Whoa, dude.
Йоу, чувак! Зацени эти улетные уравнения! Шикарно!
(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?
В течение следующих восемнадцати минут я сделаю все возможное, чтобы описать красоту квантовой механики вообще без уравнений. Мы можем узнать много нового, изучая кораллы. Коралл — очень красивое и необычное животное; каждый риф состоит из тысяч отдельных полипов. Полипы постоянно почкуются и ответвляются, в результате у них образуются генетически идентичные соседи. Представим себе, что кораллы умеют мыслить, и мы можем поговорить с каждым полипом. Мы бы спросили одного из них, как он оказался на определенном месте относительно своих соседей — был ли это слепой случай, судьба, или что-то еще?
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.
Поругав нас за то, что мы включили отопление, он ответил бы, что наш вопрос совершенно глуп. Видите ли, кораллы довольно грубы, и у меня даже есть шрамы в доказательство этого. Полип объяснил бы нам, что его соседи являются идентичными копиями его самого, и он существует везде, где существуют его соседи, хоть и воспринимает их как отдельную сущность. Для него распочковываться на совершенно идентичные копии — самая естественная в мире вещь.
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.
В отличие от нас, гипотетический разумный коралл очень хорошо подготовлен к осознанию принципов квантовой механики. Математические принципы квантовой механики крайне точно описывают, как работает наша вселенная. Согласно этим принципам, наша действительность постоянно ветвится на различные её варианты, как коралл. Человеку очень сложно понять этот процесс, поскольку мы наблюдаем только один вариант действительности. Впервые странность квантового мира была описана Эрвином Шрёдингером и его кошкой. Кошке больше нравится эта версия.
(Laughter)
(Смех в зале)
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.
В этой модели Шрёдингер находится в ящике с радиоактивной пробой. Согласно законам квантовой механики она одновременно находится в состоянии, в котором она излучает и в состоянии, в котором она не излучает.
(Laughter)
(Смех в зале)
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.
Если проба излучает, то коробка заполняется ядовитым газом и Шрёдингер умирает. В другой ветви реальности ученый остается живым. Каждая из ветвей воспринимается участниками независимо, и они считают, что другой ветви не существует.
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.
Нам кажется это странным, поскольку каждый из нас воспринимает лишь одну из реальностей, а других ее ветвей мы не видим. Как будто каждый из нас, подобно Шрёдингеру, похож на коралл и ветвится на разные варианты реальности. Математические основы квантовой механики показывают, что в микромасштабах наш мир устроен именно так. Можно обобщить все это в одно утверждение: всё, что может произойти, происходит. Вот так работает квантовая механика. Но это не означает, что может произойти вообще все, что угодно. Остальная физика занимается описанием того, что может произойти, и того, что не может. Физикам известно, что любой процесс можно свести к геометрическим построениям и взаимодействию элементарных частиц. Любые процессы могут произойти только если это взаимодействие идеально отлажено.
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.
А теперь я хотел бы рассказать о том, что мы знаем про эти частицы — что они из себя представляют и как сбалансированы. Внутри этой машины пучок протонов и антипротонов ускоряется до скорости, близкой к скорости света. Затем два пучка сталкиваются, что приводит к выбросу энергии. Энергия мгновенно преобразуется в поток субатомных частиц, а специальные датчики и компьютеры затем вычисляют их свойства. Длина контура этого огромного устройства, большого адронного коллайдера, построенного в CERN, в Женеве, составляет двадцать семь километров, а рабочая мощность в пять раз выше, чем у всего Монтерея. Мы не можем точно предсказать,какие именно частицы возникнут в результате каждого столкновения. И хотя принципы квантовой механики утверждают, что всё возможно, физики указывают набор реализуемых частиц. У них должно быть столько же энергии и такая же масса, как у протона и антипротона. Любые частицы, лежащие за этим энергетическим лимитом, не реализуются, и мы не способны их увидеть. Новый ускоритель частиц чрезвычайно интересен, поскольку он увеличит энергетический лимит в семь раз относительно существующего, так что очень скоро мы узнаем о новых частицах.
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.
Однако перед тем как рассказать вам о том, что нам предстоит узнать, я опишу уже известные нам частицы. Тут целый зоопарк субатомных частиц. Каждый знаком с электронами, и многие люди в этом зале зарабатывают неплохие деньги, гоняя их туда-сюда.
(Laughter)
(Смех в зале)
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 ...
Но у электрона есть нейтральная пара под названием нейтрино — с очень маленькой массой и без заряда. У u- и d-кварков, наоборот, очень большие массы. Они объединяются в тройки и создают протоны и нейтроны внутри атомов. Все эти частицы бывают правовинтовыми и левовинтовыми; у них также есть античастицы с противоположными зарядами. Знакомые нам частицы порождают менее знакомые вторые и третьи поколения, с теми же зарядами, но бóльшими массами. Частицы вещества взаимодействуют с частицами поля. Электромагнитная сила взаимодействует с заряженной материей посредством частиц, называемых фотонами. Также существует слабое взаимодействие, которое называется достаточно тривиально: «слабое взаимодействие». Оно влияет исключительно
(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.
на левовинтовые частицы. Сильное взаимодействие работает между кварками, которые переносят иной вид заряда, называемый цветовым. Он бывает трех типов: красный, зеленый и синий. За эти названия следует винить Мюррея Гелл-Манна — это он их придумал. Наконец, существуют гравитационные силы, взаимодействующие с веществом через массу и спин.
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.
Самое главное — понять, что существуют разные виды зарядов, связанные с каждой из перечисленных сил. Четыре силы взаимодействуют с веществом в соответствии с типом заряда, который несет каждая из частиц. Есть еще частица, которую никто не наблюдал, но в существовании которой мы уверены. Она называется бозоном Хиггса и придает массы всем остальным частицам. Основной задачей большого адронного коллайдера является обнаружение бозона Хиггса, и мы почти уверены, что он его обнаружит. Главная загадка — что еще мы там увидим, и я расскажу об одной интересной гипотезе до конца своей презентации.
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.
Если мы пересчитаем все различные по спину и заряду частицы, мы получим 226 штук. Немало частиц, и кажется странным, что природа создала такое количество элементарных частиц. Но если мы расположим их в соответствии с зарядами, то можно наблюдать интересные закономерности. Самый знакомый нам заряд — электрический. У электрона есть электрический заряд, минус один, а у кварков он выражается в третьих долях. Таким образом, когда два u-кварка и один d-кварк объединяются и создается протон, его электрический заряд равен плюс единице. У частиц также есть античастицы с противоположными зарядами. Оказывается, что на самом деле электрический заряд является комбинацией двух других типов зарядов: гиперзаряда и слабого заряда. Если мы изобразим гиперзаряд и слабый заряд отдельно, и нарисуем схему зарядов частиц в двумерном пространстве, то изменение электрического заряда будет видно по вертикали. Слабое и электромагнитное взаимодействия действуют на вещество в соответствии с его слабым и гипер- зарядами, которые вы видите на этой диаграмме. Все это называется теорией электрослабого взаимодействия, она была создана в 1967 году.
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.
Из-за бозона Хиггса большинство из нас знает о существовании исключительно электрического заряда. Частица Хиггса, вот она, слева, обладает большой массой и разрушает симметрию нашей диаграммы электрослабости. Бозон Хиггса уменьшает влияние слабого взаимодействия, придавая слабым частицам бóльшую массу. Поскольку на этой диаграмме бозон Хиггса действует по горизонтали, у фотонов не образуется массы и в пространстве зарядов они взаимодействуют с электрическим зарядом по вертикали. Электромагнитная и слабая силы описываются этой картиной зарядов в двумерном пространстве. Мы можем включить сюда сильное взаимодействие, нанеся по этим направлениям два вида зарядов кварков по этим направлениям. Заряды всех известных частиц могут быть изображены в четырехмерном пространстве и спроецированы на плоскость, чтобы мы могли их увидеть.
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.
Когда частицы взаимодействуют, природа балансирует взаимодействие по всем четырем направлениям. Когда сталкиваются частица и античастица, происходит выброс энергии с полным нулевым зарядом по всем четырем направлениям. На этом этапе могут возникать новые частицы с той же энергией и полным нулевым зарядом. Например, могут быть созданы частица со слабым зарядом и вот эта античастица. И дальше все заряды должны сохраняться. Одна из слабых частиц может превратиться в электрон и антинейтрино, что в сумме все равно даст нулевой заряд. В природе все всегда сбалансировано. Таким образом эти картины зарядов не просто красивы, они объясняют, какие взаимодействия могут произойти. Мы можем повернуть картину в четырех измерениях и посмотреть на сильное взаимодействие, тут видно красивые шестиугольники. Во время сильного взаимодействия одна из частиц, например эта, взаимодействует с цветным кварком, например зеленым, сообщая кварку заряд другого цвета — например, красный. Каждую секунду происходят миллионы сильных взаимодействий, в каждом атоме наших тел, не давая ядрам разлететься.
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.
Однако четыре заряда и три силы еще не конец нашего рассказа. Мы можем вспомнить о двух дополнительных зарядах, связанных с гравитационной силой. Теперь у каждой материальной частицы появилось два спина — верхний и нижний. Все частицы разделились, создав красивый узор в шестимерном пространстве зарядов. Мы можем покрутить этот узор в шести измерениях, это довольно красиво. Сейчас этот узор отражает наше представление о том, как работает природа в масштабах этих элементарных частиц. Это мы знаем наверняка. Некоторые из этих частиц находятся на пределе того, что мы можем определить экспериментально. Благодаря этому узору, мы знаем физику элементарных частиц в микромире. Природа очень красиво работает на этих масштабах.
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.
Однако я хочу поговорить о некоторых старых и новых теориях относительно того, чего мы еще не знаем. Мы хотим расширить узор, используя исключительно математику, и посмотреть, не удастся ли нам воссоздать полную картину. Мы хотим найти все частицы и силы, формирующие нашу вселенную. Мы также хотим, чтобы узор предсказал те частицы, которые мы увидим при экспериментах на высоких энергиях.
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.
Одна из более старых теорий утверждает, что этот не слишком симметричный набор частиц мог возникнуть из более стройного набора, разрушенного чем-то, как бозон Хиггса разрушает модель электрослабости, что дает нам электромагнитные силы. Для этого придется ввести новые силы с новыми направлениями заряда. Когда мы вводим новое направление, нам нужно угадать, какие заряды будут у частиц по этому направлению, и тогда мы сможем вращать их вместе с остальными. Если мы будем угадывать умно, то сможем построить стандартные заряды по шести направлениям как нарушение более красивого узора по семи направлениям заряда.
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.
Этот выбор значений соответствует модели великого объединения, предложенной Пати и Саламом в 1973 году. Когда мы смотрим на новый узор, то видно пару пробелов, где нет частиц. Так работают теории объединения. Физики ищут более широкие и симметричные узоры, в которые нынешний узор входит в качестве подмножества. Бóльший узор помогает предсказать существование частиц, которых никто не видел. Модель объединения предсказывает существование вот этих частиц, которые должны работать как слабое взаимодействие, только слабее.
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."
Теперь мы можем вращать этот набор зарядов в семи направлениях и подумать о странном факте относительно частиц вещества: их второе и третье поколения обладают теми же зарядами в шестимерном пространстве, что и первое. Эти частицы неоднозначно определяются шестью зарядами. Они сидят одна на другой в стандартном пространстве зарядов. Но если бы мы работали в восьмимерном пространстве, мы могли бы назначить уникальный тип заряда каждый из них. Теперь мы можем повращать узор в восьми измерениях и посмотреть, как выглядит все вместе. Теперь мы видим, что второе и третье поколения относятся к первому тройственно симметрично.
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.
Такая картина заряда в восьми измерениях является частью одной из самых красивых геометрических структур в математике. Это схема самой большой группы Ли — Е8. Эта группа Ли представляет собой гладкую фигуру в 248 измерениях. Каждая точка в узоре соответствует типу симметрии этой сложной и красивой фигуры. С помощью небольшой части группы Е8 можно описать пространство-время теории относительности Эйнштейна, объясняющее гравитацию. Геометрия этой фигуры и принципы квантовой механики могли объяснить функционирование вселенной в микромасштабах. Её узор в восьмимерном пространстве невероятно прекрасен и объясняет тысячи возможных вариантов взаимодействия между элементарными частицами, каждый из которых является гранью этой сложнейшей фигуры.
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.
Вращая ее, мы наблюдаем множество замысловатых узоров, содержащихся внутри. Повернув фигуру по-особому, мы можем взглянуть на этот узор по оси симметрии внутри восьми измерений и увидеть все частицы одновременно. Это прекрасный объект, и как в случае любой стандартизации, мы увидим места, где для симметрии нехватает новых частиц. Есть 20 мест, где должны быть частицы; два из них были заполнены частицами Пати и Салама. Исходя из их местоположения внутри узора, мы знаем, что они должны быть полем скалярных величин, но обладать цветным зарядом и способностью к сильному взаимодействию. Добавление этих частиц завершает узор, и составляет полную группу Е8.
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."
Ее математика очень сложна. Эта структура считается многими самой красивой во всей математике. Факт того, что этот объект чрезвычайной математической красоты может описать взаимодействия частиц в микромире, открывает перед нам огромные перспективы. Мысль о том, что природа может быть описана математически, совсем не нова. В 1623 году Галилей написал следующее: «Великая книга природы, открытая нашим изумленным взглядам, написана на языке математики. Ее буквы — треугольники, круги и другие геометрические фигуры, без которых человеку не под силу понять ни единого слова из книги; без них остается лишь блуждать в темном лабиринте».
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.
Мне кажется, это правда. Я попытался последовать завету Галилея и описать матосновы физики элементарных частиц с помощью треугольников, кругов и других геометрических фигур. Разумеется, когда физики работают с теорией, математика может напоминать темный лабиринт. Однако успокаивает, что в самом сердце нашей математики лежит чистая геометрия. Вместе с квантовой механикой, она описывает нашу вселенную как растущий коралл Е8, с взаимодействующими между собой частицами, и все это укладывается в великолепный узор. С течением времени наши машины, типа БАКа, помогут нам расширить наши представления об узоре, и мы поймем, использует ли природа узор Е8, или какой-то другой.
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.
Этот процесс познания — чудесное приключение. Если БАК обнаружит частицы, подходящие для Е8, это будет очень, очень круто. Если БАК обнаружит новые частицы, но они не войдут в узор, это будет очень интересно, но плохо для последователей теории Е8, и, разумеется, для меня лично.
(Laughter)
(Смех в зале)
Now, how bad would that be? Well, pretty bad.
Насколько же это будет плохо? Довольно-таки неслабо плохо.
(Laughter)
(Смех в зале)
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.
Однако предсказывать как работает природа — рискованная игра. И у этой теории и у других подобных мало шансов на успех. Люди работают, зная, что большинство их идей вероятно не имеют отношения к действительности. Такова теоретическая физика: часто валишься с доски. В этом смысле новые физические теории похожи на стартапы. Как и с любыми инвестициями, эмоционально сложно оставить какие-нибудь исследования, если они не срабатывают. Но в науке, если что-то не срабатывает, то приходится отбрасывать это и заниматься чем-то еще.
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.
Единственный способ остаться в своем уме с учетом постоянного чувства неуверенности — это найти баланс в жизни. Я сделал все что мог, чтобы вести сбалансированную жизнь.
(Laughter)
(Смех в зале)
I try to balance my life equally between physics, love and surfing -- my own three charge directions.
Я пытаюсь организовать свое бытие между физикой, любовью и серфингом — тремя моими направлениями зарядов.
(Laughter)
(Смех в зале)
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.
Так, даже если теория, над которой я работаю, окажется пустышкой, я все равно буду знать, что прожил хорошую жизнь. Еще я стараюсь жить в красивых местах. Последние десять лет я почти целиком прожил на острове Мауи, очень красивом. Кстати, для моих родителей это одна из самых больших тайн вселенной: как мне удалось прожить все это время, не занимаясь ничем, что бы подходило под формулу «полный рабочий день».
(Laughter)
(Смех в зале)
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.
Я открою вам этот секрет. Это — вид из моего домашнего офиса на Мауи. Вот еще один. И еще. Вы, наверное, обратили внимание, что эти прекрасные виды похожи, но все же слегка отличаются. Это потому, что мой дом и офис на Мауи выглядел так.
(Laughter)
(Смех в зале)
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.
Я избрал весьма необычную жизнь. Но так как мне не надо думать об арендной плате, я могу тратить время на то, что люблю. Вести кочевую жизнь бывало непросто, но зато я смог пожить в красивых местах и сохранить гармонию, чем я очень доволен. Я смог провести кучу времени, тусуясь с крайне умными кораллами. Но компания крайне умных людей мне также очень симпатична. Так что я очень, что меня сюда сегодня пригласили.
Thank you very much.
Большое спасибо.
(Applause)
(Аплодисменты)
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 --
Крис Андерсон: Я, пожалуй, понял процента два, но все равно в полном восторге. Так что я могу сморозить глупость. Твоя Теория Всего...
Garrett Lisi: I'm used to coral.
Гаррет Лиси: я предпочитаю говорить о кораллах.
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 ...?
К. А.: Да, верно, и некоторое количество людей от нее по меньшей мере в восхищении, потому что, если ты прав, она сводит воедино гравитацию и квантовую теорию. То есть ты утверждаешь, что вселенная по сути, в микромасштабе, может являться объектом Е8? Думаешь ли ты, что это мыслимый предел
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.
возможности, или...? Г. Л.: Ну, на данный момент структура, которую я показал, описывающая то, что мы знаем о физике элементарных частиц, и сама соответствует очень красивой модели. Это то, что, как я сказал, мы знаем наверняка. И у этой модели есть замечательные сходства, и она вписывается в группу E8, которая может дать полную картину. И эти структуры точек, которые я показал, действительно представляют собой симметрии этого многоразмерного объекта, который может двигаться, меняться, плясать в наблюдаемом нами пространстве-времени. И тогда это объяснит все элементарные частицы, которые мы видим.
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?
К. А.: Но сторонник теории струн, если я ее правильно понимаю, представляет электрон как колебания струн много меньших размеров... (я знаю, что ты не любишь теорию струн) ...вибрирующих внутри него. Как мы представим себе электрон в этой модели 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 --
Г. Л.: Ну, это будет одна из симметрий структуры E8. То есть происходит вот что: когда структура движется в пространстве-времени, она поворачивается, и наблюдаемая частица — это направление этого изменения. Так что, это...
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?
К. А.: Размер этой структуры E8, как он соотносится с размером электрона? Чтобы я мог лучше представить себе эту картину. Она больше или меньше?
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.
Г. Л.: Ну, насколько мы себе это представляем, электроны — безразмерные частицы, так что речь идет о предельно малых масштабах. Таким образом, в теории квантового поля это все объясняется тем, что все возможности развития существуют одновременно. Именно поэтому я использую аналогию с кораллами. И тогда можно представить, что структура E8 существует в каждой точке пространства-времени, И, как я сказал, когда эта структура поворачивается, направление, в котором она поворачивается, двигаясь по этой неровной поверхности, и дает нам ту или иную элементарную частицу. И согласно теории квантового поля, они проявляются как точки и взаимодействуют как точки. Не уверен, что могу объяснить это понятнее.
(Laughter)
(Смех в зале)
CA: It doesn't really matter. It's evoking a kind of sense of wonder, and I certainly want to understand more of this.
К. А.: Ну и ладно. Здесь чувствуется какое-то волшебство, и я безусловно хочу узнать об этом побольше.
But thank you so much for coming. That was absolutely fascinating.
Так что большое спасибо за абсолютно потрясающий рассказ.
(Applause)
(Аплодисменты)