more precise. Maybe I can play the same game with the other known force, which was, at that time, known as the electromagnetic force -- we know of others today, but at that time that was the only other one people were thinking about. You know, the force responsible for electricity and magnetic attraction and so forth.
Та, Калица си казал: Може би ще мога да изиграя същата игра и опиша електромагнитната сила с езика на деформациите и изкривяванията. Това повдигнало въпроса: деформации и изкривявания на кое? Айнщайн вече оползотворил времевите и пространствените изкривявания, за описание на гравитацията. Изглежда нямало друго за деформиране или изкривяване. Калуца си казал: Е, може би пространството има повече измерения. Казал: Ако искам да опиша още една сила, май ще имам нужда от още едно измерение. И си представил, че пространството има 4, а не 3 измерения, и, че електромагнетизмът представлява деформации и изкривявания в това четвърто измерение. Ето какво станало: Когато написал уравненията, описващи деформации и изкривявания във вселена с 4 измерения, а не с 3, се получили същите уравнения на Айнщайн в триизмерно пространство за гравитацията, но заради допълнителното измерение, се появило още едно уравнение. И когато се вгледал в него, установил, че това не е нищо друго, а отдавна известното уравнение, описващо електромагнетизма. Удивително, то само се пръкнало. Той бил толкова развълнуван от откритието си, че започнал да тича около дома си, крещейки "Победа!" - сметнал, че е открил Единната теория за полето.
So Kaluza says, maybe I can play the same game and describe electromagnetic force in terms of warps and curves. That raised a question: warps and curves in what? Einstein had already used up space and time, warps and curves, to describe gravity. There didn't seem to be anything else to warp or curve. So Kaluza said, well, maybe there are more dimensions of space. He said, if I want to describe one more force, maybe I need one more dimension. So he imagined that the world had four dimensions of space, not three, and imagined that electromagnetism was warps and curves in that fourth dimension. Now here's the thing: when he wrote down the equations describing warps and curves in a universe with four space dimensions, not three, he found the old equations that Einstein had already derived in three dimensions -- those were for gravity -- but he found one more equation because of the one more dimension. And when he looked at that equation, it was none other than the equation that scientists had long known to describe the electromagnetic force. Amazing -- it just popped out. He was so excited by this realization that he ran around his house screaming, "Victory!" -- that he had found the unified theory.
Явно Калуца бил човек, който вземал теорията много на сериозно. Той, фактически... Разказват, че когато решил да се научи да плува, четял от учебник - един трактат за плуването... (смях) ... и се гмуркал в океана. Това е човек, който би рискувал живота си, следвайки теорията. Но за тези от нас, които са малко по-практично мислещи, възникват веднага два въпроса от неговото наблюдение. Първи: Ако има повече измерения в пространството, къде са те? Ние изглежда не ги виждаме. И втори: Работи ли тази теория наистина в детайли, когато опитате да я приложите към света около нас? На първия въпрос е отговорено през 1926 г. от човек на име Оскар Клайн. Той предположил, че измеренията може да са два вида - от една страна - големи, които се виждат лесно, и от друга - малки, свити, които, макар да са навсякъде около нас, са толкова дребни, че не ги виждаме.
Now clearly, Kaluza was a man who took theory very seriously. He, in fact -- there is a story that when he wanted to learn how to swim, he read a book, a treatise on swimming -- (Laughter) -- then dove into the ocean. This is a man who would risk his life on theory. Now, but for those of us who are a little bit more practically minded, two questions immediately arise from his observation. Number one: if there are more dimensions in space, where are they? We don't seem to see them. And number two: does this theory really work in detail, when you try to apply it to the world around us? Now, the first question was answered in 1926 by a fellow named Oskar Klein. He suggested that dimensions might come in two varieties -- there might be big, easy-to-see dimensions, but there might also be tiny, curled-up dimensions, curled up so small, even though they're all around us, that we don't see them.
Нека да ви покажа това визуално. Представете си, че гледате към стоманено въже, поддържащо уличен светофар. Някъде в Манхатън. За да сме точни - в Сентрал парк. За отдалечения наблюдател, въжето е едномерно, но ние с вас знаем, че то има някаква дебелина. Отдалеч е трудно да я забележим, но ако се приближим и погледнем с очите, примерно, на мравка, пълзяща по въжето... Мравките са толкова малки, че всички измерения са им достъпни: това по дължина на въжето, но и това около него. Впрочем, надявам се ще оцените нашите усилия. Отне ни толкова време, да накараме мравките да правят това...
Let me show you that one visually. So, imagine you're looking at something like a cable supporting a traffic light. It's in Manhattan. You're in Central Park -- it's kind of irrelevant -- but the cable looks one-dimensional from a distant viewpoint, but you and I all know that it does have some thickness. It's very hard to see it, though, from far away. But if we zoom in and take the perspective of, say, a little ant walking around -- little ants are so small that they can access all of the dimensions -- the long dimension, but also this clockwise, counter-clockwise direction. And I hope you appreciate this. It took so long to get these ants to do this.
(смях)
(Laughter)
Но примерът илюстрира факта, че измеренията могат да са два вида: големи и малки. И идеята, че може би големите измерения около нас са тези, които лесно виждаме, но е възможно да има и допълнителни, свити измерения, подобни на обиколката на въжето, толкова малки, че досега са останали невидими. Нека ви покажа как би изглеждало това. Ако погледнем, примерно, към самото пространство - аз мога да ви покажа, разбира се, само две измерения на екрана. Някой от вас, хора, ще оправи това някой ден, Всичко, което не лежи в равнината е едно ново измерение. Детайлите стават все по-малки и малки, и някъде долу в микроскопичните дълбините на пространството - това е идеята - може да съществуват допълнителни, свити измерения.
But this illustrates the fact that dimensions can be of two sorts: big and small. And the idea that maybe the big dimensions around us are the ones that we can easily see, but there might be additional dimensions curled up, sort of like the circular part of that cable, so small that they have so far remained invisible. Let me show you what that would look like. So, if we take a look, say, at space itself -- I can only show, of course, two dimensions on a screen. Some of you guys will fix that one day, but anything that's not flat on a screen is a new dimension, goes smaller, smaller, smaller, and way down in the microscopic depths of space itself, this is the idea, you could have additional curled up dimensions --
Ето тези измерения във форма на кръг - толкова малки, че не ги виждаме. Но ако бяхте една ултрамикроскопична мравка, разхождаща се наоколо, бихте могли да ходите не само по големите измерения, за които знаем всичко - тези, показани като квадратна мрежа - но и да имате достъп до тъничките свити измерения, които са толкова малки, че не може да се видят с невъоръжено око, пък и с най-усъвършенстваното оборудване. Скрити дълбоко във фибрите на самото пространство, може да има повече измерения, неизвестни досега. Ето това е едно обяснение, за това как Вселената би могла да има повече измерения от онези, които виждаме. А какво да кажем по втория въпрос, който ви зададох: работи ли теорията в действителност когато опитате да я приложите към реалния свят?
here is a little shape of a circle -- so small that we don't see them. But if you were a little ultra microscopic ant walking around, you could walk in the big dimensions that we all know about -- that's like the grid part -- but you could also access the tiny curled-up dimension that's so small that we can't see it with the naked eye or even with any of our most refined equipment. But deeply tucked into the fabric of space itself, the idea is there could be more dimensions, as we see there. Now that's an explanation about how the universe could have more dimensions than the ones that we see. But what about the second question that I asked: does the theory actually work when you try to apply it to the real world?
Е, оказва се, че Айнщайн и Калуца, пък и много други, опитвали да прецизират тази рамка и да я приложат към физиката на Вселената както е била разбирана по това време и в детайлите тя не проработила. Примерно, теоритично изчислената маса на електрона не съответства на действителността. Толкова много хора работили по въпроса, но към 40-те и със сигурност към 50-те тази странна, но непреодолима идея - да се унифицират законите на физиката - замряла. Докато нещо чудесно не се случи в наше време. В нашата ера един нов подход на унифициране законите на физиката е преследван от физици като мен и много други по света. Нарича се Суперструнна теория, както вече сте забелязали. Чудесното нещо е, че тази суперструнна теория няма нищо общо на пръв поглед с тази идея за допълнителни измерения, но когато я изучаваме, откриваме, че тя съживява идеята в искрящо нова форма.
Well, it turns out that Einstein and Kaluza and many others worked on trying to refine this framework and apply it to the physics of the universe as was understood at the time, and, in detail, it didn't work. In detail, for instance, they couldn't get the mass of the electron to work out correctly in this theory. So many people worked on it, but by the '40s, certainly by the '50s, this strange but very compelling idea of how to unify the laws of physics had gone away. Until something wonderful happened in our age. In our era, a new approach to unify the laws of physics is being pursued by physicists such as myself, many others around the world, it's called superstring theory, as you were indicating. And the wonderful thing is that superstring theory has nothing to do at first sight with this idea of extra dimensions, but when we study superstring theory, we find that it resurrects the idea in a sparkling, new form.
Нека ви кажа как става това. Суперструнна теория? Какво е това? Е, това е теория, опитваща да отговори на въпроса: Кoи са основните, фундаментални, неделими, неразложими елементарни частици, които изграждат всичко в света край нас? Идеята е тази: Представете си, че гледаме един обикновен предмет, например свещник със свещ. Да предположим, че се опитваме да разберем от какво се състои. За целта се отправяме на пътешествие в недрата на обекта, за да определим съставките му. Някъде много навътре, на достатъчна дълбочина, знаем, ще видим атоми. Знаем също така, че с тях историята не свършва. Те имат малки електрони, скупчени около ядро от неутрони и протони. Даже неутроните и протоните имат малки частици в себе си, известни като кварки. Тук традиционните идеи спират.
So, let me just tell you how that goes. Superstring theory -- what is it? Well, it's a theory that tries to answer the question: what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents making up everything in the world around us? The idea is like this. So, imagine we look at a familiar object, just a candle in a holder, and imagine that we want to figure out what it is made of. So we go on a journey deep inside the object and examine the constituents. So deep inside -- we all know, you go sufficiently far down, you have atoms. We also all know that atoms are not the end of the story. They have little electrons that swarm around a central nucleus with neutrons and protons. Even the neutrons and protons have smaller particles inside of them known as quarks. That is where conventional ideas stop.
Ето я новата идея на струнната теория. Дълбоко вътре във всяка от тези частици има нещо друго. Това друго нещо е тази танцуваща нишка от енергия. Тя прилича на вибрираща струна - ето откъде идва идеята за струнната теория. И точно както струните на едно виолончело могат да вибрират по различен модел, тези също могат да вибрират по различен начин. Но те не произвеждат различни музикални ноти. По-скоро произвеждат различните частици, образуващи света около нас. Така че ако тези идеи са верни, ултрамикроскопичният пейзаж на Вселената трябва да изглежда така. Той е построен от огромен брой такива малки тънки нишки вибрираща енергия, вибриращи с различни честоти. Различните честоти произвежда различните частици. Различните частици са отговорни за цялото това богатство в света около нас.
Here is the new idea of string theory. Deep inside any of these particles, there is something else. This something else is this dancing filament of energy. It looks like a vibrating string -- that's where the idea, string theory comes from. And just like the vibrating strings that you just saw in a cello can vibrate in different patterns, these can also vibrate in different patterns. They don't produce different musical notes. Rather, they produce the different particles making up the world around us. So if these ideas are correct, this is what the ultra-microscopic landscape of the universe looks like. It's built up of a huge number of these little tiny filaments of vibrating energy, vibrating in different frequencies. The different frequencies produce the different particles. The different particles are responsible for all the richness in the world around us.
И ето я унификацията, понеже частиците материя, електрони и кварки, радиационни частици, фотони, гравитони, са изцяло изградени от еднa субстанция. По такъв начин цялата материя и силите на природата са събрани под рубриката на вибриращи струни. И това е, което ние имаме предвид под единна теория. Сега, ето я уловката. Когато изучавате математиката на струнната теория, откривате, че тя не работи в една вселена, която има само три измерения на пространството. Тя не работи и във вселена с четири измерения на пространството, и с пет и с шест. Накрая, изучавайки уравненията, може да покажете, че тя работи само във вселена, която има десет измерения на пространството и едно на времето. Това ни връща обратно към идеята на Калуца и Клайн - че нашият свят, когато е описан по подходящ начин има повече измерения от тези, които виждаме.
And there you see unification, because matter particles, electrons and quarks, radiation particles, photons, gravitons, are all built up from one entity. So matter and the forces of nature all are put together under the rubric of vibrating strings. And that's what we mean by a unified theory. Now here is the catch. When you study the mathematics of string theory, you find that it doesn't work in a universe that just has three dimensions of space. It doesn't work in a universe with four dimensions of space, nor five, nor six. Finally, you can study the equations, and show that it works only in a universe that has 10 dimensions of space and one dimension of time. It leads us right back to this idea of Kaluza and Klein -- that our world, when appropriately described, has more dimensions than the ones that we see.
Сега, вие, мислейки по въпроса може да кажете: ОК, ако има допълнителни измерения, и те са наистина стегнато свити, може би няма да ги виждаме, ако са твърде малки. Но ако има малка тънка цивилизация от зелени човечета, крачещи там долу, и ги направим достатъчно малки, няма да виждаме и тях - това би могло да е истина. Това още едно предсказание на струнната теория ли е? Не, струнната теория не предсказва това.
Now you might think about that and say, well, OK, you know, if you have extra dimensions, and they're really tightly curled up, yeah, perhaps we won't see them, if they're small enough. But if there's a little tiny civilization of green people walking around down there, and you make them small enough, and we won't see them either. That is true. One of the other predictions of string theory -- no, that's not one of the other predictions of string theory.
(смях)
(Laughter)
Но тогава възниква въпросът: Не се ли опитваме просто да укрием тези извънредни измерения, или те ни казват нещо за света? В оставащото време, бих искал да ви разкажа за две техни особености. Първата е: много от нас вярват, че тези допълнителни измерения държат отговора на може би най-дълбокия въпрос в теоритичната физика и теоритичната наука. И този въпрос е: Гледайки света наоколо, както учените го правят през последните сто години, установяваме, че има около 20 числа, които наистина описват Вселената. Това са физичните константи, сред които: масата на частиците, като електрони и кварки; гравитационната константа; коефициента на електромагнитна сила... Списък от около 20 числа, измерени с невероятна точност, но без някой да има обяснение, защо тези константи имат конкретната притежавана стойност.
But it raises the question: are we just trying to hide away these extra dimensions, or do they tell us something about the world? In the remaining time, I'd like to tell you two features of them. First is, many of us believe that these extra dimensions hold the answer to what perhaps is the deepest question in theoretical physics, theoretical science. And that question is this: when we look around the world, as scientists have done for the last hundred years, there appear to be about 20 numbers that really describe our universe. These are numbers like the mass of the particles, like electrons and quarks, the strength of gravity, the strength of the electromagnetic force -- a list of about 20 numbers that have been measured with incredible precision, but nobody has an explanation for why the numbers have the particular values that they do.
Дали струнната теория предлага отговор? Все още не. Но ние вярваме, че отговорът на този въпрос, за специфичните стойности на физическите константи може да зависи от формата на допълнителните измерения. И чудесното е, че ако стойностите на тези константи бяха различни от известните - Вселената, каквато я познаваме, не би съществувала. Това е дълбок въпрос. Защо тези константи са толкова точно настроени да позволяват на звездите да светят и планетите да се образуват, когато признаваме, че най-малко бъзикане с тях... Например, ако имам 20 потенциометъра и ви позволя да настройвате с тях константите, почти всяко врътване ще прави Вселената да изчезва. Така, че можем ли да обясним тези 20 числа? Струнната теория подсказва, че те имат общо с допълнителните измерения. Нека ви покажа как. Когато говорим за допълнителни измерения в струнната теория, нямаме предвид едно единствено, както в старите идеи на Калуца и Клайн. Ето какво казва струнната теория за допълнителните измерения. Те имат много богата, преплитаща се геометрия.
Now, does string theory offer an answer? Not yet. But we believe the answer for why those numbers have the values they do may rely on the form of the extra dimensions. And the wonderful thing is, if those numbers had any other values than the known ones, the universe, as we know it, wouldn't exist. This is a deep question. Why are those numbers so finely tuned to allow stars to shine and planets to form, when we recognize that if you fiddle with those numbers -- if I had 20 dials up here and I let you come up and fiddle with those numbers, almost any fiddling makes the universe disappear. So can we explain those 20 numbers? And string theory suggests that those 20 numbers have to do with the extra dimensions. Let me show you how. So when we talk about the extra dimensions in string theory, it's not one extra dimension, as in the older ideas of Kaluza and Klein. This is what string theory says about the extra dimensions. They have a very rich, intertwined geometry.
Това е един пример на нещо, познато като пространство на Калаби-Яу - името не е толкова важно. Но както забелязвате, допълнителните измерения се увиват в себе си и преплитат в една доста интересна форма, интересна структура. И идеята е, че ако това е видът на допълнителните измерения, то микроскопичният пейзаж на нашата Вселена при максимално увеличение, би изглеждал така. Когато махнете с ръка, вие ще се движите около тези допълнителни измерения отново и отново, но те са толкова малки, че вие не го забелязвате. И така, каква е физическата връзка с онези 20 числа?
This is an example of something known as a Calabi-Yau shape -- name isn't all that important. But, as you can see, the extra dimensions fold in on themselves and intertwine in a very interesting shape, interesting structure. And the idea is that if this is what the extra dimensions look like, then the microscopic landscape of our universe all around us would look like this on the tiniest of scales. When you swing your hand, you'd be moving around these extra dimensions over and over again, but they're so small that we wouldn't know it. So what is the physical implication, though, relevant to those 20 numbers?
Помислете върху това: Ако погледнете този музикален инструмент (валдхорн), ще забележите, че вибрациите на въздушните потоци зависят от формата на инструмента. В струнната теория, всички числа са отражения на начина, по който струните могат да вибрират. Точно както онези въздушни потоци зависят от усукванията и извивките на инструмента, самите струни ще бъдат повлияни от вибрационните модели в геометрията в която се движат. Така че нека вмъкнем няколко струни в тази история. И ако виждате тези малки симпатяги да вибрират наоколо - те ще бъдат там, след секунда... точно там, обърнете внимание, че начина по който вибрират е повлиян от геометрията на допълнителните измерения.
Consider this. If you look at the instrument, a French horn, notice that the vibrations of the airstreams are affected by the shape of the instrument. Now in string theory, all the numbers are reflections of the way strings can vibrate. So just as those airstreams are affected by the twists and turns in the instrument, strings themselves will be affected by the vibrational patterns in the geometry within which they are moving. So let me bring some strings into the story. And if you watch these little fellows vibrating around -- they'll be there in a second -- right there, notice that they way they vibrate is affected by the geometry of the extra dimensions.
Ако знаехме точно как изглеждат допълнителните измерения - още не знаем, но ако... щяхме да можем да изчислим позволените ноти, позволените вибрационни модели. А ако можехме да ги изчислим тях, щяхме да можем да изчислим онези 20 числа. И ако отговорът, получен от изчисленията съвпадне със стойностите им, определени с детайлни и прецизни експерименти, това би бил първото фундаментално обяснение на това, защо структурата на Вселената е такава, каквато е. Втората особеност, с която искам да приключа е: Как бихме могли да тестваме допълнителните измерения по-директно? Дали това е само една интересна математическа структура, която би могла да обясни някои необяснени досега характеристики на света, или бихме могли в действителност да тестваме допълнителните измерения? Ние смятаме - и това, според мен, е много вълнуващо - че през следващите 5-6 години може би ще сме в състояние да тестваме за наличието на тези допълнителни измерения.
So, if we knew exactly what the extra dimensions look like -- we don't yet, but if we did -- we should be able to calculate the allowed notes, the allowed vibrational patterns. And if we could calculate the allowed vibrational patterns, we should be able to calculate those 20 numbers. And if the answer that we get from our calculations agrees with the values of those numbers that have been determined through detailed and precise experimentation, this in many ways would be the first fundamental explanation for why the structure of the universe is the way it is. Now, the second issue that I want to finish up with is: how might we test for these extra dimensions more directly? Is this just an interesting mathematical structure that might be able to explain some previously unexplained features of the world, or can we actually test for these extra dimensions? And we think -- and this is, I think, very exciting -- that in the next five years or so we may be able to test for the existence of these extra dimensions.
Ето как ще стане. В ЦЕРН, Женева, Швейцария, се строи инсталация, наречена Голям адронен колайдер. Това е установка, която ще изпраща частици по тунел в насрещни посоки, при скорост близка до светлинната. В даден момент частиците ще бъдат насочени една в друга, за да се получи челен сблъсък. Надеждата е, ако сблъсъкът е с достатъчна енергия, да изхвърли някои от отломките от нашите измерения, и да ги прати в други. Как ще го разберем? Ами, ще измерим количеството енергия след сблъсъка, ще я сравним с тази от преди него и ако тя е по-малка след сблъсъка това ще е доказателство, че енергията е изтекла някъде. И ако това изтичане стане по теоритично предсказания сценарии - това ще е доказателство за съществуването на допълнителни измерения.
Here's how it goes. In CERN, Geneva, Switzerland, a machine is being built called the Large Hadron Collider. It's a machine that will send particles around a tunnel, opposite directions, near the speed of light. Every so often those particles will be aimed at each other, so there's a head-on collision. The hope is that if the collision has enough energy, it may eject some of the debris from the collision from our dimensions, forcing it to enter into the other dimensions. How would we know it? Well, we'll measure the amount of energy after the collision, compare it to the amount of energy before, and if there's less energy after the collision than before, this will be evidence that the energy has drifted away. And if it drifts away in the right pattern that we can calculate, this will be evidence that the extra dimensions are there.
Нека ви покажа идеята визуално. Представете си, че имаме един точно определен вид частица, наречена гравитон - това е онзи вид отломък, който очакваме да бъде изхвърлен ако допълнителните измерения съществуват. Ето как ще протече експериментът. Вземате тези частици. Сблъсквате ги една в друга... Сблъсквате ги една в друга и ако сме прави, част от енергията на този сблъсък ще отиде в отломки, които отлитат в тези допълнителни измерения. Та, това е експериментът, който ще наблюдаваме в следващите пет, седем до 10 години или там някъде. И ако този експеримент даде плод, ако видим този вид частица изхвърлена т.е. ако забележим, че има по-малко енергия в нашите измерения отколкото преди да започнем, това ще показва, че допълнителните измерения са реални.
Let me show you that idea visually. So, imagine we have a certain kind of particle called a graviton -- that's the kind of debris we expect to be ejected out, if the extra dimensions are real. But here's how the experiment will go. You take these particles. You slam them together. You slam them together, and if we are right, some of the energy of that collision will go into debris that flies off into these extra dimensions. So this is the kind of experiment that we'll be looking at in the next five, seven to 10 years or so. And if this experiment bears fruit, if we see that kind of particle ejected by noticing that there's less energy in our dimensions than when we began, this will show that the extra dimensions are real.
За мен това е една наистина забележителна история, и една забележителна възможност. Да се върънем назад към Нютон с неговото абсолютно пространство - той не осигури нищо друго освен една арена, една сцена, на която се случват събитията на Вселената. Дойде Айнщайн и съобщи: Е, пространството и времето могат да се деформират и изкривяват, това е то гравитацията. А сега струнната теория идва и казва: Да, гравитацията, квантовата механика, електромагнетизмът - всички заедно в един пакет, но само ако Вселената има повече измерения от тези, които виждаме. И този експеримент може да тества съществуването им още през нашия живот. Удивителна възможност. Благодаря ви!
And to me this is a really remarkable story, and a remarkable opportunity. Going back to Newton with absolute space -- didn't provide anything but an arena, a stage in which the events of the universe take place. Einstein comes along and says, well, space and time can warp and curve -- that's what gravity is. And now string theory comes along and says, yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism, all together in one package, but only if the universe has more dimensions than the ones that we see. And this is an experiment that may test for them in our lifetime. Amazing possibility. Thank you very much.
(аплодисменти)
(Applause)