Stephen Hawking's Universe - Part 6 - An Answer To Everything (1997) Свали субтитрите
познанията ни за Вселената
са отбелязали огромен напредък в сравнение с предишните векове.
Открихме, че Вселената и самото време
са започнали преди 15 милиарда години.
Имало е космическа експлозия на енергия,
наречена Големия взрив.
Енергията създала цялата материя във Вселената-
от звездите и галактиките до собствената ни планета
и дори нас самите.
И все пак, един въпрос все още очаква отговора си.
Как е започнал Големият взрив?
Необходимо е да открием законите,
които са управлявали момента на Сътворението,
когато е възникнала Вселената.
Дали тези първични закони са над всички закони,
които обясняват еволюцията на Вселената?
Или има теория за всичко, която винаги направлява Вселената
и определя нейното възникване и развитие?
"Никога няма да повярвам" казал Айнщайн,
"че Бог играе на зарове със света"-
думи, които биха опечалили източната столицата на хазарта.
Атлантик Сити се състои от две части-
едната изобилства от големи казина,
а другата е обикновена и стара като всеки малък град.
Днес физиците се борят с една двойнствена Вселена-
едната е огромна като космоса, а другата- безкрайно малка,
като и двете са загадка за Сидни Коулмън.
Коулмън: Физиката започва с опит да се обяснят
явленията от ежедневието-
подскачащи топки, планети, обикалящи около Слънцето
и всякакви подобни неща.
С повечето от тях се сблъскваме в обикновения живот
и нашите негласни предположения за тези неща
и тяхното поведение са дълбоко вкоренени в ежедневната ни реч.
Така се е развил езикът на ежедневната реч.
Но физиката вече преминава отвъд познатия ни свят.
Теоретиците като Коулмън прекарват дните си
във въображаеми пътешествия в необикновени нови светове,
откъснати от ежедневния живот.
С развитието на физиката физиците искат да откриват все повече,
те се опитват да разберат физиката,
която се разкрива само при екстремални условия-
вътре в атома, във високоенергийния акселератор,
в квазар, по време на започването на Вселената.
Би било наистина забележително, ако понятията
на ежедневната реч продължават да са валидни
и когато толкова много разширим обхвата на Вселената си от знания.
Съвсем нормално е,
отдалечавайки се все повече от опита на ежедневието,
теориите, които създаваме, за да опишем всички нови неща
в добавка към ежедневния си опит,
да изглеждат все по-малко интуитивни.
За какво ви е нужна развита интуиция, която да е приложима за един квазар?
Вашите предци не са живели никога в квазари.
Затова от наша гледна точка, която е вкоренена в Земята,
нещата изглеждат все по-странни.
Че Вселената е необятна и се разширява,
е възприета мъдрост.
Че е започнала от една малка точка, също е прието.
Всяка крайност има собствена теория, която я описва.
Ако проследите еволюцията на Вселената назад във времето,
неизбежно ще откриете, че отивате към физиката на много малкото.
Микроскопичният свят има собствени специфични закони.
И именно този е бил мащабът, милиони пъти по-малък от един атом,
когато е започнала Вселената.
Изучаването на субатомния свят се нарича квантова механика.
Двата основополагащи камъка,
върху които сме построили съвременната картина
на Вселената и материята в нея,
са квантовата механика и Общата теория за относителността.
Айнщайн е в основата и на двете теории.
Той е основател на квантовата теория
и единствен откривател на Общата теория за относителността.
А картината, която те изграждат за Вселената, е много точна,
в смисъл, че можем да направим много прогнози и да обясним много явления.
Но тази картина в много отношения е частична.
Един от проблемите е, че двете теории са несъвместими.
Айнщайн описал широкомащабната Вселена,
едно царство, където властва гравитацията.
Квантовата механика се занимава с поведението на атомните частици,
управлявани от коренно различни сили.
Но една завършена теория за Вселената трябва да обхване всичко-
от най-миниатюрната частица до най-огромната галактика.
Доукър: Айнщайн вярвал, че ще открие начин да съгласува тези теории,
тъй като прилаганите от него методи
към проблеми от физиката дотогава винаги работели.
Той винаги имал голям успех в унифицирането на нещата.
Той вярвал в инстинктите си.
Инстинктът му подсказвал, че би трябвало да има теория,
която да описва едновременно и двете теории.
В залеза на живота си Айнщайн преследвал една цел, в която единствен вярвал.
Той продължавал да настоява на своето, мечтаейки за единна теория за всичко.
Работата му продължила десетилетия. Работел предимно сам.
Мисля, че никой друг не споделял възгледите му,
че това е начинът да се постигне унификация.
Затова той бил много самотен и работел съвсем сам до самата си смърт.
Край леглото му били открити страници, изписани с бележки,
но обединяващата му теория била недовършена.
Той не успял да постигне мечтата си.
Но Айнщайн, както винаги, бил изпреварил времето си.
Четири десетилетия по-късно неговото търсене се продължава от други.
Теоретиците се съревновават в търсенето на едно единствено уравнение,
което да разреши старото противоречие
между квантовата механика и относителността.
Те също търсят теория за всичко.
В началото Вселената е една единствена точка.
В следващия момент тя е огромна.
За да разберем това правилно, ни е нужна теория за всичко,
която все още ни се изплъзва.
Все пак, вече имаме някакви представи защо разширяването
на ранната Вселена е било точно такова.
В усилията си да разбулят вечната загадка
учените се ръководят от своята интуиция и интелект.
Макар и бавно, търсенето им се възнаграждава
с по една новоизлюпена теория всеки път,
което е още един източник на тяхно разположение.
С новите технологии идват и новите прозрения.
Наблюденията са източник на вдъхновение.
Гигантските акселератори на частици като SLAC
в Пало Алто, Калифорния, смазват атомите един в друг.
Тези сблъсъци създават миниатюрни експлозии,
произвеждащи енергия, температура и налягане,
които симулират самите условия на Големия взрив.
През 70-те години на 20-ти век се появил шокиращ портрет на ранната Вселена-
като уравновесена върху ръба на космическото острие.
Това, което винаги е било необходимо, но никой не го е посочил,
е че трябва да приемете, че темпът на разширяване на ранната Вселена
е бил настроен почти точно- степента на разширяване е почти точно такава,
че Вселената винаги да е на ръба
на вечното разширяване срещу евентуалното свиване.
Ако става въпрос за Вселената около една секунда след Големия взрив,
тази точна настройка на степента на разширяване
би трябвало да е направена с точност до 15-тия знак след десетичната запетая.
Ако Вселената се разширяваше съвсем малко по-бързо при 15-тия знак,
тя щеше да се разлети, без да могат да се формират галактики.
Ако една секунда след Големия взрив
Вселената се разширяваше с една единица по-малко при 15-тия десетичен знак,
тогава тя би се свила, преди галактиките да успеят да се формират.
За да работи Вселената, тя трябвало да се намира точно на тази граница.
15 милиарда години разширяването се е развивало с перфектно темпо.
Кой е физичният закон, успял да осъществи този необикновен баланс?
Алан Гуут се занимавал с уравнения с изключително висока сложност.
И все пак, въпросите, с които се борел, били толкова прости,
от типа въпроси, задавани от децата.
Докато бях малък, си задавах един въпрос-
Как така в различните части на Вселената разширяването е започнало едновременно?
Кой е дал сигнала за начало? Как да разбера това?
После реших, че когато порасна, ще отворя книгите,
написани от умни професори, и ще открия отговора.
Когато пораснах,
открих, че хората дори не знаят за съществуването на този въпрос.
Търсещият ум е неспокоен.
Андрей Линдe, руснак, е открил разковничето към Сътворението.
През последните 15 години
научихме, че на този въпрос може да бъде отговорено.
Линдe, както и Гуут, сега живее в Съединените Щати.
Но през 70-те години на 20-ти век те били от противоположни части на света,
независимо един от друг, работещи едновременно
върху една и съща забележителна теория, наречена "Инфлация."
Бихте ли ми дали чаша вода?
Разбира се.
Линде и Гуут открили модел за ранната Вселена в най-простите явления.
Ако енергията по някакъв начин
е била затворена във вакуум, а после освободена,
пространството и времето биха могли да се разширят
като множество мехурчета.
Тези мехурчета вероятно са се сблъсквали, обединявали,
а после бързо са се разширявали като един голям мехур,
една симетрична Вселена, развиваща се гладко, бързо
и равномерно във всички посоки.
Линде в Москва и Гуут в Калифорния били сродни души.
И двамата имали нужда от подробни изчисления,
за да проверят дали идеята работи.
Една зимна вечер през 1979 Гуут отворил тетрадка и започнал да пише.
Гуут: Все още не бях приключил с всички изчисления през онази нощ,
за да бъда убеден, че идеята е пленителна и вероятно ще проработи.
На сутринта хукнах към SLAC и поставих нов личен рекорд с велосипеда си.
Когато стигнах там, измъкнах тетрадката си и продължих изчисленията
и може би до обяд вече се бях убедил, че нещата си идват на мястото.
Линде също напредвал с бързи темпове.
Но скоро след това прословутият му мехур се пукнал.
Цифрите просто не си пасвали.
От другата страна на земното кълбо в същото време
инфлацията се оказала дефлация.
Продължих да работя над инфлацията, но открих сериозен проблем
в начина, по който инфлацията свършваше накрая.
Приличаше точно на водни мехури при кипене.
Тук се образува мехурче, там се образува мехурче,
мехурчетата нарастваха и се сблъскваха
и формираха невероятно блато от материя
с огромни нееднаквости в нея.
Всъщност, нямаше нищо общо с вида на нашата Вселена.
Това бе сериозен проблем, който налагаше модификация.
-Благодаря.
-За нищо, сър.
И все пак, Гуут продължил и публикувал работата си.
Въпреки недостатъците си, теорията предизвикала сензация.
Гуут: Внезапно, само за една нощ, кариерата ми прие драматичен обрат.
Това е невероятно чувство, което всеки учен
трябва да преживее поне веднъж в живота си.
В Русия научната традиция не допуска
публикуването на идея, без да е разработена и в най-малки детайли.
Линде се трудил дълго и упорито,
само за да бъде изпреварен от собствените си принципи.
Нещо по-лошо- той се опасявал, че безценната му теория
ще бъде компрометирана, ако бъде оповестена преждевременно.
Днес, най-после ще се осъществи една рядка среща на умовете.
Линде: Не знам дали знаете,
но получих язва, която донякъде бе предизвикана от работата ви,
тъй като, когато чух за тези идеи,
аз наистина, буквално мислех по този начин-
че Бог не би могъл да е толкова глупав
и да пропусне възможността да създаде света по толкова икономичен начин.
А когато открих решението, язвата ми мина.
Понякога физиката помага.
Линде имал нова идея.
Ами ако само един енергиен мехур се е надул и се е превърнал в нашата Вселена?
Бе към 11:00 през нощта
и не можех да обуздая в себе си това чувство на щастие.
Отидох при съпругата си, събудих я и й казах:
"Мисля, че знам как се е появила Вселената."
Новия сценарий за инфлацията обявих първо
на срещата на квантовата гравитация в Москва,
която се проведе през октомври 1981.
По това време в Москва присъстваха много изтъкнати физици,
като звездата на срещата бе Стив Хокинг.
Изнесох семинар, а Андрей превеждаше.
Когато казах, че има проблем с идеята на Гуут за мехурчетата при сблъсък,
Андрей каза, че цялата Вселена би могла да е един единствен мехур.
Възразих, тъй като мехурът би трябвало да е по-голям от Вселената по онова време.
Насред лекцията той каза, че има много интересна идея
на Андрей Линде, която е нова.
Точно това бях казал предишния ден
и бях, о, небеса, той я превежда.
После каза, че този модел, тази идея не работи и щял да обясни защо.
А после започна да говори, говори... а аз превеждам
и половин час пред целия институт
обяснявах защо според него инфлацията просто не може да се осъществи.
Унижението за Андрей Линде било двойно.
Изправен пред уважаваните си колеги, той виждал теорията си да става на пух и прах.
После казах на Стив:
"Искате ли да разберете това в детайли?" А той отговори "Разбира се."
После изчезна за два часа.
Целият институт търсеше Стив под дърво и камък,
но прочутият физик се бе изпарил яко дим и целият институт бе обзет от паника.
Линде и Гуут ни бяха дали една много важна идея.
Инфлацията толкова добре пасва
на начина, по който Вселената трябва да се разширява,
че съм убеден, че тя е част от финалната картина.
Но сама по себе си инфлацията не обяснява началото на Вселената.
Все още ни трябва теория за всичко това.
Прилагането на теорията към началото на Вселената би било трудно,
тъй като собствената ми работа показа,
че уравненията се разпадат при Големия взрив.
Можете да вземете уравненията на Айнщайн и да ги обърнете във времето
не за реалната Вселена, която е сложна, изпълнена с бучки и неравномерности,
а за един опростен модел на Вселената,
където материята е разпределена гладко и равномерно из цялата Вселена.
Когато наистина я върнете назад във времето,
накрая ще откриете, че има един момент, в който всичко се събира в една точка,
в която гравитационните полета стават безкрайно силни,
а енергийните плътности стават безкрайно високи.
Технически наричаме това сингулярност.
Това е най-долната точка на физичните закони.
Една сингулярност като Големия взрив е свят отвъд нашите представи,
в който логиката се заменя от случайността,
където материята се управлява от чиста вероятност
и учените просто трябва да сумират резултата от заровете.
Физиците обичат да решават уравнения.
Те обичат да казват, че ако нещата стоят така сега, те ще стоят така и след година.
Но веднъж докоснали се до сингулярността, повече не можете да твърдите това.
Уравненията се разпадат и не знаете какво да я правите.
Това е обезпокоително.
Хората не обичат сингулярностите.
Най-добрият залог за разгадаване на мистерията на сингулярностите
е квантовата механика.
Квантовата механика вероятно е най-странното нещо,
измислено от човешкия ум.
Ако 1000 философа бяха работили 1000 години,
опитвайки се да измислят нещо максимално странно,
не биха могли да измислят нещо толкова странно като квантовата механика.
Мислете за това като за хазартна игра.
Квантовата механика се базира на "Принципа на несигурността" на Вернер Хайзенберг.
Една субатомна частица е твърде малка, за да бъде видяна директно.
Никога не можем да знаем с точност къде наистина е нещо толкова малко.
Но при движението си
тя очертава следа, която можем да се опитаме да прогнозираме.
Можем да се обзаложим за вероятната й позиция.
Както се оказва, несигурностите, взети заедно,
се натрупват в прозрения, които като цяло са сигурни.
Колкото и да е странно, очевидно
механизмите на Вселената ни дават възможност да прогнозираме
всички видове процеси, включително атомите
или елементарните частици, които се сблъскват,
които се потвърждават чрез експерименти с удивителна степен на прецизност.
Проблемът е, че законите на несигурността имат смисъл
само за Вселената като цяло в момента на сътворяването й.
Те са неприложими към днешната Вселена,
към звездите и планетите, управлявани от гравитацията
и при движения, описани в Теорията на относителността.
През годините много хора са се опитвали да комбинират
квантовата механика с гравитацията,
една квантово механична замяна
на Айнщайновата Обща теория за относителността.
Исках да реша проблема на сингулярността.
Все пак, отговорността бе най-вече моя, защото първи повдигнах този въпрос.
Друг може би би избрал заобиколен път.
Хокинг виждал, че несигурността,
която се появява, когато се опитате
да комбинирате квантовата механика с гравитацията,
всъщност е спасителен изход,
който може да се използва да се измъкнете от това-
да избегнете проблема със сингулярността,
за който той направил толкова много да бъде огласен.
В един забележителен труд,
осъществен в сътрудничество с Джеймс Хартл,
Хокинг успял да реши един много, много опростен модел на Вселената.
Заедно с Джим Хартл показахме как една Вселена като нашата
може да се роди, без проблематичната сингулярност.
Това включвало използването на т.нар. "въображаемо време".
Може да звучи като научна фантастика,
но това е едно ясно дефинирано научно понятие,
което научната фантастика е заимствала.
Идеята бе, че във въображаемото време
Вселената е безгранична, няма начало, нито край.
Тя просто се извива около себе си подобно на земната повърхност.
Това бе едно пълно квантово механично описание
на всичко, което би могло да се каже за опростения модел на Вселената,
и в него нямаше сингулярности.
Възможно е квантовата механика да е отговорът на проблема със сингулярността.
Трябва да поясня, че безграничната Вселена е само едно предположение,
което има някои интересни изводи.
Без граници Вселената няма начало, нито край.
Не се налага да обясняваме създаването й.
Вселената просто съществува.
Но последствията от безграничното предположение
не могат да се разработят напълно,
без цялостна квантова теория за гравитацията,
която да обедини Общата теория за относителността
и квантовата механика.
Отново се връщаме към търсенето на теория за всичко.
Докато други търсят своите модели в небесата,
космологът Лий Смолин търси малко по-близо.
Отговорът на неговата Вселена не се съдържа в никое математическо уравнение.
Смолин: Надявах се да има един прост закон, който да има уникално решение,
обясняващо естеството на Вселената, нейната история и т.н.
И тази надежда, че всички въпроси биха получили отговор с един закон,
не се е осъществила.
Доста размишлявах над това.
И в същото време, докато мислех, четях за биологията.
Това ме наведе на мисълта дали отговорите на някои въпроси
от физиката на елементарните частици не се съдържат в една уникална теория,
а може пък да са резултат от историческо съвпадение,
или пък да има процес, при който
чрез серия от развития в ранната история на Вселената
по някакъв начин Вселената сама да е подбрала параметрите си.
Прекрасното в биологичния свят е, че той е толкова сложен.
Има толкова много различни видове,
те са толкова красиви по толкова много различни начини,
че човек би си помислил, че това не може да бъде обяснено,
както са мислили хората преди Дарвин.
Това, което Дарвин е открил, е, че има рационален път към разбирането
как такова огромно разнообразие и комплексност
могат да възникнат в естествения свят, без да са съществували преди това.
Основната идея е, че имате някаква популация,
която може да се възпроизвежда
и когато прави това, възникват малки произволни промени в характеристиките
и тези характеристики водят до разликите
в способността на съществата да оцелеят.
Теорията за всичко на Смолин звучи познато.
Тя е вдъхновена от Дарвиновата идея за естествения подбор.
Вселената, както биологичния свят,
изглежда е открила всевъзможни начини
да избегне равновесието и да поддържа огромно разнообразие от процеси.
Освен това, Вселената създава живота, което е много впечатляващо,
и много космолози са се питали
как е възможно да възникне цялата тази невероятна структура и организация
от един свят, който се е развил от Големия взрив.
Представете си Вселената като продукт на същите еволюционни процеси,
които впоследствие са създали и нас.
Ако изучавате астрономия в мащаби много по-големи от Земята-
например, диска на една спираловидна галактика-
ще откриете, че това е комплексна самоорганизирана система,
доста сходна с биологията, но на много по-опростено ниво.
Оказва се, че идеите, чрез които разбираме моделите на морските раковини
или райетата на някое животно
са много близки до идеите, чрез които разбираме
как галактиките получават красивите си спираловидни структури.
Това, което ми хрумна, може би бе, че обяснението
защо параметрите на законите на физиката създават цялата тази сложност,
е като обяснението на биологията.
Новата възможност, дадена ни от Дарвин,
е, че една система може да има цялата красота,
разнообразие и комплексност на нашия свят
и да бъде сглобена от самосебе си, да се организира сама през времето.
Това, към което ни води науката на 20-ти век,
по мое мнение, което може и да не е правилно,
е кулминацията на този възглед за Вселената
като нещо, което създава себе си и организира себе си.
Разбира се, това е нова идея,
която е далече от възможността да бъде демонстрирана,
макар че съм поразен от факта, че все още не е оборена.
Но идеята, че Вселената като цяло
може би се е самоорганизирала чрез някакъв естествен процес,
ни кара да се чувстваме в свои води.
Какво е предшествало Сътворението?
Теоретиците, които проучват въпроса,
са пионери, застанали пред една непроницаема необятност.
За Андрей Линде самотното му търсене вече намирало отзвук.
1985 беше първата година на перестройката.
И така, през първата година на перестройката
Горбачов тъкмо бе дошъл на власт,
когато започнаха да реконструират всичко,
което е преводът на думата перестройка- реконструкция.
Като първа стъпка
абсолютно ни забраниха изпращането на документация в чужбина,
затова имах усещането, че живея със запушена уста.
Не можех да разкажа на другите с какво се занимавам
и това много ме потискаше.
Толкова бях депресиран, че накрая просто се разболях.
И така прекарах на легло около месец и половина,
когато неочаквано ми се обадиха от Академията на науките.
Казаха ми, че трябва да замина за Италия,
за да изнеса популярни лекции по астрономия.
Отговорих им, че съм болен и не мога да отида.
Той бил изстрадал години на неудовлетвореност и месеци потисничество.
Сега Линде внезапно се оказал свободен да говори каквото иска.
Той имал 24 часа да открие нещо, което си струва да бъде казано.
След тази година на принудително мълчание
те ми предлагат, ако направя нещо, да бъде изпратено на другия ден
с дипломатическа поща, без предварително одобряване,
без заверки, без никакви бюрократични спънки.
На другия ден щеше да бъде в Италия.
От друга страна, трябваше да бъде направено веднага, а аз бях много болен.
Просто не можех.
Хванах си главата ето така и започнах да мисля
"Какво мога да измисля за около половин час?
"Ще го напиша тази вечер, а утре ще го изпратя в Италия.
Какво мога да свърша за половин час?"
И тогава, за половин час, имах теорията
за самовъзпроизвеждащата се Вселена.
В новата теория на Линде
инфлацията трябва да е създала множество Вселени.
Вместо разрастването само на една, трябвало да има много-
всяка различна от другите, всяка продукт на собствен Голям взрив.
С времето те ще засеят други вселени,
така че процесът ще продължи вечно.
Линде преживял собствения си концептуален Голям взрив.
Депресията родила чистото вдъхновение.
Когато действително заминавах за Италия,
бях написал четири труда
върху теорията за самовъзпроизвеждащата се Вселена.
Прекарах ги контрабандно в Италия, без разрешение,
дойдох в Рим и изнесох лекциите си.
После отидох в Торино, изнесох лекции и там.
После изнесох лекции и в Триест,
а накрая довлякоха тялото ми на гарата и ме настаниха в луксозен спален вагон.
Погледнах се в огледалото- бе 1986, бях на 38 години.
Погледнах се в огледалото и видях тялото на старец,
придвижващ се бавно от Триест към Рим.
А после, не след дълго, отново оздравях.
Оттогава не съм имал такава депресия,
което в известен смисъл може би е нещастие.
Еволюционните теории на Смолин и Линде не успяха да пуснат корени.
Повечето космолози, както и аз,
все още търсят единствено обяснение на единствена Вселена.
През 1985 се появила нова многообещаваща теория,
която възвърнала надеждите, че търсенето скоро ще приключи.
Вие слушате WBAI, на честота 99.5 FM.
Следва, "Проучвания" с д-р Мичио Каку.
Добре дошли. Това е предаването "Проучвания."
Аз съм д-р Мичио Каку, професор по теоретична физика,
а това е програма, посветена на науката
и фантастичните открития от проучването на Вселената
и, разбира се, Суперструнната теория,
теорията, която вероятно ще ни даде обяснение за цялата Вселена.
Според някои в момента на Големия взрив Вселената е представлявала една точка.
Според новата представа тя е по-скоро като купа спагети,
една купа със спагети, където имаме
хиляди и милиони малки нишки, вибриращи в момента от време,
която е експлодирала,
създавайки огромното разнообразие от материя и енергия,
което виждаме около себе си.
Суперструнната теория е толкова необикновена, толкова странна,
че не ни е писано да я видим през 20-ти век.
Много от нас смятат, че това е физиката на 21-ви век,
която случайно е попаднала в 20-ти век.
Мехурчетата имат своите поддръжници,
несигурността има своите последователи,
но суперструните са материя за фанатиците.
Тази теория се базира на един малко известен клон от математиката
и идеята й дотолкова е изпреварила времето си,
че времето й надали ще дойде скоро.
Айнщайн прекарал последните 30 години от живота си,
опитвайки се да създаде теория за всичко,
за черните дупки, за галактиките, за атомите, за светлината, за силата.
И така, имаме две велики теории на физиката-
теорията за много голямото, която е Айнщайновата теория за относителноста,
и теорията за много малкото- квантовата теория.
А тези две теории не се погаждат, те са несъвместими.
Едната е гладка и красива като мрамор,
а другата е грапава и зърнеста като дърво.
А да ги съберем заедно се превърна в цел
на последните 50 години на усилени проучвания.
Днес смятаме, че сме го постигнали.
Смятаме, че имаме суперструнната теория,
която може би е най-фантастичната, най-чудната теория,
предлагана някога в историята на науката.
Струнната теория граничи с мистицизма.
Тя описва Вселената, изтъкана от миниатюрни нишки от пространство-време.
Струните са изключително фини,
от порядъка на 100 милиарда пъти по-малки от протон, нека обясня.
Вземете един атом и го увеличете до размера на Слънчевата система.
Ако атомът бе с размерите на Слънчевата ни система,
тогава една струна е много по-малка от това.
Една струна е с размер на един атом.
Толкова невероятно малко е всичко.
Освен това смятаме, че едно време Вселената е била с размерите на струна.
Когато струните се движат, те вибрират.
А когато вибрират,
всяка нота от тази вибрираща струна съответства на една частица.
Ако имах микроскоп,
който да може да надникне в един електрон или протон,
бих видял вибрираща струна.
Собственото ми тяло е една симфония от вибриращи струни.
Но когато струните се движат, те принуждават пространството около тях
да се извива, да се огъва, точно както е предсказал Айнщайн.
Струните са любимците на теоретиците.
Те са структура, специално излюпена, за да се погрижи
за несъответствията в разклоняващите се теории на физиката.
Наистина, те са напълно абстрактни и засега имат малко допирни точки с реалността,
но поне могат да осигурят свързващото звено
между двете велики мислителски школи.
Ние, физиците бяхме озадачени от факта, че имаме материя като атомите,
имаме и сили като гравитацията, които привличат атомите.
Сега осъзнаваме, че това разделение между силата и материята
в действителност не е никакво разделение.
Това не са нищо друго, освен вибрации на една и съща струна.
Една вибрираща струна би могла да е кварк.
Друга вибрираща струна би могла да е електрон.
Някоя друга пък вибрираща струна
би могла да е светлина, фотон, или Айнщайновата Теория за гравитацията.
Струнната теория в сърцевината си е търсене на съвършенството,
да се създаде представа за Сътворението на съвършения ред и чистотата на формата.
Ако погледнете към облаците, скалите или планините,
не откриваме никаква симетрия.
Но връщайки се назад във времето,
приближавайки се все повече до Големия взрив,
осъзнаваме, че има красива, великолепна, омагьосваща симетрия,
която започва да ни се разкрива с връщането назад във времето.
Ние вярваме, че в момента на Големия взрив е имало идеална симетрия.
Единствената теория, която ни дава тази идеална симетрия,
е Суперструнната теория.
Днешните теоретици се движат по една тънка линия-
между моделите на Вселената, основани на образи, които можем да овеществим,
и понятия, които засега изглеждат отвъд границите на въображението.
Тези уравнения са добре дефинирани, те са добре известни,
но според някои ние, хората, не сме достатъчно умни, за да ги решим.
Представете си една патица или маймуна.
За какво й е на една патица или маймуна да разбира от висша математика,
електрически полета или черни дупки?
И защо ние пък имаме способността
да разбираме Големия взрив или черните дупки?
Следва въпросът дали сме достатъчно умни, за да разберем теорията за всичко?
За момента- не.
Към края на 80-те години аз и много други физици започнахме да се питаме
дали струнната теория действително е абсолютната теория за Вселената.
Всъщност, струнната теория не е никаква теория.
По дефиниция една теория трябва да прави прогнози,
които да се подложат на изпитанието на реалността.
Величествена и концептуално перфектна, струнната теория търси своя спасител.
През последните няколко години се намираме в застой.
За математиката се оказа твърде трудно да разреши суперструнната теория.
Теорията се оказа по-умна от нас.
Творческият гений, стоящ зад суперструнната теория
е Ед Уитън от Принстън.
Всъщност, "Сайънтифик Американ" някога обяви Ед Уитън
за "Най-умният човек на Земята."
И ако някой е достатъчно умен, за да разреши суперструнната теория,
това вероятно ще бъде Ед Уитън.
Струнната теория е математическа структура
на изобилие и финес, които не разбираме твърде добре.
Вече сме разбрали някои части от нея,
които сами по себе си са достатъчно сложни.
Но все още нямаме цялостен поглед върху цялата материя.
Изглеждаше достатъчно ясно, че ако имаше някакъв шанс
да преминем отвъд границите на познанията си по физика,
струнната теория е най-амбициозната перспектива.
Освен това, тогава вече беше ясно, както и сега,
че това е един дългосрочен проект.
Ед Уитън е приел предизвикателството
да работи по един от най-трудните дялове в математиката в научния свят.
Първоначално не се интересувах от математика.
Исках да се занимавам с физика.
Много добре помня
как доста време бях резервиран към пълното посвещаване
и вземане на окончателно решение, че това отсега нататък ще е моят живот.
Работата на Уитън се състои в разчепкване
на безброй сложни математически конструкции.
Някоя от тях, надява се той,
някой ден ще ще успее чрез струните да опише действително света.
Въпросът бе доколко реалистична бе тя като теория за природата?
Основната ми цел бе да я направя по-реалистична.
Няколко години имаше много вълнуващо развитие на нещата,
после преминахме през период на по-бавен и по-фин прогрес.
Слагахме точките на "й" и чертичките на "т" и вниквахме в детайлите.
Откривахме неща, които бяха необикновени и прекрасни,
но не с чак толкова сериозни последици,
както тези, открити в средата на 80-те години.
Нещата вървяха бавно
и развитието, според мен, бе повече в математически аспект.
Струнната теория, както бе развита до средата на 80-те,
се характеризираше с факта, че ни бяха известни пет теории.
И това повдигна любопитния въпрос, който винаги е бил леко притеснителен:
Ако една от тези теории описва нашата Вселена,
кой тогава живее в останалите четири Вселени?
Започнахме да разбираме, че петте теории, които изучавахме,
са частни случаи на една по-голяма картина.
През последните няколко години картината действително се промени
в нещо, което се нарича "дуалитет".
Дуалитетът е връзката между две различни теории, която не е очевидна.
Ако бе очевидна, нямаше да я удостоим с името "дуалитет".
И така имаме различни картини.
И не става въпрос, че едната е вярна, а другата- не.
Едната е по-полезна, за да се отговори на един набор от въпроси.
Другата е по-полезна за друг набор от въпроси.
А силата на теорията идва най-вече от разбирането,
че тези различни гледни точки,
които звучат сякаш се отнасят за различни вселени,
всъщност работят заедно, за да опишат един модел.
Бих казал, че преди 10 години
е изглеждало невъзможно тези теории да се окажат една и съща теория,
и това е един голям концептуален подем към осъзнаването,
че има само една теория, каквато е нашият кандидат, за природата.
Ако направим аналогия с тримата слепци и слона,
има един, който е открил хобота, има един, който е открил опашката,
и има един, който е открил ухото.
В миналото смятахме, че има пет отделни неща.
Сега вече знаем, че има един слон.
Все още не разбираме този слон твърде добре.
Уитън остава убеден, че струнната теория може да се разработи.
Убеждението му си има своята цена.
Очертаният от него нов свят е самотен.
Той е населен само със странни и абстрактни идеи
и много измерения,
а не само трите измерения, която всички останали познаваме.
Много хора, дори професионални физици,
според мен не осъзнават напълно обхвата и пълнотата
на включената структура.
Хората са склонни към нетърпение и често очакват бързи резултати.
Според мене има много причини да смятаме, че една структура,
която е толкова богата и толкова физическа
и която е била трайният източник на толкова много красиви открития,
би трябвало да е на верен път.
Според разпространеното мнение, Уитън е несъмнен наследник на Айнщайн.
Той продължава борбата, без да храни особени надежди,
че ще успее да завърши работата си.
Когато правите някакво изчисление,
то обикновено е за някакъв специфичен детайл.
Това е едно съвсем мъничко парченце от голямата картина.
Надявате се, че това парченце ще хвърли светлина върху голямата картина.
Понякога и това се случва, но обикновено не става така.
Често в края на деня се завръщате у дома си
и знаете точно толкова, колкото сте знаели в началото на деня.
Но понякога знаете малко повече.
Според мен това проучване
е най-всеобхватното нещо, с което се занимава физиката сега.
Докъде ще стигнем за един живот, няма как да узнаем.
Може и да получим отговора, за който мечтаем.
А може и да останем далече от истината.
Но все пак можем да постигнем нещо,
една съдба, която е овъзмездена
от дуалистичната революция през последните години.
Можем да постигнем още повече в бъдеще
и най-доброто, което можем да направим, е да достигнем докъдето можем.
Преди 20 години казах, че шансът е 50/50
да получим пълна картина на Вселената през следващите 20 години.
Същата прогноза поддържам и днес, но 20-те години започват да се отброяват сега.
Много трудно е да се създаде
напълно последователна квантова теория за гравитацията.
Струнните теоретици смятат, че имат такава.
Може да са прави, а може и да не са.
Те все още не са напреднали достатъчно с теорията си,
за да можете да сравните последствията от струнната теория чрез експерименти,
а това е, от което се нуждаете.
Докато теоретиците по целия свят
преследват всеки собствените си предсказания,
много възлагат надежди на една единствена мисия.
Нийл Търък се подготвя за пътуване в неизвестното.
Той ще изследва едно място, наречено минало.
Когато стигне там, ще ни разкаже как изглежда.
Представете си, че пътувате през даден континент
и разполагате с карта, която показва в мащаб повече от 150 километра.
Тя не би могла да ви помогне да откриете пътя си по определен маршрут.
Но ако имате карта с резолюция 1.5 километра,
тя ще ви свърши много по-добра работа.
Търък се заема да направи карта на всички карти със сателит,
който планира да изстреля в началото на 21-ви век.
Наречен е Планк Експлорър.
Това, което ще правим, е да наблюдаваме
и картографираме цялото небе при много висока резолюция.
В общи линии това е като да правиш карта на Земята,
на която са показани всички реки, планини и долини в детайли.
Тази карта ще съдържа много обширна информация.
Тя ще ни даде най-добрата картина, която имаме, на Вселената.
Планк Експлорър ще може да засича енергия,
излъчена преди милиарди години в зората на Вселената.
За проучване, което твърде дълго е търсило отговорите чрез разсъждения,
то би осигурило картина с изключителна яснота.
Това е карта на Вселената в най-ранни времена.
Не сме съвсем сигурни кога радиацията от Големия взрив
е била излъчена от плазмата в ранната Вселена,
но когато погледнем към небето,
гледаме директно към различни петна от гореща плазма,
които ще бъдат с леко различаващи се температури,
така че, това ще бъде карта на температурните вариации в небето.
В тези едва доловими следи от Големия взрив са скрити тайните на началото му.
Те ще носят отпечатъка на Сътворението
и, с малко повече късмет,
разкритието, което ще определи печелившата теория.
Може би наближава времето да узнаем абсолютната истина.
Според мене обикновено хората се предоверяват на теориите
поради липсата на данни, което им дава възможност да са сигурни в теориите.
Съвременните теории са базирани на много умни и много изобретателни идеи.
Но действително хубавото в тях е, че ви дават добре дефинирана рамка,
в границите на която можете да правите прогнози.
Вече сме зървали температурните колебания на Големия взрив,
но никога достатъчно детайлно.
Всяка теория за всичко предсказва различен изход за експеримента на Търък.
Може би най-накрая той ще реши въпроса,
а може просто да повдигне още въпроси.
Намираме се в една прекрасна ситуация,
при която през следващите 5-10 години
теорията ще бъде направена на пух и прах
или теориите, с които разполагаме, ще бъдат направени на пух и прах
от гледна точка на предсказанията.
Това всичко ще бъде уредено
и всички те ще казват точно какво очакват да открият в небето.
После този сателит ще полети
и ще картографира небето с голяма прецизност
и ще видим какво ще се случи.
Това е едно много вълнуващо време.
Ние имаме уникалната научна възможност
в рамките на 10 години да разполагаме с данните,
които ще потвърдят или оборят
всяка теория за формирането на структурата на Вселената.
Разполагате с 10 години, след което ще видим кой е бил прав.
Възможно е след няколко години
да разполагаме с цялостна теория, потвърдена експериментално.
Това би било забележително постижение, може би абсолютният триумф на науката.
Но да знаем механизмите на действие на Вселената
не е достатъчно, за да кажем защо съществува тя.
Да открием отговора на този въпрос,
би означавало да знаем Божия промисъл.
За да научите повече за Вселената на Стивън Хокинг,
посетете PBS-online на интернет адреса, изписан на екрана ви.
http://www.kolibka.com/ http://delta.arenabg.com/