Whoa, dude.
Uau, frate. Fii atent ce ecuaţii mortale. Super tare.
(Laughter)
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?
De fapt, în următoarele 18 minute voi face tot ce pot să descriu frumusețea fizicii particulelor, fără ecuaţii. Se pare că avem multe de învăţat de la corali. Coralii sunt animale foarte frumoase şi neobişnuite. Fiecare coral este format din mii de polipi individuali. Aceşti polipi înmuguresc şi se ramifică continuu în vecini identici genetic. Dacă ne imaginăm acest coral drept super-inteligent, îl putem lua deoparte să-i punem o întrebare rezonabilă. Îl putem întreba cum a ajuns el în exact acea poziţie faţă de vecinii săi -- -- dacă a fost doar hazard, destin, sau ce anume?
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.
După ce ne-ar mustra că am ridicat temperatura prea mult, ne-ar spune că întrebarea e prostească. Aceşti corali pot fi destul de răutăcioși, să ştiţi, și am căteva cicatrici de la surfing ca dovadă. Dar acest polip ar continua să ne spună că vecinii lui sunt evident copii identice cu el. Că el se regăsește în toate celelalte locaţii în același timp dar simţindu-i ca entități individuale separate. Pentru un coral, ramificarea în diferite copii este cel mai firesc lucru din lume.
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.
Spre deosebire de noi, un coral super-inteligent ar fi bine pregătit să înţeleagă mecanica cuantică. Matematica mecanicii cuantice descrie foarte precis cum funcţionează universul nostru. Ea ne spune că realitatea noastră se ramifică continuu în diferite posibilităţi, exact ca un coral. E bizar de conceput de către mintea noastră, deoarece noi putem experimenta doar o singură posibilitate. Această ciudăţenie cuantică a fost descrisă pentru prima dată de către Erwin Schrödinger şi pisica lui. Pisicii îi place mai mult versiunea asta.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Aici, Schrödinger se află într-o cutie cu un eşantion radioactiv care, conform legilor fizicii cuantice, se ramifică într-o stare radiată şi una ne-radiată.
(Laughter)
(Râsete)
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.
În ramura în care proba radiază, se declanșează otravă şi Schrödinger este mort. Dar în cealaltă ramificare a realității, el rămâne în viață. Aceste realităţi sunt experimentate separat de fiecare individ. Pe cât își dă seama fiecare, celălalt nu există.
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.
Pare ciudat pentru noi, pentru că fiecare dintre noi percepe doar o existență individuală și nu vedem și alte ramuri ale realității. E ca şi cum fiecare dintre noi, cum e Schrödinger aici, suntem un fel de corali ramificați în diverse posibilităţi. Matematica mecanicii cuantice ne spune că așa funcționeză universul la scară foarte mică. Ea poate fi rezumată într-o singură frază: Tot ce se poate întâmpla, se întâmplă. Asta e mecanica cuantică. Dar asta nu înseamnă că totul se întâmplă. Restul fizicii descrie ceea ce se poate întâmpla şi ceea ce nu se poate. Fizica ne spune că totul se reduce la geometrie şi la interacţiunile dintre particulele elementare. Şi lucruri se pot întâmpla doar dacă aceste interacţiuni sunt perfect echilibrate.
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.
Voi continua să descriu cum ştim despre aceste particule, ce sunt ele și cum funcționează acest echilibru. În această mașină un fascicul de protoni și anti-protoni sunt accelerați până aproape de viteza luminii și ciocniți într-o coliziune, producând o explozie de energie pură. Aceasta energie este imediat convertită într-un jet de particule subatomice, iar detectoare și computere le analizează proprietățile. Această mașinărie enormă, acceleratorul de particule LHC de la CERN din Geneva are o circumferință de 17 mile și când funcționează, consumă de 5 ori mai mult curent decât orașul Monterey. Nu putem prezice exact ce particule vor fi produse în fiecare coliziune individuală. Mecanica cuantică ne spune că toate posibilitățile sunt realizate. Dar fizica ne spune ce particule pot fi produse. Aceste particule trebuie să aibă aceeași masă şi energie ca cea purtată de protonii și anti-protonii inițiali. Orice particule trecând acest prag de energie nu sunt produse, şi rămân invizibile pentru noi. Iată de ce acest nou accelerator de particule este atât de captivant: Va depăși de șapte ori această limită de energie față de ce s-a mai facut înainte, așa că vom ajunge să vedem curând particule atomice noi.
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.
Dar înainte să vorbim despre ce am putea vedea, permiteţi-mi să descriu particulele pe care le ştim deja. Există o întreagă menajerie de particule subatomice. Cei mai mulţi dintre noi suntem familiari cu electronii. Multe persoane aflate în această sală câștigă frumos alergând-i încolo și încoace.
(Laughter)
(Râsete)
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 ...
Dar electronul mai are și un partener neutru numit neutrino, fără sarcină electrică şi cu masă foarte mică. În contrast, quarcii up și down au mase foarte mari şi se combină câte trei pentru a forma protoni si neutroni în interiorul atomilor. Toate particulele se prezintă în varietăți de stânga și de dreapta şi au anti-particule, cu sarcini electrice opuse. Aceste particule familiare au și generaţii secundare și terțiare mai puţin cunoscute, purtând aceeași sarcină electrică, dar cu mase mult mai mari. Particulele materiale interacționează cu diferite particule de forță. Forța electromagnetică interacționează cu materia încărcată electric prin particule numite fotoni. Există, de asemenea o forţă foarte slabă numită, nu prea original, forța slabă, care interacţionează
(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.
numai cu materia de stânga. Forța tare acționează între quarci, care transportă un tip diferit de sarcină, numită sarcină de culoare, și vin în trei sarcini de culoare diferite: roşu, verde şi albastru. Puteţi da vina pe Murray Gell-Mann pentru aceste nume – e vina lui. În fine, există forţa de gravitaţie, care interacţionează cu materia via masă şi spin.
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.
Cel mai important lucru de înţeles aici este că există o sarcină diferită asociată cu fiecare dintre aceste forţe. Aceste patru forţe diferite interacţionează cu materia în conformitate cu sarcinile pe care fiecare particulă le are. O particulă care nu a fost văzut încă, dar suntem siguri că există este particula Higgs, care conferă masă tuturor celorlalte particule. Scopul principal al Marelui Accelerator Hadron Collider este de a vedea această particulă Higgs, şi suntem aproape siguri de succes. Dar cel mai mare mister este ce altceva am putea vedea. Şi am să vă arăt o frumoasă posibilitate spre sfârşitul acestui discurs.
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.
Acum, dacă numărăm toate aceste particule diferite, cu diferitele lor sarcini şi spinuri, sunt 226. Ăsta-i un număr mare de particule la care să le ţinem evidenţa. Pare ciudat ca natura să aibă atât de multe particule elementare. Dar dacă le reprezentăm grafic în conformitate cu sarcinile lor, ies la iveală niște modele frumoase. Sarcina cea mai cunoscută este sarcina electrică. Electronii au o sarcină electrică negativă, iar quarcii au sarcini electrice fracționare, în treimi. Așa că atunci când 2 quarci up şi 1 quarc down se combină într-un proton, acesta are o sarcină electrică totală de +1 [+2x2/3-1/3]. Particulele au de asemenea și anti-particule cu sarcini opuse. E dovedit că sarcinile electrice sunt alcătuite dintr-o combinaţie de două alte sarcini: sarcina tare şi sarcina slabă. Dacă depărtăm sarcinile tari de sarcinile slabe şi reprezentăm sarcinile particulelor în acest spaţiu bidimensional, sarcina electrică se va situa în locul unde stau particulele de-a lungul axei verticale. Forţele electromagnetice şi forțele slabe interacţionează cu materia în funcţie de sarcina tare şi sarcina slabă, care alcătuiesc acest model. Aceasta se numeşte Teoria Electroslabă Unificată, şi a fost prezentată în 1967.
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.
Motivul pentru care majoritatea suntem familiarizaţi doar cu sarcina electrică şi nu cu ambele este din cauza particulei Higgs. Particula Higgs, aici pe stânga, cu masă mare dezechilibrează simetria acestui model electroslab. Face forţa slabă foarte slabă prin conferirea unei mase mari particulelor slabe. Deoarece acest masiv Higgs se aliniază pe direcţia orizontală în această diagramă, fotonii electromagnetismului rămân fără masă şi interacţionează cu sarcina electrică pe direcţia verticală în acest spaţiu de sarcini. Deci, forţele electromagnetice şi forțele slabe sunt descrise în spaţiul bidimensional de acest model al sarcinilor particulelor. Putem include forţa tare prin extensia celor două direcții ale sarcinilor şi reprezentând sarcinile particulelor de forță în quarci de-a lungul acestor direcţii Sarcinile tuturor particulelor cunoscute pot fi reprezentate într-un spaţiu quatrodimensional şi apoi redus la două dimensiuni ca să le putem vedea.
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.
Ori de câte ori particulele interacţionează, natura păstrează un echilibru perfect pe toate cele patru direcţii. Dacă o particulă şi o anti-particulă se ciocnesc creează o explozie de energie şi o sarcină totală zero în toate patru direcţiile. În acest moment, orice poate fi creat atâta timp cât are aceeaşi energie şi menţine o sarcină totală zero. De exemplu, această particulă de forţa slabă şi anti-particula sa pot fi create într-o coliziune. În interacţiunile ulterioare, sarcinile trebuie mereu să se echilibreze. Una dintre particulele slabe ar putea să se dezintegreaze într-un electron şi un anti-neutrino şi toate trei se însumează tot la sarcină totală zero. Natura păstrează întotdeauna un echilibru perfect. Deci, aceste modele de sarcini nu sunt doar drăguțe. Ele indică ce interacţiuni sunt permise să se întâmple. Şi putem roti acest spaţiu în patru dimensiuni pentru a vizualiza mai bine interacţiunea tare, care are această frumoasă simetrie hexagonală. Într-o interacţiune tare, o particulă de forţă tare, ca aceasta, interacţionează cu un quarc de culoare, cum ar fi cel verde, pentru a da un quarc cu o sarcină de culoare diferită --- acesta roşu. Şi interacţiuni puternice se întâmplă de milioane de ori în fiecare secundă, în fiecare atom din corpul nostru, menținând nucleul atomic compact.
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.
Dar aceste patru sarcini corespunzând celor trei forţe nu sunt sfârşitul poveştii. Mai putem include încă două sarcini corespunzătoare forţei gravitaţionale. Când le includem pe acestea, fiecare particulă de materie are două sarcini diferite de spin, spin-up şi spin-down. Deci, toate se scindează, şi dau un frumos model într-un spatiu de șase dimensiuni. Putem roti acest model în 6 dimensiuni, şi vedem că-i tare frumos. Acest model se potriveşte cel mai bine cu cunoştinţele actuale despre cum e natura construită la scară mică din aceste particule elementare. Asta-i ce ştim cu certitudine. Unele din aceste particule sunt chiar la limita a ce am putut evidenția cu experimente. Din acest model, ştim deja fizica particulelor la scara subatomică. Modul în care universul funcţionează la acestă scară mică este foarte frumos.
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.
Acum voi discuta despre unele idei noi si vechi despre lucruri pe care încă nu le știm. Dorim să extindem acest model utilizând doar matematică și să vedem dacă putem include totul. Vrem să găsim toate particulele şi forţele care alcătuiesc o imagine completă a universului. Şi dorim să folosim acest model pentru a anticipa particule noi pe care le vom vedea când experimentele ating energii mai mari.
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.
Deci, există o idee veche în fizica particulelor că acest model cunoscut, nu foarte simetric ar putea apărea dintr-un model perfect care devine corupt, la fel cum particula Higgs debalansează tiparul electroslab pentru a produce electromagnetism. În acest scop avem nevoie să introducem forţe noi cu noi direcții de sarcini. Când introducem o direcţie nouă, ghicim ce sarcini au particulele pe direcția respectivă, și apoi le putem integra cu celelalte. Dacă le ghicim inspirat, putem construi sarcinile standard în 6 dimensiuni interacționale ca simetrie dezechilibrată a acestui tipar mai mare cu 7 dimensiuni.
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.
Această alegere specifică corespunde unei teorii unificate introduse de Pati și Salam în 1973. Când ne uităm la acest model nou unificat, vedem vreo două goluri în care par a lipsi particule. Așa lucrează teoriile de unificare. Un fizician caută tipare simetrice mai largi care includ modelul deja stabilit ca subset. Modelul mai mare permite prezicerea existenţei unor particule care nu au fost vazute niciodată. Acest model unificat prezice existenţa a 2 particule de forță care trebuie să acţioneze asemănător cu forţa slabă, doar mai slab.
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."
Putem roti acum acest set de sarcini în şapte dimensiuni şi considera un fapt bizar despre particulele de materie: a doua şi a treia generaţie de materie au exact aceleași sarcini în spațiul 6-dimensional ca prima generaţie. Aceste particule nu sunt unic identificate de cele şase sarcini. Ele stau suprapuse una peste alta în spaţiul interacționar standard. Cu toate acestea, dacă lucrăm în spaţiul 8-dimensional, putem atribui sarcini unice pentru fiecare particulă. Apoi le putem roti în aceste 8 dimensiuni, și vedem cum arată modelul în întregime. Aici putem vedea a doua şi a treia generaţie de materie asociată cu prima generaţie printr-o simetrie de "trialitate."
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.
Acest model special în 8 dimensiuni e de fapt parte din cea mai frumoasă structură geometrică din matematică. Este un model al celui mai mare Lie grup E8. Acest Lie grup e o formă curbată netedă cu 248 dimensiuni. Fiecare punct în acest model corespunde unei simetrii în această formă complexă şi foarte frumoasă. O mică parte din această formă E8 poate fi folosită pentru a descrie curba spaţiu-timp a relativităţii lui Einstein ce explică gravitația. Împreună cu mecanica cuantică, geometria acestei forme ar putea descrie totul despre cum funcţionează universul, la cele mai mici scări. Modelul aceastei forme în spaţiu 8-dimensional este deosebit de frumos, şi rezumă mii de interacţiuni posibile între particulele elementare, în care fiecare e doar o faţetă a acestui complex.
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.
Când îl rotim, vedem multe din celelalte modele complexe conținute în acesta. Rotindu-l, pătrundem cu privirea prin acest model, în 8 dimensiuni de-a lungul unei axe de simetrie şi vedem toate particulele dintr-o dată. Este un obiect foarte frumos şi, la fel ca orice unificare, putem vedea găuri în care noi particule sunt cerute de acest model. Există 20 de goluri în care ar trebui să apară noi particule, dintre care două au fost ocupate de către particulele lui Pati şi Salam. De la poziția lor în acest model ştim că aceste particule noi ar trebui să fie domenii scalare ca particula Higgs, dar având o sarcină de culoare şi interacţionând cu forţa tare. Adăugarea acestor particule întregește acest model, oferindu-ne un E8 complet.
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."
Acest model E8 are rădăcini matematice foarte adânci. E considerat de mulţi a fi structura cea mai frumoasă din matematică. Acest model de mare frumusețe matematică e un prospect fantastic care ar putea descrie adevărul despre interacțiunile particulelor la cele mai mici scări imaginabile. Iar această idee că natura este descrisă de matematică nu e deloc nouă. În 1623 Galileo a scris: "Măreața Carte a Naturii, permanent deschisă sub privirea noastră, este scrisă în limbajul matematicii. Protagoniștii sunt triunghiuri, cercuri si alte figuri geometrice, fără de care nu-i posibil să se înţeleagă nici un singur cuvânt; fără acestea rătăcim într-un labirint întunecat".
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.
Cred că asta-i adevărat, şi am încercat să urmez îndrumarea lui Galileo în descrierea matematică a fizicii particulelor folosind numai triunghiuri, cercuri şi alte figuri geometrice. Desigur, când eu și alţi fizicieni lucrăm efectiv la astfel de ecuații, matematica poate semăna cu un labirint întunecat. Dar e reconfortant că în inima acestei matematici se află o geometrie pură și frumoasă. Împreună cu mecanica cuantică, acestă matematică descrie universul ca pe un coral E8 în creştere cu particule interacţionând peste tot și-n toate felurile posibile conform unui model frumos. Pe măsură ce modelul e tot mai complet prin folosirea utilajelor noi precum Large Hadron Collider, vom vedea dacă natura foloseşte acest model E8 sau un altul.
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.
E o aventură minunată să fii implicat în acest proces de descoperire. Dacă LHC descoperă că particulele se potrivesc cu acest model E8, va fi genial. Dacă LHC găseşte particule noi, dar ele nu se potrivesc acestui model -- ei bine, ar fi interesant, dar rău pentru această teorie E8. Şi, desigur, rău pentru mine, personal.
(Laughter)
(Râsete)
Now, how bad would that be? Well, pretty bad.
Cât de rău ar fi? Ei bine, destul de rău.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Dar a prezice cum funcţionează natura e un joc riscant. Această teorie ca și altele e o propunere riscantă. Muncim greu deși știm că majoritatea acestor idei despre natură se vor dovedi probabil a nu fi adevărate. Asta înseamnă să faci fizică teoretică: există multe ștersături. În acest sens, noile teorii ale fizicii seamănă cu companiile începătoare. La fel ca orice investiţie mare, e dificil emoțional să renunţi la o linie de cercetare atunci când nu merge. Dar în ştiinţă, dacă ceva nu merge, trebuie abandonat şi încercat altceva.
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.
În mijlocul acestei incertitudini singura modalitate de a ne menține normali la cap şi fericiți este de a păstra echilibrul şi perspectiva în viaţă. Am făcut tot ce-am putut să trăiasc o viaţă echilibrată.
(Laughter)
(Râsete)
I try to balance my life equally between physics, love and surfing -- my own three charge directions.
Încerc să păstrez echilibru între fizică, dragoste și surfing, singurele mele direcții de interacțiune.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Astfel, chiar dacă fizica la care lucrez se anulează, ştiu totuși că am trăit o viaţă bună. Şi încerc să trăiesc în locuri frumoase. Mare parte din ultimii zece ani i-am trăit pe insula Maui, un loc foarte frumos. Pentru părinții mei cel mai mare mister din univers este cum de-am reuşit să supravieţuiasc tot acest timp fără sa mă angajez în ceva care măcar să semene cu un servici cu normă întregă.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Vă voi lăsa să aruncați o privire la secretul meu. Asta-i o priveliște de la birou casei mele din Maui. Încă una și încă una. Şi e posibil să fi observat că aceste vederi frumoase sunt similare, dar în locuri puțin diferite. Asta-i din cauză că acesta mi-a fost casa și biroul în Maui.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Am ales o viata foarte neobişnuită. Dar neavând griji pentru chirie mi-am permis să-mi petrec timpul făcând ceea ce iubesc. Trăind o existență nomadă a fost uneori greu dar mi-a permis să trăiasc în locuri frumoase şi să păstrez în viață un echilibru cu care am fost mulțumit. Îmi permite să petrec mult timp împreună cu corali super-inteligenți. Dar mă bucur și de compania oamenilor super-inteligeți. Aşadar, sunt foarte fericit să fi fost invitat astăzi aici.
Thank you very much.
Mulţumesc mult.
(Applause)
(Aplauze)
Chris Anderson: Stay here one second.
(Applause)
I probably understood two percent of that, but I still absolutely loved it. So I'm going to sound dumb. Your theory of everything --
Chris Anderson: Am înţeles probabil 2% din toate astea, dar mi-a plăcut enorm. Aşa că voi părea cam profan. Versiunea ta a Teoriei Totului --
Garrett Lisi: I'm used to coral.
Garrett Lisi: Sunt obișnuit cu coralii.
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 ...?
CA: Corect, motivul pentru care teoria ta a stârnit interes e pentru că, dacă ai dreptate, va unifica teoria cuantică și gravitația [teoria relativității]. Deci, spui că ar trebui să gândim că, în miezul său, universul alcătuiește cumva din cele mai mici particule existente, un obiect E8 de posibilități? Adică, acest model există la scara cea mai mică
GL: Well, right now the pattern I showed you 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.
in mintea ta, sau ...? GL: Modelul pe care l-am arătat corespunde cu ceea ce ştim despre fizica particulelor elementare, luând o formă foarte frumoasă. Asta știm deja cu certitudine. Şi această formă are similitudini remarcabile, iar felul în care se potrivește cu acest E8 ar putea fi restul poveștii. Şi aceste tipare de puncte pe care le-am arătat reprezintă de fapt simetrii ale acestui obiect multi-dimensional care se înfășoară, se mișcă și dansează peste dimensiunea spațiu-timp pe care o percepem noi. Și asta ar explica toate aceste particule elementare pe care le vedem.
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?
CA: Dar un fizician al teoriei corzilor după cum înțeleg eu, explică electronii în termeni mult mai mici, în vibrații de corzi -- ştiu că nu-ți place teoria corzilor -- vibrând în interiorul lor. Cum ar trebui să ne gândim la un electron în raport cu E8?
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 --
GL: Nu, ar fi unul dintre simetriile aceastei forme E8. Deci pe m[sură ce forma se modifică în spațiu-timp ea se răsucește, iar direcția răsucirii determină ce particulă vedem.
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?
CA: Mărimea formei E8 cum relaţionează asta faţă de electron? Am nevoie de asta ca să înțeleg. E mai mic, mai mare?
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.
GL: După cum știm până în prezent electronii sunt particule-punct deci asta ar merge până la cele mai mici scale posibile. Aceste lucruri sunt explicate în teoria câmpului cuantic: toate posibilitățile se expandează și se manifestă simultan. Și de asta am făcut analogia cu coralul. Astfel, felul în care se explică acest E8 este că va fi o formă atașată în fiecare punct din spațiu-timp. Şi, după cum am spus, modul în care răsuceşte forma, direcția de-a lungul căreia se răsucește, felul cum se mișcă pe această suprafață curbată este ceea ce sunt particulele elementare. Deci prin teoria câmpului cuantic, ele se manifestă ca puncte și interacționează ca atare. Nu știu dacă voi putea clarifica mai bine.
(Laughter)
(Râsete)
CA: It doesn't really matter. It's evoking a kind of sense of wonder, and I certainly want to understand more of this.
CA: De fapt, nu prea contează. Îmi evocă o senzație de miracol și sigur vreau să înțeleg mai mult din asta.
But thank you so much for coming. That was absolutely fascinating.
Dar mulțumesc mult că ai venit. A fost absolut fascinant.
(Applause)
(Aplauze)