Lisa Randall ütleb mulle, et tal võib olla aimdus järgmisest kosmoloogia suurest müsteeriumist.
Seotud sisu
- Kummaliste portaalide avamine füüsikas
Lõunatame Harvardi hotelli restoranis, mis asub kaugel Harvardist, kus ta õpetab teoreetilist füüsikat, mille erialad on osakeste füüsika, keelte teooria, matemaatika, astrofüüsika ja kosmoloogia. Randall, sihvakas naine, nüüd 50-aastane, tuletab ühe noorema Joan Didioni meelde - silmade taga on teadvusel kerged aastad.
Ta on tähtede täheprofessor, kosmoloogiline kuulsus ja ainult osaliselt seetõttu, et ta on esimene Harvardis tööle võetud nais teoreetiline füüsik. Valdkonnas tõstis esile tema 90-ndate aastate lõpu oletus keelpilliteooria lisamõõtmetest. Ta pälvis suuremat tähelepanu oma Higgsi bosonipüüdluse seletamisega ja sellele järgnenud kirjutistega, mis üritasid meile kõigile selgitada, mida ta teeb ja kui põnev on seda teha, viimati koputas taeva uksele .
Ja nüüd arvab ta, et tema ja ta Harvardi füüsikakolleegid on leidnud midagi uut. Tema vaimustuses on „tume aine”, mis koos „tumeda energiaga” moodustab valdava enamuse tuntud universumist. Praeguse hinnangu kohaselt on 70 protsenti universumist tumedat energiat ja 26 protsenti tumedat ainet. Mis moodustab kuni 96 protsenti. See tähendab, et see, mida me näeme ja teame, moodustab mõõdukalt 4 protsenti.
Neli protsenti! Nähtamatu 96 protsenti hoiab universumit ilmselt gravitatsioonilises tasakaalus, takistades sellel iseenesest kokku varisemast või hajumast virtuaalseks tühjuseks. Kuid me ei tea sellest peaaegu midagi muud. Probleem on olnud selles, et tume värk ei näi suhelda meie teada oleva 4 protsendiga viisil, mis annab meile olemuse.
Kuid Randall usub, et ta võis aimugi leida. Tegelikult rääkis ta päev enne meie kohtumist Bostonis Ameerika Teaduste Edendamise Assotsiatsiooni konverentsil, kus ta teatas, et võib olla leidnud tõendeid tumeda aine ja meie aine vastastikuse mõju kohta. Kosmoloogide jaoks potentsiaalselt sensatsiooniline areng, mis asub just tumeaine universumi kaardistamata avarusse.
Ta ütles mulle, et see sai alguse, sest "seal oli signaal, mida tahtsin mõista."
“Signaal kosmosest?” Küsisin temalt.
“Signaal satelliidilt, mis nägi galaktika keskpunkti.” Kaugel, Linnutee südame lähedal, kaks lõpmatuseni väikest tumeda aine osakest oleksid võinud põrkuda ja üksteise “hävitada”. Kuid selle asemel, et jälgi jätta, rändasid hävitamise signaalid läbi kosmose ulatuse, et maakera tiirleval Fermi satelliidil seda tuvastada. Kui need signaalid kinnitatakse, võivad Randall väita, et need on tumeaine koostoime tõendid - ehk esimesed tumeda aine loetavad sõrmejäljed, mis võetakse meie alandlikust 4-protsendilisest maailmast.
"Ma tean väga hästi, et signaal võib olla petlik, " ütleb naine, kuid oluline on protsess, kus üritatakse teha seda ennustavat mudelit. Kaalusin mudelit, kus toimusid tumeda aine vastastikmõjud ja mõistsin siis, et tegelikult on see hoopis teine stsenaarium, mis on iseenesest huvitav ja töötab tegelikult paremini ning võib viia tumeda aine komponendi mahajahtumiseni, mis paneks selle kettale kokku kukkuma nii, nagu seda teevad baroonid. ”
Praegu, kus “barüoonid varisevad kettale”, olen täiesti kadunud, kuid “oluline asi, ” jätkab ta, “on see, et see on lihtsalt stsenaarium, mida kummalisel kombel keegi pole kaalunud. Inimesed mõtlesid, et tumeaine saaks omavahel suhelda, kuid kogu tumeaine oleks interakteeritud. Ja [selles mudelis] on see väga piiratud. ”See on 96-protsendiline osa, mis on mõeldud suhtlema meie vaeste, haledate 4-protsendiga.
Ajakirjanik tunneb minus äkki, et see võib olla tohutu kühm, kosmiline kühvel - just eile võis kardin olla tõstetud suurel osal 96-st protsendist universumist, mille kohta me oleme abitu olnud. Kuid matemaatikaprogrammi väljalangemine minus meeleheitlikult mõistab tõeliselt, mida ta mulle räägib.
Õnneks näitab ta mulle oma AAAS-i vestluse märkmete koopiat pealkirjaga “Mis on Dark Matter?”. Kuigi see jätab mulle paljud asjad varjatuks, annab see eakaaslastega rääkimisel suurepärase taju - see on ettevaatlik, kuid vahel ka ülevoolav .
Siin on mõned näited:
—See pole pime - see on tegelikult läbipaistev!
—Loodab seda näha selle põhjal, et see on pisut läbipaistmatu.
—Telk täna ... alternatiivid tavalisele WIMP-i paradigmale.
Randall ütleb, et WIMP tähistab siiani “nõrgalt interaktiivseid massiivseid osakesi” - domineerivat paradigmat tumeda aine kohta.
—Miks peaks kõik olema nagu meie asi?
- Mis on salapärane, on see, et pimedas ja tavalises aines talletatud energia on nii sarnane.
—Eksperimentaalsed lambid: LHC.
(LHC on Šveitsi piiri ääres asuva mitme miljardi dollari suuruse osakeste kiirendi Suur Hadroni kokkupõrge, mis leidis tõendeid Higgsi osakese kohta - või „midagi keerukamat”, nagu ta ütleb taevaukse uues eessõnas, kuna tema arvates on neid ka mõned ebamäärasused tõendusmaterjalides selle kohta, et suur avastus oli tegelikult Higgsi osake. LHC on praegu nii-öelda poes, et seda moderniseerida, et tekitada veelgi jahmatavamalt pingestatud osakeste kokkupõrkeid, mis tema sõnul võiks avastada rohkem kõrvalekaldeid, mis osutage midagi tumeda aine kohta.
—Oota kõrgemat energiat, suuremat intensiivsust.
(Kas me pole kõik?)
—Ei veel tea, kas see lamppost on õiges piirkonnas.
(Tähendab mitte Šveitsi, vaid ülia subatomilist lõpmatust.)
Nüüd on tema signaal:
—Tumeaine osake tajub teise tumeda aine osakese ja hävib.
—Annilatsiooni korral saadakse standardsed [juba avastatud 4-protsendilise tüübi] osakesed.
- pole pime!
Pärast seda on leht pealkirjaga, peaaegu tolli-kõrgete tähtedega:
—See muudab kõike!
Ta lõpetab nende pööraste joontega:
—Ma tean, mida kõik tahavad teada, millal näeme tumedat ainet.
—Vastus võib olla varem - või hiljem - kui arvame!
On üsna kindel, et kui see juhtub, kui see juhtub igal ajal kiiresti, on Lisa Randall esimeste seas, kes teada saab.
(Viimased teated, mis on ilmunud pärast seda, kui meie jutt vihjab muudele võimalikele tumeaine vaatlustele, kuid Randall usub, et tema osalise suhtluse stsenaarium on endiselt silmatorkav.)
***
Ehkki Randalli teos viib tema mõtted kosmosesse, on küsimus meie lõunasöögi ajal kõige keerukam vastus teise sisemise ruumi kohta. Teema kerkib lõpu lähedale, kuna ta räägib mu mustikakoore kahvleid. Ma küsin temalt inimese teadvuse - tumeda aine kohta meie sees - nimelt selle kohta, kas ta on mõelnud mõtte / aju küsimusele: kas mõistus on aju toode, kas kõik meie mõtted on määratud neurokeemiliselt (nagu ütlevad “materialistid”) või on mõistus pole füüsilise aju ori, kuidagi vaba tahtest võimeline (nagu “dualistid” usuvad)? Või kas me ei saa sellele küsimusele kunagi vastata? Filosoof Colin McGinn nimetab end 60-ndate ühe löögiga imebändi (“96 pisarat”) küsimärgi ja müsteeriumide austuseks “müsteeriumiks”, sest tema arvates ei pruugi meie teadvus kunagi olla võimeline mõistma oma olemuse mõistatust. .
Näib, et Randall võtab väljakutsena McGinni argumendi: „Esiteks on minu arvates alati viga öelda„ mitte kunagi “, sest arvatavasti saame sellest palju rohkem aru, isegi kui me sellest lõpuks aru ei saa. Teiseks, me pole väga kaua püüdnud sellele küsimusele vastata. Mõistame nüüd palju asju, millest me varem aru ei saanud. Ja see on kohutavalt raske, sest me isegi ei tea, mida mõtleme teadvuse all. "
See, mida Randall teadvusest rääkides räägib, on jätkuks.
„Arvan, et üks viga, mida sageli teeme, on see, et peame seda binaarseks asjaks, nagu oleme kas teadlikud või mitte. Ma arvan, et seal on teadvuse spekter ja ma arvan, et seda on huvitav uurida - erinevus taime ja koera vahel, erinevus koera ja beebi vahel, beebi ja pisut vanema inimese vahel ... Ma arvan, et see on omamoodi jätkuks. ”Nii vaadates ütleb ta, et“ oleks hea algus ”.
"Mulle meeldiks, kui näeksite seda kaemas, " ütlen ma.
"Jah, võib-olla võtan selle järgmisel korral, " vastab ta naerdes - järgmine kord pärast seda, kui on lahendatud küsimus 96 protsendist universumist, millest me ei tea.
Tema ettekujutus teadvuse pidevusest tuletab mulle meelde Shakespeare'i režissööri Peter Brooki tähelepanekut. "Sellest, et öeldakse, et keegi on elus, ei piisa, " ütles Brook. „Võite olla üks protsent elus, kakskümmend protsenti elus. Shakespeare'iga on inimesel midagi väga erakordset - mees, kes pole lihtsalt sada protsenti, vaid võib-olla tuhat, isegi kümme tuhat, miljon protsenti elus. "
See on see, mis on meie jaoks nii põnev, nii aukartustäratav kosmoloogide, astrofüüsikute ja matemaatiliste geeniuste suhtes. Tundub, et nad eksisteerivad olemuse olemuse - lisamõõtmete tohutute valdkondade - suhtes. Milline see olema peab? Põnev, hirmutav ja võib-olla isoleeriv, kuna maakeral on nii vähe inimesi, kes suudavad seda mõista, veel vähem jagada.
Esitan Randallilt küsimuse, kuidas inspiratsioon tema töösse sulandub. Ta on tsiteerinud suurt vene luuletajat Puškinit: „Inspiratsiooni on vaja geomeetrias sama palju kui luules.“ Inspiratsioon karjääri tegemiseks „lisamõõtmetest“, mille ta mulle siis ütleb, tuli mulle jalutuskäigul, mille ta läbis vana kivikaarega sild üle Karli jõe.
“Kas teil on idee selle silla jaoks täiendavate mõõtmete jaoks?” Küsin temalt.
Ta keeldub anekdooti põletamast - füüsika aastaraamatutes on juba palju kuulsaid eureka-hetke lugusid ja ütleb lihtsalt: "Noh, see oli sisetunne", hääldades viimast sõna iseennast alandaval viisil. Sissevaade ei tähenda tingimata uut tõde. Mõnikord on see lihtsalt uus viis asjade vaatamiseks. "Suure osa ajast, kui me oma tööd teeme, oleme [siseruumides], paneme valemid kokku ja mõnikord ei mõtle te sellele maailmale, kus elate.", "Oli lihtsalt omamoodi lõbus mõelda, et äkki on neid lisamõõtmeid."
Lisadimensioonid tähendavad matemaatilisi valdkondi, mis jäävad kaugemale neist kolmest (või neljast, kui arvestate aega - ja peaksite), millega oleme tuttavad. Keelpilliteooria moodustab nüüd vähemalt 11 mõõdet. Kuna asi muutus keerukamaks, muutus see vaieldavamaks. Tegelikult ütles Randall ühes oma lõunasöögi ajal oma harvaesinevas emotsioonide väljapanekus, et tal on "kõrini inimestest, kes küsivad Lee Smolini ütluste kohta" keelte teooria kohta. Smolin on lugupeetud, kui keelte teooriaid väitnud vastandlik teoreetiline füüsik on õhus asuvate losside ehitamisel liiga kaugele jõudnud. Randall kaitseb oma lisamõõtmete eest.
Vaatamata oma kiindumusele Puškini tsitaadile ütleb ta mulle, et talle ei meeldi mõelda, et tema töö on puhtalt inspiratsiooni vallandanud. Ta nimetab seda ülalt-alla mõtlemiseks - esmalt kõrge kontseptsiooni väljatöötamiseks ja siis proovimiseks leida struktuurid selle toetamiseks. Ta eelistab alt üles mõtlemist. Tõepoolest, ta kirjeldab oma meetodit koos mõningase alandlikkusega pelgalt “mõistatuste lahendamisega” ja leiab selle jaoks parima metafoori oma lemmikspordialal, kaljuronimisel.
“Sa oled väljas. See on ilus, "ütleb ta, " see on keskendunud huvitavale probleemile ... ja sa tõused kuskile üles. "Välja mõeldes, milline tee kaljunukilt üles saab olema viljakas ja mis viib surnud või ohtlikku lõppu - ja siis teeme seda. Kõigi kaasnevate riskide ja ohtudega. (Naine ütles, et Kreekas ronis ta hiljuti Kreekas "halva kukkumisega".) Ta kasutab oma töös sama samm-sammult. Seetõttu on ta vähem kui vaimustatud romantilistest teadusmaailma terminitest nagu “ilu” ja “elegants”. “Ma ei usu, et“ tõde on ilu ”või“ ilu on tõde ”, ” ütleb ta. "Ma eelistan seda, mis töötab, mitte nii elegantset kui ökonoomset" - kui mitte kõige lühem vahemaa kahe punkti vahel, on lihtsaim viis sinna jõudmiseks.
Isegi kõrvalseisjale on ilmne, et Randall ei tee mitte ainult olulist teadust, vaid tegeleb ka teaduskultuuris midagi väga vaprat. Oma jutus võtab ta enda alla universumi suurima müsteeriumi ja ütleb WIMP-i mudelit soosinud peamiselt meessoost teadusringkondadele, et need võivad olla mujalt. Tuleb vältida kalduvust mõelda sellele Nancy Drew versus Hardy Boys.
Teadsite, et peame mingil hetkel soost rääkima, kas pole?
Harvard oli mitu aastat tagasi soolise võrdõiguslikkuse ja teadussõdade jaoks nullpunktiks, kui ülikooli tollane president Larry Summers tegi sütitava ettepaneku, et põhjus, miks matemaatika tipus on nii vähe naisi, ja teaduse elukutsed võivad olla, et naised on lihtsalt ei sobi teaduse ja matemaatika jaoks. Arvestades, et see polnud kultuuriline konditsioneerimine, vaid aju geneetiline juhtmestik.
"Olete ilmselt sellele küsimusele vastanud miljon korda, " ütlen Randallile, "kuid lubage mul küsida teistmoodi: mitte selle järgi, kas naised on paremad või halvemad, vaid selles, kas on erinevusi selles, kuidas naised teaduslikke küsimusi tajuvad. ”
"Ma ütlen, et ilmselt kultuuriliselt koheldakse naisi erinevalt, " ütleb ta, "mis tähendab, et ma arvan, et sind kritiseeritakse rohkem, pead natuke rohkem kuulama, pead ennast õigustama. Nii et ma arvan, et on olemas viise, millega peate tõenäoliselt rohkem vaeva nägema. Ma võin olla hea kuulaja. Ma võin palju kordi esitada õigeid küsimusi. Sageli mitte päris kodus olles näete asju natuke teistmoodi.
“See võib olla hea ja halb asi, eks? Näete asju nagu välismaalased tulevad uude riiki, näete asju natuke teistmoodi. ”
Kuule signaale, teised ei ...
"Ja teate, ma kasvasin päris palju samas maailmas, käisin päris palju samades tundides [kui meeskonnakaaslased], aga teil on pisut teistsugused kogemused ..."
Tema sõnul on soolise võrdõiguslikkuse arutelus keskendumine teadusele valesti. "See on osa ühiskonna suuremat teemat käsitlevatest naiste teemadest ja ma arvan, et [keskendumine teadusele] sarnaneb sureva puu probleemi lahendamisega, vaadates kuskile pisikest juurt."
***
Universumi otsast universumi lõpuni: rääkides Randalliga, tuletasin Stardust Memories Woody Alleni meelde, meenutades, et universum lõpeb siis, kui kogu mateeria laguneb triljonite aastate pärast. Tema sünge tähendus - mis jääb endiselt füüsikute ja filosoofide tänapäevaseks aruteluteemaks - oli, et kosmosel pole lõppeesmärki ega mingit teleoloogiat - ja mis on meie kõigi püüdlus luua kestvat tähendust, kui miski ei kesta. Rõõmsameelne, ei?
Mul oli hea meel, et mul oli võimalus küsida ühelt maailma juhtivalt kosmoloogilt tema arvamust kõige selle kohta: “Kuidas sa arvad, kuidas universum lõpeb?” Küsisin temalt.
"Arvestades energiaid, mida me teame, ja asja, millest me teame, " ütleb naine, "see lihtsalt laieneb ja ümberringi olevad asjad moodustavad lõpuks mustad augud, mis kiirgavad lõpuks minema ja laienevad lõpuks lahjendatud olematusse. See on üks vist. See on huvitav, "ütleb ta, " paistab, et praegu see läheb. "
Pole täiesti erinev Woody hirmudest - ehkki isegi ilma Woody Alleni nurgata. Pigem omamoodi kosmiline tasakaal. Kuid see ei tähenda, et Randall pole võimeline rõõmust väljendama, mis tunne on tunda kosmilise teadlikkuse põnevust. Kui ma ütlen, et olen pettunud meie teadmatusest 96 protsendi universumi üle, siis pärast kogu selle aja uurimist on tal veel üks mõte: "Ma arvan, et mõtlen seda teisiti, " ütleb ta. „Ma arvan, et minu arvates on hämmastav, et me teame sama palju kui oskame. Me oleme lihtsalt inimesed, kes on sellel planeedil Päikesesüsteemi keskel kinni. Uskumatu, kui palju oleme välja mõelnud. Ja miks peaks kõik olema nii palju nagu meie, et saaksime sellest aru saada? Isegi lihtsalt midagi lihtsat, näiteks teadmine, milline saab olema Aafrika taimestik, on seda keeruline teha, kui te tegelikult sinna ei jõua. Seega oleme siin ühes kohas ja see on hämmastav, kui palju oleme nende kohtade - sügava kosmose kohta välja mõelnud. - me pole olnud ega pruugi kunagi minna.
Just Randalli-suguse inimesega on nii muljetavaldav - erineva mõõtmega - vaatenurk. Nii et võite ette kujutada (mitteteadusliku) avastuse põnevust, mida ma tundsin, kui leidsin talle uue mõõtme - tema kirjutatud ooperi libretos. Jah, Lisa Randall on kirjutanud ooperi nimega Hypermusic: Prologue Hèctor Parra kutsel, kes oli siis Hispaania Aragoni Muusikakonservatooriumi elektroakustilise kompositsiooni professor. Ooperit esitleti esmakordselt Pompidou keskuses Pariisis ja hiljem Barcelonas ning katkendena New Yorgi Guggenheimis.
See sisaldab nii tema raamatute lõike kui ka originaaltekste ning on väga avantüürlik, kuid samal ajal peaaegu vanamoodsal moel peaaegu šokeerivalt kirglik.
Siin on mõned hetked:
Sopran, Lisa Randalli tegelane, siseneb “PLAANIS 1” imestunult:
—See maastik ...?
See etapp meie olemiseks?
Kus see on?
Kuhu see lõpeb?
Struktuurid toetavad olemasolu
Kas ma leian neid?
[või on nad]
Mõistatusi, mida ma siin kunagi ei dešifreeri.
Millele järgneb alasti väljendus:
- kannatusi
Moonutamine.
Agoonia.
(Peate ette kujutama, et need sõnad on dramatiseerinud ooperisopran.)
Kuid “PLAAN III: Hirm ja lootus” lisamõõtmetes tehtud oletused muudavad asju:
- See samm - uus mõõde -
erutab mind
kaugemale kõigest, mida ma kunagi tundnud olen.
Siis äkki “Lennukis IVA” muutuvad asjad pisut tripplikuks ...
- sisenen viiendasse dimensiooni ...
—Ruum
ja aeg
on elus!
—Ma näen rohkem—
Meie universumi täielik ulatus ... !!
Veel on, kuid ma jätan ooperi teksti talle kahe hüüumärgiga.
Ta lõpetab plaani V:
—Kuidas seda teiega jagada?
Ja teatud viisil, ooperilises vormis, on ta leidnud võimaluse jagada operaalseid emotsioone, oma imetunnet ja aukartust kosmose kogemise üle. Lisamõõtmed tema mõistuses. Randall ei suuda meid oma visioonitasandile viia, kuid ta võib anda meile aimu, kui põnevaid ja hirmutavaid ning lõppkokkuvõttes neid täita on selliseid nägemusi omada. Oleme, ütleme, tuhat protsenti elus.
