A hundred years ago this month, a 36-year-old Albert Einstein stood up in front of the Prussian Academy of Sciences in Berlin to present a radical new theory of space, time and gravity: the general theory of relativity.
Пред сто години, 36-годишниот Алберт Ајнштајн застанал пред Пруската Академија на Науки во Берлин да ја презентира радикално новата теорија за просторот, времето и гравитацијата: генералната теорија на релативитетот.
General relativity is unquestionably Einstein's masterpiece, a theory which reveals the workings of the universe at the grandest scales, capturing in one beautiful line of algebra everything from why apples fall from trees to the beginning of time and space.
Генералниот релативитет е несомнено Ајнштајновото ремек дело, теорија за тоа како функционира универзумот во неговите најголеми размери, преку елегантна математика објаснувајќи сè од тоа зошто јаболката паѓаат од дрвата,
1915 must have been an exciting year to be a physicist.
па до тоа како настанале времето и просторот.
Two new ideas were turning the subject on its head. One was Einstein's theory of relativity, the other was arguably even more revolutionary: quantum mechanics, a mind-meltingly strange yet stunningly successful new way of understanding the microworld, the world of atoms and particles.
Во 1915 сигурно било интересно да си физичар. Две нови идеи станале темел на физиката. Едната е Ајнштајновата теорија на релативитет, а другата е веројатно и пореволуционерна: квантната механика, многу чуден, а сепак неверојатно успешен нов начин за разбирање на микросветот, светот на атомите и честичките.
Over the last century, these two ideas have utterly transformed our understanding of the universe. It's thanks to relativity and quantum mechanics that we've learned what the universe is made from, how it began and how it continues to evolve. A hundred years on, we now find ourselves at another turning point in physics, but what's at stake now is rather different. The next few years may tell us whether we'll be able to continue to increase our understanding of nature, or whether maybe for the first time in the history of science, we could be facing questions that we cannot answer, not because we don't have the brains or technology, but because the laws of physics themselves forbid it.
Изминатиов век, овие две идеи целосно го променија нашето сваќање на универзумот. Благодарение на релативитетот и квантната механика разбравме од што е направен универзумот, како настанал и како се развива. После сто години, физиката се наоѓа пред нова пресвртница, но сега работите се далеку поразлични. Наредните неколку години ќе ни кажат дали ќе имаме напредок во изучувањето на природата, или пак можеби за првпат во историјата на науката ќе се соочиме со прашања на кои не можеме да одговориме, не затоа што немаме способност или технологија, туку затоа што законите на физиката не ни дозволуваат.
This is the essential problem: the universe is far, far too interesting. Relativity and quantum mechanics appear to suggest that the universe should be a boring place. It should be dark, lethal and lifeless. But when we look around us, we see we live in a universe full of interesting stuff, full of stars, planets, trees, squirrels. The question is, ultimately, why does all this interesting stuff exist? Why is there something rather than nothing? This contradiction is the most pressing problem in fundamental physics, and in the next few years, we may find out whether we'll ever be able to solve it.
Еве го суштинскиот проблем: универзумот е далеку, далеку поинтересен. Релативитетот и квантната механика велат дека универзумот е досадно место. Според нив тој е мрачен, смртоносен и безживотен. Но ако погледнеме околу нас, ќе видиме универзум полн со интересни ствари. Полн со ѕвезди, планети, дрвја, верверици. Тука се поставува прашањето, зошто постојат сите овие интересни ствари? Зошто постои нешто наместо ништо? Оваа противречност е најголемиот проблем во фундаменталната физика, и во текот на наредниве години ќе дознаеме дали некогаш ќе го решиме.
At the heart of this problem are two numbers, two extremely dangerous numbers. These are properties of the universe that we can measure, and they're extremely dangerous because if they were different, even by a tiny bit, then the universe as we know it would not exist. The first of these numbers is associated with the discovery that was made a few kilometers from this hall, at CERN, home of this machine, the largest scientific device ever built by the human race, the Large Hadron Collider. The LHC whizzes subatomic particles around a 27-kilometer ring, getting them closer and closer to the speed of light before smashing them into each other inside gigantic particle detectors. On July 4, 2012, physicists at CERN announced to the world that they'd spotted a new fundamental particle being created at the violent collisions at the LHC: the Higgs boson.
Во сржта на овој проблем се наоѓаат два броја, два екстремно опасни броја. Тоа се својства на универзумот кои можеме да ги мериме, и тие се екстремно опасни, оти ако беа и малце поразлични, тогаш овој универзум во кој живееме немаше да постои. Првиот од овие броеви е поврзан со откритието направено неколку километри од салава, во ЦЕРН, домот на оваа машина. најголемата научна направа некогаш направена од човекот, Големиот Хадронски Колајдер. ГХК ги забрзува субатомските честички во 27 километарски прстен, со брзина која е сè поблиску до брзината на светлината пред да настане судир меѓу нив кој се одвива во едни огромни детектори на честички. На 4 Јули, 2012, физичарите од ЦЕРН му соопштија на светот дека забележале нова фундаментална честичка како резултат на жестоките судири во ГХК. Хигсовиот бозон.
Now, if you followed the news at the time, you'll have seen a lot of physicists getting very excited indeed, and you'd be forgiven for thinking we get that way every time we discover a new particle. Well, that is kind of true, but the Higgs boson is particularly special. We all got so excited because finding the Higgs proves the existence of a cosmic energy field. Now, you may have trouble imagining an energy field, but we've all experienced one. If you've ever held a magnet close to a piece of metal and felt a force pulling across that gap, then you've felt the effect of a field. And the Higgs field is a little bit like a magnetic field, except it has a constant value everywhere. It's all around us right now. We can't see it or touch it, but if it wasn't there, we would not exist. The Higgs field gives mass to the fundamental particles that we're made from. If it wasn't there, those particles would have no mass, and no atoms could form and there would be no us.
Доколку сте ги следеле вестите сте забележале дека физичарите беа многу возбудени, и веројатно сте си помислиле дека така реагираме секогаш кога ќе откриеме нова честичка. Тоа е донекаде вистина, но Хигсовиот бозон е специјален. Бевме многу возбудени затоа што откритието на Хигсот докажува постоење на космичко енергетско поле. Можеби ќе ви биде проблем да замислите енергетско поле, но сите го имаме осетено. Ако некогаш сте држеле магнет во близина на метал и сте осетиле како одредена сила ве влече, тогаш знаете за што зборувам. Хигсовото поле помалку наликува на магнетното поле, со таа разлика што има константна вредност насекаде. Се наоѓа насекаде околу нас. Не можеме да го видиме или допреме, но ако не беше тука, ние немаше да постоиме. Хигсовото поле им дава маса на фундаменталните честички од кои сме направени. Ако не постоше, тие честички ќе немаа маса, атомите немаше да се оформат и нас ќе не немаше.
But there is something deeply mysterious about the Higgs field. Relativity and quantum mechanics tell us that it has two natural settings, a bit like a light switch. It should either be off, so that it has a zero value everywhere in space, or it should be on so it has an absolutely enormous value. In both of these scenarios, atoms could not exist, and therefore all the other interesting stuff that we see around us in the universe would not exist. In reality, the Higgs field is just slightly on, not zero but 10,000 trillion times weaker than its fully on value, a bit like a light switch that's got stuck just before the off position. And this value is crucial. If it were a tiny bit different, then there would be no physical structure in the universe.
Но, Хигсовото поле има длабока тајна. Релативитетот и квантната механика велат дека тоа има две природни состојби, налик на прекинувач. Или е исклучено, и има нула вредност насекаде низ просторот или пак е вклучено и има апсолутно огромна вредност. И во двете сценарија, атомите не можат да постојат и следствено сите други интересни ствари кои ги гледаме околу нас во универзумот не би постоеле. Во реалноста, Хигсовото поле е само малце вклучено, не е на нула туку е 10,000 трилиони пати послабо од својата максимална вредност, нешто како прекинувач кој заглавил токму пред да се исклучи. И оваа вредност е многу важна. Ако беше малце поразлична, ќе немаше физичка структура во универзумот.
So this is the first of our dangerous numbers, the strength of the Higgs field. Theorists have spent decades trying to understand why it has this very peculiarly fine-tuned number, and they've come up with a number of possible explanations. They have sexy-sounding names like "supersymmetry" or "large extra dimensions." I'm not going to go into the details of these ideas now, but the key point is this: if any of them explained this weirdly fine-tuned value of the Higgs field, then we should see new particles being created at the LHC along with the Higgs boson. So far, though, we've not seen any sign of them.
Значи ова е првиот опасен број, јачината на Хигсовото поле. Теоретичарите поминале децении обидувајќи се да разберат зошто полето ја има токму оваа вредност. Смислиле неколку можни објаснувања. Тие имаат секси имиња како "суперсиметрија" или "големи екстра димензии." Нема да навлегувам во детали сега, но клучната поента е ова: ако некоја од тие теории ја објаснеше оваа чудна вредност на Хигсовото поле, тогаш во ГХК требаше да видиме како се појавуваат нови честички заедно со Хигсовиот бозон. Засега, нема никаква трага од нив.
But there's actually an even worse example of this kind of fine-tuning of a dangerous number, and this time it comes from the other end of the scale, from studying the universe at vast distances. One of the most important consequences of Einstein's general theory of relativity was the discovery that the universe began as a rapid expansion of space and time 13.8 billion years ago, the Big Bang. Now, according to early versions of the Big Bang theory, the universe has been expanding ever since with gravity gradually putting the brakes on that expansion. But in 1998, astronomers made the stunning discovery that the expansion of the universe is actually speeding up. The universe is getting bigger and bigger faster and faster driven by a mysterious repulsive force called dark energy.
Но, постои уште полош пример кога сме кај опасните броеви. Тој број произлегол од другата крајност, од проучувањето на универзумот во неговите најголеми размери. Една од најзначајните последици од Ајнштајновата генерална теорија на релативитетот е откритието дека универзумот започнал со брзо ширење на просторот и времето пред 13.8 милијарди години, Големата Експлозија. Според раните верзии на теоријата за Големата Експлозија, универзумот се шири уште од самиот почеток, а гравитацијата постепено го кочи ширењето. Но, во 1998, астрономите дојдоа до запрепастувачко откритие дека ширењето на универзумот всушност забрзува. Универзумот станува сè поголем и поголем, сè побрз и побрз како резултат на една мистериозна одбивна сила наречена темна енергија.
Now, whenever you hear the word "dark" in physics, you should get very suspicious because it probably means we don't know what we're talking about.
Во физиката секогаш кога ќе го слушнете зборот "темна" треба да ви се запали сијаличката оти тоа е веројатно знак дека не знаеме што зборуваме.
(Laughter)
(Смеа)
We don't know what dark energy is, but the best idea is that it's the energy of empty space itself, the energy of the vacuum. Now, if you use good old quantum mechanics to work out how strong dark energy should be, you get an absolutely astonishing result. You find that dark energy should be 10 to the power of 120 times stronger than the value we observe from astronomy. That's one with 120 zeroes after it. This is a number so mind-bogglingly huge that it's impossible to get your head around. We often use the word "astronomical" when we're talking about big numbers. Well, even that one won't do here. This number is bigger than any number in astronomy. It's a thousand trillion trillion trillion times bigger than the number of atoms in the entire universe.
Не знаеме што е темната енергија, но најдобрата замисла е дека тоа е енергијата на празниот простор, енергијата на вакумот. Ако ја користите квантната механика за да пресметате колку треба да биде јака темната енергија, ќе добиете неверојатен резултат. Ќе откриете дека темната енергија треба да биде 10 на 120 пати посилна од вредноста добиена преку астрономските опсервации. Тоа е единица со 120 нули после неа. Овој број е толку голем што е невозможно да го замислите. Честопати велиме "астрономски" кога зборуваме за големи цифри. Но, тоа тука не важи. Овој број е поголем од било кој број во астрономијата. Поголем е за илјада трилиони трилиони трилиони пати од бројот на атоми во целиот универзум.
So that's a pretty bad prediction. In fact, it's been called the worst prediction in physics, and this is more than just a theoretical curiosity. If dark energy were anywhere near this strong, then the universe would have been torn apart, stars and galaxies could not form, and we would not be here. So this is the second of those dangerous numbers, the strength of dark energy, and explaining it requires an even more fantastic level of fine-tuning than we saw for the Higgs field. But unlike the Higgs field, this number has no known explanation.
Значи, ова е доста лошо предвидување. Беше наречено најлошото предвидување во физиката, и овде не станува збор само за теоретска љубопитност. Ако темната енергија беше приближно олку јака тогаш универзумот ќе се распрснеше, немаше да се оформат ѕвездите и галаксиите, и ние немаше да бидеме овде. Значи, ова е вториот опасен број, јачината на темната енергија. За да го објасниме треба да бидеме уште попрецизни од тоа што бевме со Хигсовото поле. Но, за разлика од Хигсовото поле, овој број нема познато објаснување.
The hope was that a complete combination of Einstein's general theory of relativity, which is the theory of the universe at grand scales, with quantum mechanics, the theory of the universe at small scales, might provide a solution. Einstein himself spent most of his later years on a futile search for a unified theory of physics, and physicists have kept at it ever since.
Се надевавме дека комбинирањето на Ајнаштајновата генерална теорија на релативитетот, теорија за универзумот во неговите најголеми размери, со квантната механика, теоријата за универзумот во неговите најмали размери, ќе ни го даде решението. Самиот Ајнштајн ги поминал последните години залудно барајќи унифицирана теорија на физиката, и физичарите оттогаш продолжуваат да го прават истото.
One of the most promising candidates for a unified theory is string theory, and the essential idea is, if you could zoom in on the fundamental particles that make up our world, you'd see actually that they're not particles at all, but tiny vibrating strings of energy, with each frequency of vibration corresponding to a different particle, a bit like musical notes on a guitar string.
Најсериозен кандитат за такво нешто е теоријата на струни. Основната идеја е дека, ако зумирате и ги видите честичките од кои е направен светот, всушност ќе видите дека тоа воопшто не се честички, туку ситни вибрирачки енергетски струни, при што секоја вибрирачка фрекфенција одговара на различна честичка, нешто како музички ноти за гитара.
So it's a rather elegant, almost poetic way of looking at the world, but it has one catastrophic problem. It turns out that string theory isn't one theory at all, but a whole collection of theories. It's been estimated, in fact, that there are 10 to the 500 different versions of string theory. Each one would describe a different universe with different laws of physics. Now, critics say this makes string theory unscientific. You can't disprove the theory. But others actually turned this on its head and said, well, maybe this apparent failure is string theory's greatest triumph. What if all of these 10 to the 500 different possible universes actually exist out there somewhere in some grand multiverse? Suddenly we can understand the weirdly fine-tuned values of these two dangerous numbers. In most of the multiverse, dark energy is so strong that the universe gets torn apart, or the Higgs field is so weak that no atoms can form. We live in one of the places in the multiverse where the two numbers are just right. We live in a Goldilocks universe.
Ова е доста елегантен, речиси поетски начин за разбирање на светот, но има еден катастрофален проблем. Излезе дека теоријата на струни не е една теорија, туку цел збир на теории. Беше пресметано дека теоријата на струни има 10 на 500 различни верзии. Секоја од нив опишува различен универзум со различни закони на физиката. Критичарите велат дека ова ја прави теоријата на струни ненаучна. Оти нема начин да ја побиете. Но други пак работава ја свртија наопаку и рекоа дека можеби овој неуспех е најголемиот триумф на оваа теорија. Што ако сите овие 10 на 500 различни универзуми всушност постојат таму некаде во рамки на голем мултиверзум? И наеднаш можеме да ги разбереме чудните вредности на овие две опасни бројки. Во најголемиот дел од мултиверзумот темната енергија е толку јака што универзумот се распрснува, или пак Хигсовото поле е многу слабо па атоми не се формираат. Ние живееме на едно од местата во мултиверзумот каде двете бројки се таман. Имаме привилегија да живееме овде.
Now, this idea is extremely controversial, and it's easy to see why. If we follow this line of thinking, then we will never be able to answer the question, "Why is there something rather than nothing?" In most of the multiverse, there is nothing, and we live in one of the few places where the laws of physics allow there to be something. Even worse, we can't test the idea of the multiverse. We can't access these other universes, so there's no way of knowing whether they're there or not.
Идејава е крајно контраверзна и лесно се гледа зошто. Ако тргнеме по оваа логика, тогаш никогаш нема да одговориме на прашањето, "Зошто има нешто наместо ништо?" Во најголемиот дел од мултиверзумот нема ништо, а ние живееме на едно од малкуте места каде законите на физиката дозволуваат да има нешто. Дури и полошо, не можеме да ја тестираме идејата за мултиверзумот. Немаме пристап до другите универзуми. Нема начин да дознаеме дали се таму или не се.
So we're in an extremely frustrating position. That doesn't mean the multiverse doesn't exist. There are other planets, other stars, other galaxies, so why not other universes? The problem is, it's unlikely we'll ever know for sure. Now, the idea of the multiverse has been around for a while, but in the last few years, we've started to get the first solid hints that this line of reasoning may get born out. Despite high hopes for the first run of the LHC, what we were looking for there -- we were looking for new theories of physics: supersymmetry or large extra dimensions that could explain this weirdly fine-tuned value of the Higgs field. But despite high hopes, the LHC revealed a barren subatomic wilderness populated only by a lonely Higgs boson. My experiment published paper after paper where we glumly had to conclude that we saw no signs of new physics.
Се наоѓаме во крајно фрустрирачка позиција. Но, тоа не значи дека мултиверзумот не постои. Постојат други планети, други ѕвезди, други галаксии, па зошто не и други универзуми? Проблемот е што веројатно никогаш нема да знаеме со сигурност. Идејата за мултиверзумот кружи веќе некое време, но изминативе неколку години ги добивме првите посериозни докази дека ваквата логика можеби држи вода. Во првата операција на ГХК вложивме големи надежи, се надевавме дека ќе постулираме нови теории: суперсиметрија или големи екстра димензии кои ќе ја објаснат чудната вредност на Хигсовото поле. Но и покрај големите надежи, ГХК откри оскудна субатомска дивина населена единствено од осамениот Хигсов бозон. Објавивме повеќе извештаи во кои депримирано моравме да заклучиме дека нема знаци на нова физика.
The stakes now could not be higher. This summer, the LHC began its second phase of operation with an energy almost double what we achieved in the first run. What particle physicists are all desperately hoping for are signs of new particles, micro black holes, or maybe something totally unexpected emerging from the violent collisions at the Large Hadron Collider. If so, then we can continue this long journey that began 100 years ago with Albert Einstein towards an ever deeper understanding of the laws of nature.
Влоговите сега се најголеми. Летово, ГХК ја започната втората операција со дуплирана енергија. Сите физичари очајно се надеваат дека ќе се појават нови честички, микро црни дупки или пак нешто сосема неочекувано како резултат на жестоките судири во Големиот Хадронски Колајдер. Ако се случи тоа, тогаш ќе го продолжиме долгото патување, кое започна пред 100 години со Алберт Ајнштајн, кон сè подлабоко спознавање на законите на природата.
But if, in two or three years' time, when the LHC switches off again for a second long shutdown, we've found nothing but the Higgs boson, then we may be entering a new era in physics: an era where there are weird features of the universe that we cannot explain; an era where we have hints that we live in a multiverse that lies frustratingly forever beyond our reach; an era where we will never be able to answer the question, "Why is there something rather than nothing?"
Но ако за две или три години, кога ГХК пак ќе се исклучи за да направи уште една долга пауза, не најдеме ништо освен Хигсов бозон, тогаш можеби ќе влеземе во нова ера на физиката. Ера во која универзумот има чудни особини кои не можеме да ги објасниме. Ера во која претчувствуваме дека живееме во мултиверзум кој се наоѓа фрустрирачки засекогаш надвор од нашиот дофат. Ера во која никогаш нема да одговориме на прашањето, "Зошто има нешто наместо ништо?"
Thank you.
Ви благодарам.
(Applause)
(Аплауз)
Bruno Giussani: Harry, even if you just said the science may not have some answers, I would like to ask you a couple of questions, and the first is: building something like the LHC is a generational project. I just mentioned, introducing you, that we live in a short-term world. How do you think so long term, projecting yourself out a generation when building something like this?
Бруно Џусани: Хари, рече науката нема да може да одговори на сè, но јас би сакал да ти поставам неколку прашања, а првото е: изградбата на нешто како ГХК е генерациски проект. Кога те претставував спомнав дека живееме во "кратко-траен" свет. Но, кога се гради вакво нешто потребно е да се размислува на долги стази, како се постигнува тоа?
Harry Cliff: I was very lucky that I joined the experiment I work on at the LHC in 2008, just as we were switching on, and there are people in my research group who have been working on it for three decades, their entire careers on one machine. So I think the first conversations about the LHC were in 1976, and you start planning the machine without the technology that you know you're going to need to be able to build it. So the computing power did not exist in the early '90s when design work began in earnest. One of the big detectors which record these collisions, they didn't think there was technology that could withstand the radiation that would be created in the LHC, so there was basically a lump of lead in the middle of this object with some detectors around the outside, but subsequently we have developed technology. So you have to rely on people's ingenuity, that they will solve the problems, but it may be a decade or more down the line.
Хари Клиф: Имав голема среќа да се вклучам во експериментот на кој работам во ГХК во 2008, само што почнувавме. Во мојата истражувачка група има луѓе кои работат на експериментов три децении, цела кариера на една машина. Мислам дека првите разговори за ГХК биле во 1976. Ја планирале машината без да ја имаaт технологијата која знаеле дека е потребна за да ја изградат. Кога започнала изградбата во раните 90-ти, тогаш не постоеле моќни компјутери. Во однос на детекторите кои ги снимаат судирите. Тогаш мислеле дека нема технологија која ќе може да ја издржи радијацијата во ГХК, па затоа ставиле парче олово во средината на објектот и неколку дететктори однадвор, но подоцна технологијата отиде напред. Mора да се потпрете на креативноста за да ги решите овие проблеми, а за тоа можеби ќе треба деценија или повеќе.
BG: China just announced two or three weeks ago that they intend to build a supercollider twice the size of the LHC. I was wondering how you and your colleagues welcome the news.
БЏ: Пред две или три недели Кина објави дека имаат намера да изградат суперколајдер двапати поголем од ГХК. Ме интересира како ја примивте оваа вест со вашите колеги.
HC: Size isn't everything, Bruno. BG: I'm sure. I'm sure.
ХК: Не е се во големината, Бруно. БЏ: Јасно, јасно.
(Laughter)
(Смеа)
It sounds funny for a particle physicist to say that. But I mean, seriously, it's great news. So building a machine like the LHC requires countries from all over the world to pool their resources. No one nation can afford to build a machine this large, apart from maybe China, because they can mobilize huge amounts of resources, manpower and money to build machines like this. So it's only a good thing. What they're really planning to do is to build a machine that will study the Higgs boson in detail and could give us some clues as to whether these new ideas, like supersymmetry, are really out there, so it's great news for physics, I think.
Смешно е кога ќе го каже физичар. Мислам дека веста е одлична. Да се направи машина како ГХК потребно е земји од целиот свет да придонесат финансиски. Една држава не може да го направи тоа сама, освен можеби Кина, бидејќи имаат пристап до огромни ресурси, работна сила и пари. Во секој случај добра вест. Тие имаат намера да изградат машина која ќе го проучува Хигсовиот бозон во детали, а тоа ќе ни помогне да ги тестираме новите идеи, како суперсиметријата, во секој случај добри вести за физиката.
BG: Harry, thank you. HC: Thank you very much.
БЏ: Хари, ти благодарам. ХК: Ти благодарам многу.
(Applause)
(Аплауз)