Oma uues raamatus Koputab taeva uksele uurib Harvardi ülikooli teoreetik Lisa Randall, kuidas füüsika võib muuta meie arusaama maailma fundamentaalsest olemusest. Ta arvab, et meie tuttava reaalsuse lähedal võib olla lisamõõt, varjatud, välja arvatud veider raskusjõu tugevat koputamist, nagu me seda näeme. Ta mõtiskleb ka tumeda aine, nähtamatute osakeste, mis on kujundanud kogu kosmose kasvu, meigi üle. Kunagi kui ilukirjanduskirjanike ainus provints, kujutavad need ideed uue põlvkonna katsetes ette tõelisi katseid. Tundlikud detektorid nuusutavad nüüd tumeda aine järele, samal ajal kui kõigi aegade keerukaim teaduslik masin, Šveitsi ja Prantsusmaa piiri all asuv suur hadronite põrkeseadis (LHC) purustab subatomaatsed osakesed üksteise sisse peaaegu valguse kiirusel.
Sellest loost
[×] SULETUD
Füüsik Lisa Randall usub, et meie tuttava reaalsuse lähedal võib olla lisamõõt, mis on varjatud, välja arvatud veider raskusjõu tugevus, nagu me seda näeme. (Boston Globe Getty Imagesi kaudu) 
Pildigalerii
Seotud sisu
- Lisa Randalli juhend galaktikas
- Otsid Neutrinosid, Looduse kummitusosakesi
- Musta augu räpp
Mis olid teie uue raamatu peamised eesmärgid?
Üks eesmärk oli kirjeldada teadust, mis mind täna huvitab: LHCs toimuv füüsika ja otsib tumedat ainet. Kuid soovisin selgitada ka teaduse olemust: mida tähendab olla õige ja vale, mida tähendab mõõtmine ning määramatuse, riski ja loovuse rollid.
Kas tunnete, et füüsikakogukond on otsimas midagi märkimisväärset?
Loodan kindlasti. Meil on hea võimalus [koos LHC-ga] näha Higgsi osakesi, mis ütleb meile, kuidas elementaarosakesed omandavad massi. Muud sügavad probleemid hõlmavad ruumi-aja sümmeetriat ja lisamõõtmete olemasolu. Meil on tõesti võimalus nende teemade kallale astuda.
Siin on palju veidraid ideesid, keelpilliteooriast kuni lisamõõtmete "bravini" otse meie enda kõrvale. Miks peaksime neid ideid käsitlema rohkem kui väljamõeldud konstruktsioonidena?
Kindlasti ei palu ma kellelgi minu esitatud ideesid uskuda. See on osa raamatu mõttest: teadus areneb edasi ja me jõuame süstemaatiliselt uute ideede ja selgitustega, liikudes väga tuttavate inimkaalude juurest skaaladeni, mis on nii kaugel, et nende suhtes on raske omada intuitsiooni. Teadus on ka iseparanduv protsess, midagi, mis ma eeldan, juhtub hiljutise teatega neutriinodest, mis võivad liikuda kiiremini kui valguse kiirus.
Kas saate kirjeldada oma idee olemust lisamõõtmete kohta?
Universumit võiks olla midagi enamat kui kolm dimensiooni, mis meile tuttavad on. Nad on mingil moel meie eest varjatud, võib-olla sellepärast, et nad on pisikesed või väändunud. Kuid isegi kui nad on nähtamatud, võivad nad mõjutada seda, mida me tegelikult universumis jälgime. On palju asju, mida me palja silmaga ei näe ja mis põhinevad tegelikkuses.
Lisamõõtmed võivad olla olulised ühe küsimuse puhul, millele LHC-s püüame vastata: kuidas osakesed saavad oma massi ja miks on neil massid, mida nad teevad, mis on palju väiksemad, kui füüsikud eeldaksid. Nii et meie idee on, et on olemas nii väändunud lisamõõt, et massid oleksid ühes kohas suured ja teises väiksed. Teisisõnu, gravitatsioon võib olla ühes kohas nõrgem ja teises tugevam. Kui jah, siis võib see olla loomulik seletus nii põhjustele, miks osakeste massid on sellised, nagu nad on, kui ka miks raskusjõud on palju nõrgem kui teised meie täheldatud põhijõud.
Selle lisamõõtme võiks meie omast eraldada miljoni triljoni triljoni sentimeetriga. Kas see on paralleelne, kuid ligipääsmatu universum?
See suhtleb meie mõõtmetega ainult gravitatsiooni kaudu. Ja gravitatsioon on äärmiselt nõrk. Tavaenergiate elementaarosakestel on tühine gravitatsioonijõud. Kuid kui see idee on õige, siis LHC-s näeksime tõendeid selle lisamõõtme kohta. Tahked osakesed võivad anda lisamõõtmesse hoogu ja see võib olla tegelikult jälgitav.
Kuid see pole midagi, mida peate "paralleelseks universumiks"?
Tehniliselt, jah, see võiks eksisteerida paralleelselt meie universumiga. Kuid see pole lihtsalt süsinikkoopia meie universumist, millele paljud inimesed mõtlevad seda fraasi kuuldes.
Kui füüsikud leiavad kindlaid tõendeid lisamõõtmete kohta, kuidas see mõjutaks meie vaadet universumile ja meie kohta selles?
Teil võib olla väga eksootilisi nähtusi, kuid need vastaksid ikkagi meile tuttavatele tavareeglitele. Mõnel tasandil ei muuda see midagi. Kuid see tähendab, et mingil sügaval põhitasandil on seal palju rikkam universum. See on lihtsalt suurepärane asi teada, millest meie universum koosneb.
Kirjeldate LHC kui "pöörast saavutust".
Tehnoloogiliselt on see turismiohver. See, et see asi töötab, on hämmastav. Otsime väga haruldasi sündmusi, nii et teil on vaja väga täpset, väga hästi mõistetavat masinat, et muuta need ja detektorid teie nähtu mõistmiseks. Nende kokkupõrgete tegemiseks on vaja väga väikeses piirkonnas fokusseeritud energiat, mis võimaldab prootonite alamkomponentidel - kvarke ja gluoneid - otse põrkuda. Ja kui nad seda teevad, saavad nad teha raskema aine uusi vorme.
Paljud inimesed kartsid, et LHC tekitab planeeti rüüstava musta augu.
Teadlased võtsid seda väga tõsiselt ja nad välistasid selle võimaluse mitte ainult teoreetiliselt, vaid ka vaadeldes kosmiliste kiirte kokkupõrkeid, mis loovad seda sama tüüpi energiat. Me elame maailmas, kus on palju riske, ja on ülim aeg hakata tõsiselt võtma neid, mille pärast peaksime muretsema. Füüsikud näitasid, et see pole risk.
Pakute otsekohest arutelu religiooni ja selle kokkusobivuse kohta teadusega. Miks otsustasite seda teemat tutvustada?
Ma pidin peaaegu raamatus pealkirjaga Koputama taeva uksele . Kuid selles, mida tähendab olla õige ja vale, on tõeline segadus - erinevus vaimsete uskumuste ja teaduse vahel. Tundsin, et kui hakkan teadust seletama, on oluline neid eristusi selgitada. Ma tahtsin võtta tõsiselt inimeste erinevaid universumi vaateid, kuid öelda, et erinevusi on tõesti.
Kirjutasite: "Teie aju religioosne osa ei saa toimida samal ajal teadusliku osaga. Need on lihtsalt kokkusobimatud."
Kui ma ütlen, et need ei sobi, pean silmas midagi väga konkreetset: vaimne usk, mis põhineb sellel, mis ei põhine tegelikul materiaalil ega põhjusel ja tagajärjel - viisidel, kuidas me teaduslikult aru saame - on lihtsalt teistsugune kui teadus. See on väga konkreetne väide.
Milline populaarne füüsikaalane eksiarvamus lööb teid avalikkusega rääkides kõige rohkem?
Üritad mind hätta ajada! Tõenäoliselt on see kvantmehaanika ülemäärane rakendamine. Inimesed arvavad, et see seletab asju, mida ta ei saa. Kvantmehaanika kohta on palju saladusi, kuid enamasti tekivad need kontrollitud seadetes väga üksikasjalike mõõtmiste korral.
Kirjeldate LHC hiigeldetektorit kunstiteosena. Kas universumi olemuse uurimine on sama esteetiline kui teaduslik ettevõtmine?
Kunst ja teadus meeldivad mõnele samale loomeinstinktile. Hinnatakse midagi suuremat kui meie ise, mis minu arvates on suunatud nii kunstile kui ka teadusele. Teadusel võib aga olla ilus idee ja see võib olla ka vale - mitte sellepärast, et see oleks matemaatiliselt ebajärjekindel, vaid sellepärast, et seda maailmas ei realiseerita.
Kirjutasite ooperi "Hypermusic Prologue: Projective Opera in Seven Planes" teksti, mille esmaettekanne oli 2009. aastal Pariisi Pompidou keskuses. Kuidas see tekkis?
Helilooja [Hector Parra] kirjutas mulle, et küsida, kas ma tahan kaasa lüüa. See oli huvitav võimalus uurida kunstiteaduse ristmikku uuel viisil. Kunst kajastab sageli aegade ideid. Nii et mulle väga meeldis töötada kunstnikega, kes hindavad seda ja kes ühendavad teaduse uude asja, kuid mitte ainult viisil, mis seda kopeerib. Oli suuri loomingulisi väljakutseid, näiteks kuidas esindada laval kõrgemaid mõõtmeid.
Ooperis oli kahe inimese lavastus, minimalistlik lavakujundus koos abstraktsete projektsioonidega ja partituur, mida muudeti kohtades digitaalselt. Publikus istumine pidi teile olema olnud üsna kogemus.
Töötan pliiatsi ja paberi peal või arvutis, nii et tegelikult oli fantastiline laulja, kes mu sõnu laulis, muusikute saatel ja uhke komplektiga, lihtsalt midagi näha. Need osad, mis edasi-tagasi liikusid mõõtmetevälise maailma ja meie maailma vahel, olid tõesti suurepärased. Hector arvas, et [minu uurimus] annaks talle ülevaate erinevate muusikatüüpide tegemise viisidest ja tõepoolest. Arvan, et mul paluti füüsikat rohkem sisse viia, kui mul ideaalis oleks, ja lõppkokkuvõttes oli muusika väga abstraktne. See oli aga suurepärane muusika ja oli hetki, mis olid tõeliselt ilusad.
Teete oma raamatu pealkirjas ja tekstis mängulisi muusikalisi viiteid alates Politseist ja Suzanne Vegast kuni Beatlesi ja Bob Dylanini. Kas olete suur populaarse muusika austaja?
Mul on see varjamatu võime, kus sõnad torkavad mu pähe, nii et ma kuulen laulu ja palju kordi juhtub see lihtsalt automaatselt, et kasutan laulusõnu hiljem. See ei pruugi olla sõnade algne eesmärk, kuid need sobivad mõnikord kenasti kokku sellega, mida ma üritan öelda.
Mis sul teaduses edasi saab?
Olen uurinud ideid, mis seovad tumedat ainet tavalise ainega. On hämmastav tõsiasi, et tumeda aine poolt universumis kantav energia on umbes kuus korda suurem kui tavalise mateeria energia. Küsimus on selles, miks see nii on? [Suhe] oleks võinud olla täiesti erinev. Nii et ma vaatan võimalusi, kuidas need kaks tüüpi ainet võiksid olla seotud, mis selgitaks kokkusattumust.
