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.
1919 онд, Германы нэрд гараагүй математикч Теодер Калуза маш зоригтой, бүр этгээд ч гэмээр нэгэн санааг дэвшүүлж. Түүнийхээр бол огторгуй бидний мэдэх гурваас олон хэмжээстэй байж болно гэнэ. Зүүн, баруун, ард, урд, дээш, доош дээр нэмэгдээд. Калузагийн санал болгосноор бидний харж чаддаггүй огторгуйн нэмэлт хэмжээсүүд байж болно. Хэн нэгэн этгээд санаа дэвшүүлэх үед, заримдаа энэ нь этгээд, гэхдээ бидний байгаа ертөнцтэй хамааралгүй гэгдээд өнгөрдөг. Бид энэ санаа нь яг зөв эсэхийг бид хараахан мэдэхгүй ч гэсэн, зөв буруу эсэхийг харуулж магадгүй туршилтуудын талаар төгсгөлд би ярих болно Ямартаа ч энэ санаа өнгөрсөн зууны физикийн шинжлэх ухаанд том нөлөө үзүүлсэн ба олон чухал туршилтуудийн гол санаа болсоор байгаа юм.
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.
Тэдгээр нэмэгдэл хэмжээснүүдийн талаар өгүүлье. Эхлэхийн тулд, жаахан ухраад 1907 онд очих хэрэгтэй болох нь. Энэ бол Эйнштэйн Харьцангуйн Тусгай Онолоо дөнгөж нээчихээд, нэгдсэн таталцлын хүчийг ойлгох шинэ төсөл дээр ажиллаж байсан үе. Тухайн үед, энэ бол бодчихсон бодлого гэж үзэх хүмүүс олон байв. 1600-аад оны сүүлээр Ньютон гравитацын онолоо танилцуулсан. Ньютоны онол их сайн ажилладаг, гаригсын, сарны хөдөлгөөнөөс авахуулаад, хүмүүсийн толгой дээр унах алимыг хүртэл дүрсэлдэг. Бүгдийг нь Ньютоны онолоор тайлбарлаж болно.
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.
Гэвч Эйнштейний харсанаар Ньютон нэг зүйл дурьдалгүй орхисон. Ньютон өөрөө ч хүртэл бичихдээ, гравитацыг хэрхэн тооцоолж гаргахыг ойлгосон ч гэсэн, энэ хэрхэн ажилладгий ухаж ойлгож чадаагүй. 150 сая км-ийн тэртээх нар яаж дэлхийн хөдөлгөөнд нөлөөлдөг байж болох вэ? Нар хоосон үхмэл орон-зайг гатлаад яаж нөлөө үзүүлдэг байж таарах вэ? Гравитаци хэрхэн ажилладгийг олж мэдэх бол Эйнштэйний өөр дээрээ авсан зорилго юм. Тэр юу олсоныг үзүүлье. Эйнштэйн олж мэдэхдээ гравитацийг дамжуулагч нь орон-зай өөрөө юм. Тэрний санаагаар: Орон-зай бол оршиж болох цор ганц зүйл.
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.
Эйнштэйний хэлснээр ямар ч биет байхгүй үед орон-зай нь хавтгай. Харин тэнд ямар нэг биет, жишээ нь, нар ч юм уу байх үед биет огторгуйн торыг хотойлгож муруйлгадаг. Энэ нь л гравитацийн хүч юм. Дэлхий ч мөн адил тойрон орших орон-зайгаа хотойлгодог. Сарыг харцгаая. Уг онолын үүднээс бол, сар нь нар, сар, дэлхийн оршин буйн үр дүнгээс үүссэн муруй замын дагуу өнхөрч байгаа юм. Нэгтгээд бүр томоор харцгаая. Дэлхий орбитоороо эргэдгийн учир нь энэ нь нарны үүсгэсэн хотгорын дагуу өнхөрч байгаа. Энэ таталцлын хүч яаж ажилладаг талаарх шинэ санаа юм.
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.
Энэ онол 1919 онд астрономийн ажиглалтаар туршигдсан. Тэгээд үнэхээр зөв бөгөөд тоо баримтуудтай тохирч байгаа юм. Энэ нь Эйнштэйнд дэлхийд түгсэн алдар нэрийг авч ирсэн ба энэ л Калузагийн бодож буй зүйл юм. Эйнштэйнтэй адил Калуза "Нэгдсэн онол"-ыг хайж байсан юм. "Нэгдсэн Онол" бол байгалийн бүхий л хүчийг нэг онолоор, нэг зарчмаар, нэг тэгшитгэлээр илэрхийлж чадах нэгтгэсэн онол юм. Тэгэхээр, Калуза өөртөө хэлж л дээ, Эйнштэйн таталцлын хүчийг орон-зайд үүссэн хонхорхойгоор тайлбарласан, яг хэлвэл орон-зай, цаг хугацаад үүссэн хонхорхой. Магадгүй би ч гэсэн бусад хүчнүүд дээр адил зүйл хийж болох юм гэж. Бусад хүч гэвэл тухайн үед цахилгаан-соронзон хүч л байв. Одоо бол олныг нэрлэж чадна л даа, гэхдээ тухайн үед энэ нь л ганц мэдэгдсэн өөр хүч байв. Та бүхэн мэднэ дээ, цахилгаан болон соронзон таталцлыг үүсгэдэг хүч гэж байдаг.
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.
Тэгэхээр Калуза хэлэхдээ би ч гэсэн адил зүйл хийгээд, цахилгаан-соронзонг муруй, хонхорхойгоор тайлбарлаж болно гэж. Гэхдээ нэг асуулт гарч ирэв: Муруйж хонхойсон юу байж таарах вэ? Эйнштэйн орон-зай, цаг хугацаан хонхорхойг таталцлын хүчийг тайлбарлахдаа ашиглачихсан байдаг. Өөр муруйлгаж хонхойлгох юм үлдээгүй юм шиг л санагдаж байв. Тэгээд Калуза магадгүй орон-зайн өөр олон хэмжээсүүд байх нь гэв. Түүнийхээр бол, дахиад өөр хүчийг тайлбарлахын тулд дахиад өөр нэг хэмжээс хэрэгтэй. Тэгээд Калуза гурав биш дөрвөн-хэмжээст ертөнцийг төсөөллөө. Цахилгаан-Соронзон бол тэр дөрөв дэх хэмжээсэд нь үүссэн хонхорхой. Гэхдээ нэг асуудал байна: Дөрвөн-хэмжээст ертөнц дахь муруйн тэгшитгэлийг бичиж байхдаа, тэр Эйнштэйний гаргасан 3 хэмжээст ертөнцийн таталцлын хүчний хуучин тэгшитгэлийг давтав. Гэхдээ дахиад нэг хэмжээс байгаа учраас тэр дахиад нэг тэгшитгэл бас олж. Тэгээд тэр тэгшитгэлээ харахад, энэ нь нөгөө л эрдэмтэд хэрэглэсээр ирсэн Цахилгаан-Соронзонгийн тэгшитгэлээс өөр юу ч биш байв. Гайхалтай. Үнэхээр сэтгэл нь хөдөлж, "Ялалт" гэж орилоод байшингаа тойрон гүйж байсан гэдэг. Тэр "Нэгдсэн Онол"-ыг олчихлоо гэж бодсон байна.
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.
Калуза онолыг үнэхээр чухлаар авч үздэг хүн байжээ. Үнэхээр ч тийм байсан юм. Тэрний сэлж сурахыг хүссэн тухай түүх байдаг. Сэлэх аргын тухай ном уншаад, (..бүгд инээв..) шууд далай руу үсэрчихсэн гэсэн. Тэр бол онол дээр амиа ч өгөхөөс буцахгүй хүний түүх. Гэхдээ бид шиг практик талдаа хүмүүст бол түүний ажигласан зүйлд үндэслээд 2 асуулт гарч ирж байна. Нэгд, хэрвээ орон-зайд өөр нэмэлт хэмжээс байгаа юм бол тэр нь хаана байгаа юм? Тэдгээрийг нь харахгүй л байна даа. Хоёрт, жинхэнэ амьдрал дээр хэрэглэх үед энэ онол хүчинтэй байж чадах уу? 1926 онд, Оскар Клейн гэх этгээд нэг дэх асуултанд хариулт өгсөн. Клейн хэлэхдээ хэмжээсүүд хоёр төрөл байж болно. Харахад хялбар том хэмжээс гэж байж болно. Өчүүхэн жижиг мушгиа хэмжээс гэж бас байж болно. Тэр нь хэдий эргэн тойрон байгаа ч гэсэн харагдахааргүй маш жижигхэнээр мушгиралдчихсан.
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.
Тэрнийг нь бодитоор харуулъя. Гэрлэн дохиог тэжээж байдаг кабель утсыг харж байна гээд төсөөл. Манхетаны Төв Цэцэрлэгт Хүрээлэнд гэе. Кабелийг холоос харахад нэг-хэмжээст юм шиг харагдана. Гэхдээ бидний мэдэхээр утсанд тодорхой зузаан гэж бий. Энэ нь зүгээр л холоос олж харахад хэцүү. Гэхдээ, ойртоод жижиг шоргоолж явж байна гэе. Шоргоолж маш жижиг учраас хэмжээсүүдийг мэдэрч чадна. Уртын дагуу, түүнчлэн нар зөв, нар буруу чиглэлд. Та нар талархаж байгаа гэж найдъя. Энэ шоргоолжнуудыг ингэж хийлгэхэд их удсан шүү.
(Laughter)
(..инээд..)
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 --
Эндээс харахад хоёр төрлийн хэмжээс байж болох нь. Том ба жижиг. Тэгэхээр магадгүй бидний эргэн тойрон дахь том хэмжээсүүдийг бид амархан харж чаддаг. Гэхдээ нэмэлт хэмжээсүүд байгаа ч юм бил үү. Эдгээр кабелийн тойргийн урт шиг маш жижиг болохоор харагдахааргүй. Энэ хэрхэн харагдаж болохыг харцгаая. Жишээ нь, огторгуйг өөрийг нь харцгаая. Мэдээж дэлгэц дээр би зөвхөн 2-хэмжээстээр л дүрсэлж чадна. Энийг засах хүн гарч ирэх байх аа. Гэхдээ дэлгэц дээрх хавтгай бус аливаа зүйл бол микроскопын түвшинд хүртлээ жижигрэн жижгэрсээр байгаа шинэ хэмжээсүүд. Гол санаа бол: мушгиралдсан нэмэлт хэмжээсүүд байж болно л гэж.
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?
Энд нэг жижигхэн тойрог дүрс байна, харахын ч аргагүй жижиг. Гэхдээ чи жижиг бичил шоргоолж байсан бол бидний мэдэх том хэмжээсээс гадна бичил нүднүүд шиг л, өчүүхэн жижиг эвхэгдмэл хэмжээст ч нэвтэрч чадна. Жирийн нүдээр харах аргагүй, нарийн зохиосон багажаар ч харах аргагүй хэмжээсүүд. Гол санаа бол орон зайн торонд шургалсан нэмэлт хэмжээсүүд байж болох юм. Тэгэхээр энэ бол ертөнц өөр хэмжээсүүдтэй байж болохын тайлбар нь юм. Харин 2 дахь асуултын тухайд жинхэнэ амьдрал дээр турших үед энэ онол хэрэгжих үү?
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.
Эйнштэйн, Калуза, өөр олон хүмүүс энийг тодорхойлохоор, тухайн үедээ мэдэгдэж байсан огторгуйн физикт хэрэгжүүлэхээр оролдсон боловч энэ нь бүтэлгүйтсэн юм. Тодруулах юм бол, энэ онолдоо хэрэглэхэд, тэд электроны массыг зөв гаргаж чадаагүй гэх мэт. Олон хүмүүс үүн дээр ажилласан боловч, 40-өөд онд, 50-иад онд физикийн хуулиудыг нэгтгэх энэ этгээд бөгөөд сэтгэл хөдлөм онол хэсэгтээ замхарч алга болсон юм. Гэхдээ бидний цаг үед нэг гайхалтай үйл явдал тохиох хүртэл л. Бидний үед, би мэтийн өөр олон физикчид дэлхийн эргэн тойронд, физикийн хуулиудыг нэгтгэхээр оролдож байгаа нь Суперстринь онол гэгдээд байгаа юм. Гайхалтай нь энэ Суперстринь онол нь энэ нэмэлт хэмжээсүүдтэй хамааралгүй мэт харагдана. Гэхдээ бид энийг судлах явцад, хэмжээсүүд цоо шинэ хэлбэрийг олсон юм.
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.
Яг яаж гэдгийг би хэлье. Суперстринь онол гэж юу вэ гэвэл, энэ бол дараах асуултад хариулахаар оролдож буй онол юм: Биднийг тойрох ертөнцийг бүрдүүлж буй хуваагдашгүй, харагдашгүй, үндсэн зүйл нь юу байж болох вэ? Гол санаа нь гэвэл, нэг биетийг харж байна гэе, лаа суурьтайгаа. Энэ яг юунаас бүтдэгийг мэдэхийг хүсч байна гэж бодъе. Үүний тулд биетийн дотоод гүн рүү аялж, бүрдүүлэгчийг нь шинжилнэ. Хангалттай хол явбал атом байгаа. Атомоор үлгэр дуусахгүй ээ. Нейтрон, протоноос бүрдэх цөмийг тойроод өчүүхэн электронууд бужигнаж байгаа. Нейтрон, протонууд цаашаагаа кварк гэх жижиг хэсгүүдэд хуваагдна. Энд л төгсгөл нь ирж байгаа юм.
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.
Стринь онолын шинэ санаа энд байна. Эдгээр хэсгүүдээс цааш дахиад өөр хэсгүүд байх ёстой. Тэр өөр хэсгүүд бол бүжиглэж байгаа энергийн утаслагууд юм. Яг л чичирхийлж байгаа утаснууд шиг харагддаг. Энэ бол Стринь онолын гол санаа юм. Дөнгөж сая харсан янз бүрийн чигтэй, чичирхийлж байгаа утаснууд шиг, эдгээр нь чичирхийлж байдаг юм. Тэд өөр өөр хөгжмийн өнгө гаргахгүй. Оронд нь, тэд хүрээлэн буй ертөнцийг бүрдүүлэх янз бүрийн бодисуудыг бүтээнэ. Хэрвээ энэ санаа зөв бол, ертөнцийн ултра-микроскопон төрх ингэж харагдах юм. Ертөнц нь маш их хэмжээний эдгээр өчүүхэн жижиг, чичирхийлж буй энергийн утаснуудаас бүрднэ. Өөр өөр давтамжаар чичирхийлж буй. Янз бүрийн давтамж нь, янз бүрийн бодисийг бүрдүүлнэ. Олон төрлийн бодисууд нь хүрээлэн буй ертөнцийн баялаг шинжийг бүрдүүлэхэд үүрэгтэй.
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.
Энд "Нэгдэл" харагдаж байна. Матери, электрон ба кваркууд, цацраг, фотон, гравитон гээд бүгд л нэг төрлийн бүрдүүлэгчээс тогтоно. Тэгэхээр, матери болон байгалийн хүчнүүд хамтдаа чичирхийлж буй утаснуудийн дүрэмд захирагдна. "Нэгдсэн онол" гэж энийг л хэлээд байгаа юм. Гол түлхүүр нь нь гэвэл, Стринь Онолын математик үндсийг судлах юм бол энэ нь гуравхан-хэмжээстэй ертөнцөд хүчингүй гэдэг нь харагдана. Энэ нь орон зайн 4, 5, бүр 6 хэмжээст ч хүчингүй. Энэ бүхний эцэст, тэгшитгэлээс харвал, энэ л зөвхөн орон-зайн 10, хугацааны 1-хэмжээст ертөнцөд л хүчинтэй болж таарна. Энэ нь биднийг өнөөх Калуза, Клейний зөв дүрсэлсэн нөхцөлд ертөнц бидний харж чадахаас гадна олон хэмжээсүүдтэй гэх санаа руу хөтөлнө.
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.
Яг одоо таны бодож байгаачлан илүү нэмэлт хэмжээсүүд байдаг, тэр нь мушгиа, маш жижигхэн учраас харж болдоггүй юм байж. Хэрвээ тэр доор жижигхэн ногоон хүмүүс алхаж байдаг гэвэл тэд хэтэрхий жижиг болохоор бид харж чадахгүй. Өөр бас нэг стринь онолын тухай таамаг гэвэл... За за, өөр ямар ч стринь онолын тухай таамаг гэж байхгүй ээ.
(Laughter)
(..инээд..)
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.
Гэхдээ нэг асуулт эндээс гарч ирэх нь, эдгээр нэмэлт хэмжээсүүдийг бид далдлах гэж оролдоод байна уу эсвэл эдгээр хэмжээсүүд нь ертөнцийн тухай ямар нэг юм хэлэх гээд байна уу? Үлдсэн багахан хугацаанд би тэдгээрийн шинж байдлыг хэлье л дээ. Нэгд гэвэл, нэмэлт хэмжээсүүд нь магадгүй онолын физикийн, онолын шинжлэх ухааны хамгийн гүнзгий асуултын хариу гэж олон хүмүүс үздэг. Ямар асуулт вэ гэвэл, эргэн тойрноо бид харах үед, яг л эрдэмтэд өнгөрсөн зуун жилд харснаар, ертөнцийг дүрслэх 20 тоо байна. Электрон ба кваркууд гэх мэт бөөмсийн масс, гравитацын чадал, цахилгаан-соронзон хүчний чадал гэх мэтийн гайхалтай нарийн хэмжигдсэн 20 тогтмол тоо. Гэхдээ яагаад эдгээр тоонууд ийм утгуудыг агуулж байдаг вэ гэдэгт хариулж чадах хүн байхгүй.
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.
Одоо, Стринь онол хариулт өгч чадна гэж үү? -Хараахан үгүй. Гэхдээ бидний итгэж байгаагаар яагаад тоонууд ийм тодорхой утгууд агуулж байдаг нь магадгүй тэдгээр нэмэлт хэмжээсүүдэд орших байх. Гайхалтай нь гэвэл, эдгээр тоонууд мэдэгдсэнээс өөр утгатай байсан бол бидний мэдэх ертөнц гэж байхгүй байх байсан. Энэ их гүн гүнзгий асуулт л даа. Яагаад эдгээр тоонууд оддыг гялалзуулахаар, гаригсыг бүтээхээр, яг зөв тохируулагдчихсан байдаг бил ээ? Хэрвээ тэр тоонуудыг өөрчлөхөөр оролдвол, тэнд 20 тоо байна гэвэл тэгээд чи тэрнийг жаахан өөрчлөхөөр оролдвол яаж ч өөрчилсөн орчлон үгүй болно. Тэдгээр тоонуудыг юу гэж тайлбарлах вэ? Стринь Онолын үзэж байгаагаар бол тэдгээр тоонууд өнөөх нэмэлт хэмжээсүүдтэй холбоотой. Яг яаж гэдгийг харуулъя. Стринь Онол дахь нэмэлт хэмжээсүүдийн тухай ярих үед, Калуза ба Клейний хэлсэн шиг дахиад ганц хэмжээс байдаг биш. Стринь Онол юу гэж байна вэ гэхээр, тэд маш баялаг, солбилцсон геометртэй.
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?
Энэ бол Калаби- Яау хэлбэрийн жишээ юм. За нэр нь тийм чухал биш ээ. Таны харж байгаачлан, нэмэлт хэмжээсүүд нь дээр дээрээсээ давхралдаж, нугаларчихсан, маш сонирхолтой бүтэц, дүрсийг үүсгэж байгаа юм. Гол санаа нь бол, хэрвээ нэмэлт хэмжээсүүд ингэж харагддаг юм бол ертөнцийн микроскопийн дүр төрх хамгийн жижиг бүтцэндээ мөн ингэж харагдах юм. Хэрвээ та гараа тойрог маягаар хөдөлгөвөл, энэ нь эдгээр нэмэлт хэмжээсүүдийн эргэн тойрноор хөдөлж байгаатай адил. Гэхдээ тэд маш жижиг болохоор харах боломжгүй байх болно. Тэхээр эдгээр 20 тооны физик ач холбогдол нь юу вэ?
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.
Жишээ нь, хэрвээ Франц бүрээг харах юм бол агаарын урсгалын чичирхийлэл нь зэмсгийн хэлбэрээс хамаарч байгаа юм. Харин Стринь Онолд, бүх тоонууд нь утаснуудын хэрхэн чичирхийлэхээс хамаарна. Яг агаарын урсгал зэмсэгийн мушгиа ороомог хэлбэрээс хамаардаг шиг, утаснуудын чичирхийлэл нь ч бас оршин буй орон зайнхаа геометр хэмжээсээс хамаарна. Тэхээр одоо зарим жишээ утаснуудыг харъя л даа. Эдгээр чичирхийлж байгаа жижигхэн зүйлсийг харвал хормын төдийд тэнд очно тэдгээрийн чичрэх зарчим нь нэмэлт хэмжээсийн геометрээс хамаарна.
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.
Хэрвээ бид нэмэлт хэмжээсүүд яг хэрхэн харагддагийг олж мэдэж чадвал, байж болох өнгөнүүдийг, байж болох чичиргээний зарчимуудыг тооцон гаргаж чадна. Хэрвээ бид байж болох чичиргээний зарчмыг тооцож чадвал, бид тэдгээр 20 тоог тооцож гаргаж чадна. Хэрвээ тооцоолж гаргасан хариунууд нарийн туршилтаар хэмжигдэж гаргасан тогтмолын утгатай таарч байх юм бол энэ нь яагаад ертөнц байгаа шигээ ингэж тогтсон талаарх өргөн хүрээний тайлбар болж чадна. Одоо хөндөх хоёр дахь асуудал бол, Нэмэлт хэмжээсүүдийг яаж шууд хэмжих вэ? Энэ нь зүгээр л өмнө нь тайлбарлах боломжгүй байсан үзэгдлүүдийг тайлбарлах бас нэг математикийн сонирхолтой загвар уу эсвэл бид үүнийг жинхэнээр нь шууд туршиж болох уу? Миний бодлоор бол энэ үнэхээр сэтгэл хөдлөм, дараагийн таван жил гэхэд бид эдгээр нэмэлт хэмжээсүүдийг шалгаж мэдэх боломжтой болно.
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.
Европын Цөмийн Судалгааны Төв, Швейцарийн Женевт "Их Адрон Коллайдер" гэдэг машин бүтээж байгаа. Энэ машин нь бөөмүүдийг өөд өөдөөс нь гэрлийн хурдтай ойр хурдаар шиднэ. Өөд өөдөөсөө чиглэн угталцан явж байгаа бөөмс мөргөлдөнө. Хэрвээ мөргөлдөөн хангалттай энерги үүсгэх юм бол энэ зарим жижиг хэсгүүдээ бидний мэдэх хэмжээсүүдээс гаргаад, нэмэлт хэмжээсүүд рүү түлхэн цацах юм. Бид яаж мэдэх юм бэ гэж үү? Тэсрэлтийн дараах энергийг бид хэмжээд, тэрийгээ эхэнд нь агуулагдаж байсан энергитэй жишиж үзнэ. Хэрвээ эхэнд байснаас бага энерги байх юм бол энэ нь энерги шилжин гарсаны баталгаа болох болно. Хэрвээ энерги бидний яг тооцоолсны дагуу байх юм бол энэ нь мөн нэмэлт хэмжээсүүд оршихын баталгаа болно.
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.
Энэ санааг зураглаж харуулъя. Гравитон гэх жижиг хэсэг байна гэе. Хэрвээ нэмэлт хэмжээсүүд үнэн бол гравитонууд бидний тооцоогоор замхран гарна. Туршилт яг яаж явагдах нь энэ байна. Эдгээр жижиг бөөмсийг аваад, тэднийг хүчтэйгээр савлана. Савлах үед, хэрвээ зөв явагдвал, мөргөлдөөнөөс үүсэх зарим хэсэг энерги нэмэлт хэмжээсүүд рүү нэвтэрч замхрах болно. Энэ бол дараагийн 5, 7 магадгүй 10 жилийн дотор бид харах туршилт. Хэрвээ энэ туршилт жимсээ өгвөл, хэрвээ эхэлсэнээс бага энергитэй болж дуусвал, бөөмс замхарсаныг олвол, энэ нь өөр нэмэлт хэмжээсүүд байдаг гэдгийг харуулж чадах юм.
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.
Надад бол энэ үнэхээр гайхамшигтай түүх, гайхамшигтай боломж. Ньютон абсолют орон зай гээд үзэгдэл тодорхой байрлалд болдогийг харуулсан. Дараа нь Эйнштейн хэлэхдээ таталцлын хүч бол цаг хугацаа, орон-зайд гарсан хонхорхой гэсэн. Харин одоо Стринь Онол хэлэхдээ гравитаци, квантын механик, цахилгаан-соронзон бүгд нэг багц. Гэхдээ зөвхөн бидний харж чадахаас өөр олон хэмжээсүүд байгаа нөхцөлд. Тэгэхээр энэ бол бидний амьдрах хугацаанд хийж болох туршилт. Гайхамшигтай боломж шүү. Маш их баярлалаа.
(Applause)
Алга ташилт..