Уау, човече. Виж какви убийствени уравнения. Сладка работа.
Whoa, dude.
(Laughter)
Всъщност, през следващите 18 минути ще направя всичко възможно да опиша красотата на физиката на частиците без уравнения. Оказва се, че можем да научим много от корала. Коралът е много красиво и необикновено животно. Всяка коралова глава се състои от хиляди индивидуални полипи. Тези полипи постоянно напъпват и се разклоняват в генетично идентични съседи. Ако си представим, че това е хиперинтелигентен корал, можем да изберем един индивид и да му зададем разумен въпрос. Можем да попитаме как се е оказал точно на това местоположение в сравнение със съседите си... дали е било просто случайност, съдба, или какво?
Check out those killer equations. Sweet. Actually, for the next 18 minutes I'm going to do the best I can to describe the beauty of particle physics without equations. It turns out there's a lot we can learn from coral. A coral is a very beautiful and unusual animal. Each coral head consists of thousands of individual polyps. These polyps are continually budding and branching into genetically identical neighbors. If we imagine this to be a hyperintelligent coral, we can single out an individual and ask him a reasonable question. We can ask how exactly he got to be in this particular location compared to his neighbors -- if it was just chance, or destiny, or what?
След като ни смъмри, че сме повишили твърде много температурата, той би ни казал, че въпросът ни е напълно глупав. Тези корали могат да бъдат доста лоши, разбирате ли, имам белези от сърф в доказателство на това. Но този полип би ни казал после, че съседите му съвсем явно са идентични негови копия. Че той е също и на всички тези места, но ги преживява като отделни индивиди. За един корал разклоняването в различни копия е най-естественото нещо на света.
Now, after admonishing us for turning the temperature up too high, he would tell us that our question was completely stupid. These corals can be kind of mean, you see, and I have surfing scars to prove that. But this polyp would continue and tell us that his neighbors were quite clearly identical copies of him. That he was in all these other locations as well, but experiencing them as separate individuals. For a coral, branching into different copies is the most natural thing in the world.
За разлика от нас, един хиперинтелигентен корал би бил уникално подготвен да разбира квантовата механика. Математиката на квантовата механика описва много точно как работи нашата Вселена. Тя ни казва, че нашата реалност постоянно се разклонява в различни възможности, точно като корал. Това е странно нещо, трудно за схващане от нашите човешки мозъци, тъй като винаги успяваме да преживеем само една възможност. Тази квантова странност първо била описана от Ъруин Шрьодингер и неговата котка. Котката харесва повече тази версия. (Смях) Тук Шрьодингер е в кутия с радиоактивен образец, който, по законите на квантовата механика, се разклонява в състояние, в което излъчва, и състояние, в което не излъчва. (Смях) В разклонението, в което образецът излъчва, той освобождава спусък, който изпуска отрова и Шрьодингер е мъртъв. Но в друг клон на реалността той остава жив. Тези реалности се преживяват отделно от всеки индивид. Доколкото всеки може да прецени, другият не съществува.
Unlike us, a hyperintelligent coral would be uniquely prepared to understand quantum mechanics. The mathematics of quantum mechanics very accurately describes how our universe works. And it tells us our reality is continually branching into different possibilities, just like a coral. It's a weird thing for us humans to wrap our minds around, since we only ever get to experience one possibility. This quantum weirdness was first described by Erwin Schrödinger and his cat. The cat likes this version better. (Laughter) In this setup, Schrödinger is in a box with a radioactive sample that, by the laws of quantum mechanics, branches into a state in which it is radiated and a state in which it is not. (Laughter) In the branch in which the sample radiates, it sets off a trigger that releases poison and Schrödinger is dead. But in the other branch of reality, he remains alive. These realities are experienced separately by each individual. As far as either can tell, the other one doesn't exist.
Това ни изглежда странно, защото всеки от нас преживява само едно индивидуално съществуване, и не ни се удава да видим други клонове. Като че ли всеки от нас, като Шрьодингер тук, е някакъв корал, разклоняващ се в различни възможности. Математиката на квантовата механика ни казва, че така работи светът в мънички мащаби. Може да се обобщи с едно изречение: Всичко, което може да се случи, се случва. Това е квантовата механика. Но това не означава, че всичко се случва. Останалата част от физиката описва какво може да се случи и какво не може. Физиката ни казва, че всичко се свежда до геометрия и взаимодействията на елементарни частици. И нещата могат да се случват, само ако тези частици са съвършено балансирани.
This seems weird to us, because each of us only experiences an individual existence, and we don't get to see other branches. It's as if each of us, like Schrödinger here, are a kind of coral branching into different possibilities. The mathematics of quantum mechanics tells us this is how the world works at tiny scales. It can be summed up in a single sentence: Everything that can happen, does. That's quantum mechanics. But this does not mean everything happens. The rest of physics is about describing what can happen and what can't. What physics tells us is that everything comes down to geometry and the interactions of elementary particles. And things can happen only if these interactions are perfectly balanced.
Сега ще продължа и ще опиша откъде знаем за тези частици, какви са те и как действа този баланс. В тази машина лъч от протони и антипротони се ускоряват до близка до светлинната скорост и се събират заедно в сблъсък, произвеждащ взрив от чиста енергия. Тази енергия незабавно се преобразува в пръски от полу-атомни частици и се използват детектори и компютри, за да се проучат техните свойства. Тази огромна машина, "Големият адронен ускорител" в Европейската организация за ядрени изследвания в Женева има периферия от 17 мили (27,36 км.) и, когато действа, се нуждае от пет пъти повече енергия от град Монтерей. Не можем да предвидим точно какви частици ще бъдат образувани при всеки индивидуален сблъсък. Квантовата механика ни казва, че всички възможности са реализирани. Но физиката ни казва какви частици могат да бъдат образувани. Тези частици трябва да имат точно толкова маса и енергия, колкото се носи от протона и анти-протона. Всички частици, по-масивни от този енергиен лимит, не се образуват и остават невидими за нас. Затова този нов ускорител за частици е толкова вълнуващ. Той ще тласне този енергиен лимит седем пъти отвъд постигания когато и да било преди, така че ще видим някои нови частици много скоро.
Now I'll go ahead and describe how we know about these particles, what they are and how this balance works. In this machine, a beam of protons and antiprotons are accelerated to near the speed of light and brought together in a collision, producing a burst of pure energy. This energy is immediately converted into a spray of subatomic particles, with detectors and computers used to figure out their properties. This enormous machine -- the Large Hadron Collider at CERN in Geneva -- has a circumference of 17 miles and, when it's operating, draws five times as much power as the city of Monterey. We can't predict specifically what particles will be produced in any individual collision. Quantum mechanics tells us all possibilities are realized. But physics does tell us what particles can be produced. These particles must have just as much mass and energy as is carried in by the proton and antiproton. Any particles more massive than this energy limit aren't produced, and remain invisible to us. This is why this new particle accelerator is so exciting. It's going to push this energy limit seven times beyond what's ever been done before, so we're going to get to see some new particles very soon.
Но преди да говоря за онова, което може да видим, нека опиша частиците, които вече познаваме. Има цял зоопарк от субатомни частици. Повечето от нас познават електроните. Много хора в тази зала изкарват добра прехрана, като ги блъскат наоколо. (Смях) Но електронът има също и неутрален център, наречен неутрино, без електрически заряд и с много мъничка маса. Горните и долни кварки, напротив, имат много големи маси и се комбинират в тройки, за да образуват протоните и неутроните вътре в атомите. Всички тези частици материя съществуват в леви и десни разновидности и имат партньори анти-частици, които носят противоположни заряди. Тези познати частици имат също по-малко познати втори и трети поколения, които имат същите заряди като първите, но имат много по-високи маси. Всички тези частици материя взаимодействат с различните силови частици. Електромагнитната сила взаимодейства с електрически заредена материя чрез частици, наречени фотони. Има също една много слаба сила, наречена - доста прозаично - слабата сила, която взаимодейства
But before talking about what we might see, let me describe the particles we already know of. There's a whole zoo of subatomic particles. Most of us are familiar with electrons. A lot of people in this room make a good living pushing them around. (Laughter) But the electron also has a neutral partner called the neutrino, with no electric charge and a very tiny mass. In contrast, the up and down quarks have very large masses, and combine in threes to make the protons and neutrons inside atoms. All of these matter particles come in left- and right-handed varieties, and have antiparticle partners that carry opposite charges. These familiar particles also have less familiar second and third generations, which have the same charges as the first but have much higher masses. These matter particles all interact with the various force particles. The electromagnetic force interacts with electrically charged matter via particles called photons. There is also a very weak force called, rather unimaginatively, the weak force ...
само с лява материя. Силната сила действа между кварки, които носят различен вид заряд, наречен цветен заряд и съществува в три разновидности: червена, зелена и синя. Може да обвинявате Мъри Гел-Ман за тези имена - вината за тях е негова. И накрая, съществува гравитационната сила, която взаимодейства с материята чрез нейната маса и въртене.
(Laughter) that interacts only with left-handed matter. The strong force acts between quarks which carry a different kind of charge, called color charge, and come in three different varieties: red, green and blue. You can blame Murray Gell-Mann for these names -- they're his fault. Finally, there's the force of gravity, which interacts with matter via its mass and spin.
Най-важното за разбиране тук е, че с всяка от тези сили се асоциира различен вид заряд. Тези четири различни сили взаимодействат с материята съгласно съответните заряди, които има всяка частица. Една частица, която не е виждана още, но сме доста сигурни, че съществува, е частицата Хигс, която дава маси на всички тези други частици. Основната цел на "Големият адронен ускорител" е да види тази частица Хигс, и сме почти сигурни, че това ще стане. Но най-голямата мистерия е какво друго може да видим. Ще ви покажа една прекрасна възможност към края на този разговор.
The most important thing to understand here is that there's a different kind of charge associated with each of these forces. These four different forces interact with matter according to the corresponding charges that each particle has. A particle that hasn't been seen yet, but we're pretty sure exists, is the Higgs particle, which gives masses to all these other particles. The main purpose of the Large Hadron Collider is to see this Higgs particle, and we're almost certain it will. But the greatest mystery is what else we might see. And I'm going to show you one beautiful possibility towards the end of this talk.
Ако преброим тези различни частици, използващи разнообразните им въртения и заряди - съществуват 226. Това са много частици за следене. И изглежда странно, че природата би създала толкова много елементарни частици. Но ако ги разпределим съгласно зарядите им, излизат наяве някои красиви схеми. Най-познатият заряд е електрическият заряд. Електроните имат електрически заряд, отрицателен, а кварките имат електрически заряди по тройки. Така че, когато два горни кварка и един долен кварк се комбинират, за да създадат протон, той има общ електрически заряд от плюс едно. Частиците имат също античастици с противоположни заряди. Оказва се, че електрическите заряди в действителност имат комбинация от два други заряда: хиперзаряд и слаб заряд. Ако разстелем хиперзаряда и слабия заряд и разпределим зарядите на частиците в това двумерно зарядно пространство, електрическият заряд е там, където седят тези частици по вертикалното направление. Електромагнитната и слабата сили взаимодействат с материята според своя хиперзаряд и слаб заряд, които създават тази схема. Това се нарича Обединен слабоелектрически модел и е бил съставен през 1967 г.
Now, if we count up all these different particles using their various spins and charges, there are 226. That's a lot of particles to keep track of. And it seems strange that nature would have so many elementary particles. But if we plot them out according to their charges, some beautiful patterns emerge. The most familiar charge is electric charge. Electrons have an electric charge, a negative one, and quarks have electric charges in thirds. So when two up quarks and a down quark are combined to make a proton, it has a total electric charge of plus one. These particles also have antiparticles, which have opposite charges. Now, it turns out the electric charge is actually a combination of two other charges: hypercharge and weak charge. If we spread out the hypercharge and weak charge and plot the charges of particles in this two-dimensional charge space, the electric charge is where these particles sit along the vertical direction. The electromagnetic and weak forces interact with matter according to their hypercharge and weak charge, which make this pattern. This is called the unified electroweak model, and it was put together back in 1967.
Причината повечето от нас да познават само електрическия заряд, а не тези двата, е заради частицата Хигс. Хигс, тук отляво, има голяма маса и разбива симетрията на този слабоелектрически модел. Тя прави слабата сила много слаба, като дава на слабите частици голяма маса. Тъй като масивната Хигс седи по хоризонталното направление в тази диаграма, фотоните от електромагнетизъм остават без маса и взаимодействат с електрически заряд по вертикалното направление в това зарядно пространство. Електромагнитните и слаби сили са описани от тази схема на заряди на частици в двумерно пространство. Можем да включим силната сила, като разстелем двете й зарядни направления и разпределим зарядите на силови частици на кварки по тези направления. Зарядите на всички известни частици могат да бъдат разпределени в едно четиримерно зарядно пространство и прожектирани надолу в две измерения - така, за да можем да ги виждаме.
The reason most of us are only familiar with electric charge and not both of these is because of the Higgs particle. The Higgs, over here on the left, has a large mass and breaks the symmetry of this electroweak pattern. It makes the weak force very weak by giving the weak particles a large mass. Since this massive Higgs sits along the horizontal direction in this diagram, the photons of electromagnetism remain massless and interact with electric charge along the vertical direction in this charge space. So the electromagnetic and weak forces are described by this pattern of particle charges in two-dimensional space. We can include the strong force by spreading out its two charge directions and plotting the charges of the force particles in quarks along these directions. The charges of all known particles can be plotted in a four-dimensional charge space, and projected down to two dimensions like this so we can see them.
Когато частиците взаимодействат, природата поддържа идеален баланс по всички тези четири зарядни направления. Ако частица и античастица се сблъскат, това създава изблик на енергия и тотален заряд нула и в четирите зарядни направления. На този етап може да бъде създадено всичко, стига да има същата енергия и да поддържа общ заряд нула. Например, тази слабосилова частица и нейната античастица могат да бъдат създадени в сблъсък. При по-нататъшни взаимодействия, зарядите винаги трябва да се балансират. Една от слабите частици би могла да се разруши в електрон и анти-неутрино, и тези трите все пак имат нулев общ заряд. Природата винаги поддържа съвършен баланс. Така че тези схеми на заряди са не просто хубави. Те ни казват какви взаимодействия е разрешено да се случат. И можем да завъртаме това зарядно пространство в четири измерения, за да получим по-добър изглед към силното взаимодействие, което има тази хубава шестоъгълна симетрия. При едно силно взаимодействие, силносилова частица като тази взаимодейства с цветния кварк, като този зеления, за да даде на един кварк с различен цветови заряд - този, червеният. А силни взаимодействия се случват милиони пъти всяка секунда във всеки атом от телата ни, задържайки атомните ядра заедно.
Whenever particles interact, nature keeps things in a perfect balance along all four of these charge directions. If a particle and an antiparticle collide, it creates a burst of energy and a total charge of zero in all four charge directions. At this point, anything can be created as long as it has the same energy and maintains a total charge of zero. For example, this weak force particle and its antiparticle can be created in a collision. In further interactions, the charges must always balance. One of the weak particles could decay into an electron and an antineutrino, and these three still add to zero total charge. Nature always keeps a perfect balance. So these patterns of charges are not just pretty. They tell us what interactions are allowed to happen. And we can rotate this charge space in four dimensions to get a better look at the strong interaction, which has this nice hexagonal symmetry. In a strong interaction, a strong force particle, such as this one, interacts with a colored quark, such as this green one, to give a quark with a different color charge -- this red one. And strong interactions are happening millions of times each second in every atom of our bodies, holding the atomic nuclei together.
Но тези четири заряда, кореспондиращи с три сили, не са краят на историята. Можем също да включим и още два заряда, отговарящи на гравитационната сила. Когато ги включим, всяка частица материя има два различни заряда на завъртане, завъртане нагоре и завъртане надоу. Те всички се разделят и се получава хубава схема в шестмерно зарядно пространство. Можем да завъртаме тази схема в шест измерения и да видим, че тя е доста хубава. Точно сега тази схема съвпада с най-добрите ни настоящи познания за това как е изградена природата в мъничките мащаби на тези елементарни частици. Това знаем със сигурност. Някои от тези частици са на самата граница на онова, което сме успели да постигнем с експерименти. От тази схема вече познаваме физиката на частиците в тези мънички мащаби. Начинът, по който Вселената работи с тези мънички мащаби, е много красив.
But these four charges corresponding to three forces are not the end of the story. We can also include two more charges corresponding to the gravitational force. When we include these, each matter particle has two different spin charges, spin-up and spin-down. So they all split and give a nice pattern in six-dimensional charge space. We can rotate this pattern in six dimensions and see that it's quite pretty. Right now, this pattern matches our best current knowledge of how nature is built at the tiny scales of these elementary particles. This is what we know for certain. Some of these particles are at the very limit of what we've been able to reach with experiments. From this pattern we already know the particle physics of these tiny scales -- the way the universe works at these tiny scales is very beautiful.
А сега ще обсъдя някои нови и стари идеи за неща, които още не знаем. Искаме да разширим тази схема само с помощта на математика и да видим дали можем да сложим ръце върху цялата баница. Искаме да открием всички частици и сили, които съставят пълна картина на нашата Вселена. И искаме да използваме тази картина, за да предсказваме нови частици, които ще виждаме, когато експериментите достигнат по-високи енергии.
But now I'm going to discuss some new and old ideas about things we don't know yet. We want to expand this pattern using mathematics alone, and see if we can get our hands on the whole enchilada. We want to find all the particles and forces that make a complete picture of our universe. And we want to use this picture to predict new particles that we'll see when experiments reach higher energies.
Ето една стара идея във физиката на частиците, че тази позната схема от заряди, която не е много симетрична, би могла да възникне от по-съвършена схема, която е разбита, подобно на начина, по който частицата Хигс развива слабоелектрическия модел, за да даде електромагнетизъм. За да направим това, трябва да въведем нови сили с нови зарядни направления. Когато въвеждаме ново направление трябва да отгатнем какви заряди имат частиците по това направление, и тогава можем да го завъртаме с другите. Ако отгатнем мъдро, можем да конструираме стандартните заряди в шест зарядни направления като разчупена симетрия на тази по-съвършена схема в седем зарядни измерения.
So there's an old idea in particle physics that this known pattern of charges, which is not very symmetric, could emerge from a more perfect pattern that gets broken -- similar to how the Higgs particle breaks the electroweak pattern to give electromagnetism. In order to do this, we need to introduce new forces with new charge directions. When we introduce a new direction, we get to guess what charges the particles have along this direction, and then we can rotate it in with the others. If we guess wisely, we can construct the standard charges in six charge dimensions as a broken symmetry of this more perfect pattern in seven charge dimensions.
Този избор отговаря на една величествена обединена теория, представена от Пати и Салам през 1973 г. Когато погледнем тази нова обединена схема, можем да видим една-две пролуки, където частици, изглежда, липсват. Това е начинът, по който действат теориите за унификация. Един физик търси по-големи, по-симетрични схеми, които включват установената схема като подмножество, По-голямата схема ни позволява да предвиждаме съществуването на частици, които никога не са били виждани. Този модел за унификация предрича съществуването на тези две нови силови частици, които трябва да действат до голяма степен като слабата сила, само че по-слабо.
This particular choice corresponds to a grand unified theory introduced by Pati and Salam in 1973. When we look at this new unified pattern, we can see a couple of gaps where particles seem to be missing. This is the way theories of unification work. A physicist looks for larger, more symmetric patterns that include the established pattern as a subset. The larger pattern allows us to predict the existence of particles that have never been seen. This unification model predicts the existence of these two new force particles, which should act a lot like the weak force, only weaker.
Сега можем да завъртаме този набор от заряди в седем измерения и да имаме предвид един странен факт за частиците материя: вторите и третите поколения от материя имат точно същите заряди в шестмерното зарядно пространство като първото поколение. Тези частици не са уникално идентифицирани от шестте си заряда. Те седят една върху друга в стандартното зарядно пространство. Но ако работим в осеммерно зарядно пространство, тогава можем да припишем уникални нови заряди на всяка частица. После можем да ги завъртим в осем измерения и да видим как изглежда цялата схема. Тук виждаме вторите и третите поколения от материя, сега свързани с първото поколение чрез една симетрия, наречена "триалност".
Now, we can rotate this set of charges in seven dimensions and consider an odd fact about the matter particles: the second and third generations of matter have exactly the same charges in six-dimensional charge space as the first generation. These particles are not uniquely identified by their six charges. They sit on top of one another in the standard charge space. However, if we work in eight-dimensional charge space, then we can assign unique new charges to each particle. Then we can spin these in eight dimensions and see what the whole pattern looks like. Here we can see the second and third generations of matter now, related to the first generation by a symmetry called "triality."
Точно тази схема от заряди в осем измерения всъщност е част от най-красивата геометрична структура в математиката. Това е схема на най-голямата изключителна Ли група Е8. Тази Ли група е една гладка, извита форма с 248 измерения. Всяка точка в тази схема отговаря на една симетрия над тази много сложна и красива форма. Една малка част от тази форма Е8 може да се използва за описание на извитото пространство време от общата относителност на Айнщайн, обясняваща гравитацията. Заедно с квантовата механика, геометрията на това пространство би могла да опише всичко относно това как работи Вселената в най-мъничките мащаби. А схемата на тази форма, живееща в осеммерно зарядно пространство, е изключително красива и обобщава хиляди възможни взаимодействия между тези елементарни частици, всяка от които е просто стена в тази сложна форма.
This particular pattern of charges in eight dimensions is actually part of the most beautiful geometric structure in mathematics. It's a pattern of the largest exceptional Lie group, E8. This Lie group is a smooth, curved shape with 248 dimensions. Each point in this pattern corresponds to a symmetry of this very complex and beautiful shape. One small part of this E8 shape can be used to describe the curved space-time of Einstein's general relativity, explaining gravity. Together with quantum mechanics, the geometry of this shape could describe everything about how the universe works at the tiniest scales. The pattern of this shape living in eight-dimensional charge space is exquisitely beautiful, and it summarizes thousands of possible interactions between these elementary particles, each of which is just a facet of this complicated shape.
Докато я въртим, можем да видим много от другите сложни схеми, съдържащи се в тази стена. А с едно определено завъртане можем да погледнем надолу през тази схема в осем измерения по една ос на симетрия и да видим всички частици наведнъж. Това е много красив обект, и както с всяка унификация, можем да видим някои дупки, където се изискват нови частици от тази схема. Има 20 пролуки, където трябва да има нови частици, две от които са били запълнени от частиците Пати и Салам. От тяхното разположение в тази схема знаем, че тези нови частици трябва да са скаларни полета като частицата Хигс, но имат цветен заряд и взаимодействат със силната сила. Допълването на тези нови частици завършва тази схема, давайки ни пълната Е8.
As we spin it, we can see many of the other intricate patterns contained in this one. And with a particular rotation, we can look down through this pattern in eight dimensions along a symmetry axis and see all the particles at once. It's a very beautiful object, and as with any unification, we can see some holes where new particles are required by this pattern. There are 20 gaps where new particles should be, two of which have been filled by the Pati-Salam particles. From their location in this pattern, we know that these new particles should be scalar fields like the Higgs particle, but have color charge and interact with the strong force. Filling in these new particles completes this pattern, giving us the full E8.
Тази схема Е8 има много дълбоки математически корени. Тя е смятана от мнозина за най-красивата структура в математиката. Фантастична перспектива е, че този обект с огромна математическа красота би могъл да опише истината за взаимодействията на частици в най-малките въобразими мащаби. А тази идея, че природата е описвана от математиката, изобщо не е нова. През 1623 г. Галилео пише: "Величествената книга на природата, която стои постоянно отворена пред взора ни, е написана на езика на математиката. Символите й са триъгълници, кръгове и други геометрични фигури, без които е невъзможно за човека да разбере и една дума от нея; без тях човек броди наоколо в тъмен лабиринт."
This E8 pattern has very deep mathematical roots. It's considered by many to be the most beautiful structure in mathematics. It's a fantastic prospect that this object of great mathematical beauty could describe the truth of particle interactions at the smallest scales imaginable. And this idea that nature is described by mathematics is not at all new. In 1623, Galileo wrote this: "Nature's grand book, which stands continually open to our gaze, is written in the language of mathematics. Its characters are triangles, circles and other geometrical figures, without which it is humanly impossible to understand a single word of it; without these, one is wandering around in a dark labyrinth."
Смятам това за истина и съм се опитвал да следвам ръководството на Галилео при описване на математиката на физиката на частиците само с помощта на триъгълници, кръгове и други геометрични фигури. Разбира се, когато с другите физици действително работим върху това, математиката може да напомня тъмен лабиринт. Но е успокоително, че в сърцето на тази математика е чистата, красива геометрия. Обединена с квантовата механика, тази математика описва нашата Вселена като един растящ корал Е8, с частици, взаимодействащи на всяко местоположение, по всички възможни начини според една красива схема. И докато повече от схемата става видима с помощта на нови машини като "Големия адронен ускорител", може да успеем да видим дали природата използва тази схема Е8, или друга такава.
I believe this to be true, and I've tried to follow Galileo's guidance in describing the mathematics of particle physics using only triangles, circles and other geometrical figures. Of course, when other physicists and I actually work on this stuff, the mathematics can resemble a dark labyrinth. But it's reassuring that at the heart of this mathematics is pure, beautiful geometry. Joined with quantum mechanics, this mathematics describes our universe as a growing E8 coral, with particles interacting at every location in all possible ways according to a beautiful pattern. And as more of the pattern comes into view using new machines like the Large Hadron Collider, we may be able to see whether nature uses this E8 pattern or a different one.
Този процес на откритие е участие в едно чудесно приключение. Ако "Големият адронен ускорител" открие частици, които се вписват в тази схема Е8, това би било извънредно страхотно. Ако "Големият адронен ускорител" открие нови частици, но те не се вписват в тази схема... е, това би било много интересно, но лошо за тази теория Е8. И, разбира се, лошо лично за мен. (Смях) А колко лошо би било това? Е, доста лошо. (Смях)
This process of discovery is a wonderful adventure to be involved in. If the LHC finds particles that fit this E8 pattern, that will be very, very cool. If the LHC finds new particles, but they don't fit this pattern -- well, that will be very interesting, but bad for this E8 theory. And, of course, bad for me personally. (Laughter) Now, how bad would that be? Well, pretty bad. (Laughter)
Но да предсказваш как действа природата е много рискована игра. Тази теория и други като нея са изстрели отдалеч. Човек влага много усърден труд, знаейки, че повечето от тези идеи вероятно няма да се окажат верни за природата. Така е да се занимаваш с теоретична физика: има много затривания. В това отношение новите физични теории много приличат на новоосновани фирми. Както и с всяка голяма инвестиция, може да е трудно емоционално да изоставиш изследователска линия, когато тя не действа. Но в науката, ако нещо не действа, трябва да го изхвърлиш и да опиташ нещо друго.
But predicting how nature works is a very risky game. This theory and others like it are long shots. One does a lot of hard work knowing that most of these ideas probably won't end up being true about nature. That's what doing theoretical physics is like: there are a lot of wipeouts. In this regard, new physics theories are a lot like start-up companies. As with any large investment, it can be emotionally difficult to abandon a line of research when it isn't working out. But in science, if something isn't working, you have to toss it out and try something else.
Единственият начин да запазиш здрав разум и да постигнеш щастие посред тази несигурност е да поддържаш баланс и перспектива в живота. Опитах всичко възможно, за да живея балансиран живот. (Смях) Опитвам се да балансирам живота си по равно между физиката, любовта и сърфа, моите собствени три зарядни направления. (Смях) Така, дори ако физиката, по която работя, не стигне до нищо, все пак ще знам, че съм живял хубав живот. И се опитвам да живея на красиви места. През по-голямата част от последните десет години съм живял на остров Мауи, много красиво място. Една от най-великите мистерии във Вселената за моите родители е как съм успял да оцелея през цялото това време, без да се занимавам с нищо, наподобяващо работа на пълен работен ден. (Смях)
Now, the only way to maintain sanity and achieve happiness in the midst of this uncertainty is to keep balance and perspective in life. I've tried the best I can to live a balanced life. (Laughter) I try to balance my life equally between physics, love and surfing -- my own three charge directions. (Laughter) This way, even if the physics I work on comes to nothing, I still know I've lived a good life. And I try to live in beautiful places. For most of the past ten years I've lived on the island of Maui, a very beautiful place. Now, it's one of the greatest mysteries in the universe to my parents how I managed to survive all that time without engaging in anything resembling full-time employment. (Laughter)
Ще ви разкрия тази тайна. Това беше изглед от моя домашен офис на Мауи. Ето още един, и още един. Може да сте забелязали, че тези красиви изгледи са подобни, но на леко различни места. Това е, защото това беше моят дом и офис на Мауи. (Смях) Избрал съм много необичаен живот. Но това да не се притеснявам за наема ми позволи да прекарвам времето си, като правя онова, което обичам. Воденето на номадско съществуване беше трудно на моменти, но то ми позволи да живея на красиви места и да поддържам баланс в живота си, с който съм щастлив. То ми позволява да прекарвам голяма част от времето си в компанията на хиперинтелигентни корали. Но също така силно се наслаждавам на компанията на хиперинтелигентни хора. Така че съм много щастлив, че съм поканен тук днес. Много благодаря. (Аплодисменти)
I'm going to let you in on that secret. This was a view from my home office on Maui. And this is another, and another. And you may have noticed that these beautiful views are similar, but in slightly different places. That's because this used to be my home and office on Maui. (Laughter) I've chosen a very unusual life. But not worrying about rent allowed me to spend my time doing what I love. Living a nomadic existence has been hard at times, but it's allowed me to live in beautiful places and keep a balance in my life that I've been happy with. It allows me to spend a lot of my time hanging out with hyperintelligent coral. But I also greatly enjoy the company of hyperintelligent people. So I'm very happy to have been invited here to TED. Thank you very much. (Applause)
Chris Anderson: Stay here one second.
(Applause)
Крис Андерсън: Вероятно разбрах около два процента от това, но въпреки това го смятам за страхотно. Така че ще звуча тъпо. Вашата Теория за всичко...
I probably understood two percent of that, but I still absolutely loved it. So I'm going to sound dumb. Your theory of everything --
Гарет Лизи: Свикнал съм с корала.
Garrett Lisi: I'm used to coral.
КА: Така е, причината да развълнува някои хора е, тъй като, ако сте прав, това обединява гравитационната и квантовата теория. Значи вие казвате, че трябва да мислим за Вселената в сърцето й, че най-малките съществуващи неща някак са един Е8 обект на възможност? Искам да кажа, има ли мащаб за това в най-малкия мащаб във вашия ум, или...?
CA: That's right. The reason it's got a few people at least excited is because, if you're right, it brings gravity and quantum theory together. So are you saying that we should think of the universe, at its heart -- that the smallest things that there are, are somehow an E8 object of possibility? I mean, is there a scale to it, at the smallest scale, or ...? GL: Well, right now the pattern I showed you
ГЛ: Е, точно сега схемата, която ви показах, отговаря на онова, което знаем за физиката на елементарните частици, която вече отговаря на една много красива форма. И това е онази, за която казах, че знаем със сигурност. Тази форма има забележителни сходства и начинът, по който се вписва в тази схема Е8, би могъл да е останалата част от картината. Тези схеми от точки, които ви показах, всъщност представляват симетрии на този многомерен обект, които ще се изкривяват, движат и танцуват над пространството време, което преживяваме. И това би обяснило всички тези елементарни частици, които виждаме.
that corresponds to what we know about elementary particle physics -- that already corresponds to a very beautiful shape. And that's the one that I said we knew for certain. And that shape has remarkable similarities -- and the way it fits into this E8 pattern, which could be the rest of the picture. And these patterns of points that I've shown for you actually represent symmetries of this high-dimensional object that would be warping and moving and dancing over the space-time that we experience. And that would be what explains all these elementary particles that we see.
КА: Но един струнен теоретик, както аз го разбирам, обяснява електроните като много по-малки вибриращи струни... знам, че не харесвате струнната теория - вибриращи вътре в него. Как да мислим за един електрон във връзка с Е8?
CA: But a string theorist, as I understand it, explains electrons in terms of much smaller strings vibrating -- I know, you don't like string theory -- vibrating inside it. How should we think of an electron in relation to E8?
ГЛ: Не, той би бил една от симетриите в тази форма Е8. Онова, което се случва, е, че докато формата се движи над пространството време, тя се усуква. И посоката, в която се усуква, докато се движи, е каква частица виждаме. Така че би било...
GL: Well, it would be one of the symmetries of this E8 shape. So what's happening is, as the shape is moving over space-time, it's twisting. And the direction it's twisting as it moves is what particle we see. So it would be --
КА: Размерът на формата Е8, как се свързва това с електрона? Някак усещам, че това ми е нужно, за да си съставя картина. По-голяма ли е, или по-малка?
CA: The size of the E8 shape, how does that relate to the electron? I feel like I need that for my picture. Is it bigger? Is it smaller?
ГЛ: Е, доколкото знаем, електроните са точкови частици, така че това ще е свеждане до най-малките възможни мащаби. Начинът, по който тези неща са обяснени в теорията за квантовото поле, е, че всички възможности се разширяват и развиват едновременно. Затова използвам аналогията с корала. Така начинът, по който влиза Е8, е, че ще бъде като форма, прикрепена към всяка точка в пространството време. И, както казах, начинът, по който формата се усуква, посоката, в която се усуква формата, докато се движи над тази извита повърхност, е онова, което са самите елементарни частици. Чрез теорията за квантовото поле те се проявяват като точки и взаимодействат по този начин. Не знам дали ще успея да го изясня по-добре. (Смях)
GL: As far as we know, electrons are point particles, so this would be going down to the smallest possible scales. So the way these things are explained in quantum field theory is, all possibilities are expanding and developing at once. And this is why I use the analogy to coral. And -- in this way, the way that E8 comes in is it will be as a shape that's attached at each point in the space-time. And, as I said, the way the shape twists -- the directional along which way the shape is twisting as it moves over this curved surface -- is what the elementary particles are, themselves. So through quantum field theory, they manifest themselves as points and interact that way. I don't know if I'll be able to make this any clearer. (Laughter)
КА: Всъщност няма значение. Това предизвиква един вид почуда, и аз със сигурност искам да разбера повече от това. Много ви благодаря, че дойдохте. Това беше абсолютно очарователно. (Аплодисменти)
CA: It doesn't really matter. It's evoking a kind of sense of wonder, and I certainly want to understand more of this. But thank you so much for coming. That was absolutely fascinating. (Applause)