It's truly a delight to be here.
I want to pose a very simple
but provocative question.
You're sitting there, I am standing here.
We're experiencing
a three-dimensional space:
length, width, and height.
We also have on our watches,
so there is another dimension - time.
So, we are here
in a four-dimensional world.
I would like to ask
a very simple question:
can there be a fifth dimension?
This extra dimension would not
just be a dimension of time,
but we're thinking a dimension of space.
But isn't that a weird question?
Can you imagine moving in a direction
beyond length, width, and height?
That is a provocative question
of today's story.
Let us begin by taking a look
at a little bit of issues
that would relate
to a higher dimensional object.
So let us begin
with the following picture.
We have a wire cube,
and we're going to shine light on it.
What you're seeing below
is a shadow of that wire cube.
But it's not just an ordinary shadow.
It's a special one that captures
the extra properties of the full object.
So, if you count the vertices
in this cube, you'll see the number
of vertices in that shadow.
If you count the edges in that cube,
you will see the exact number.
In fact, this shadow has a name.
It's called a Schlegel diagram.
Now, the question arises:
what would be the shadow
of a four-dimensional cube?
A tesseract that we're all familiar with.
In that case, the shadow
will not appear in the ground.
It would sit in three-dimensional space.
And that shadow
would look something like this.
Some of you have seen this picture.
It's a diagram that also captures
the higher dimensional properties
of this four-dimensional cube.
Again, you can count the vertices,
the edges, the faces, and so on.
This is a picture
that has captured the ideas
of architects, artists, and so on.
If next time you're in Paris,
you should take a look at the Grand Arch.
You will see that this
was the winning entry
by the architect Spreckelsen
for the competition
of the Grand Arch set out by Mitterrand.
It is actually a five-dimensional
representation of this object
that can sit in a five-dimensional space.
So, this is the kind of thing
that we would like to address
from a physics point of view.
And in order to do that,
let us begin by taking a look
at Einstein's theory of gravity.
When you look at
how gravity acts on light,
there is something
very peculiar that happens.
We all grew up thinking
that light follows a straight line.
But one of the profound things
that Einstein showed us
is when you have light traveling in space,
the gravity of objects will bend it.
And he was the first person
to give the correct calculation
of the bending angle.
I'd like to share with you
an essay that he wrote in 1936
that most people are not aware of.
In this essay in fact he was 57 years old.
He showed that if you have an object,
so in this case you have a satellite
and here we are on Earth.
Notice when a signal travels to Earth,
it's bent by the gravitational
field of the Sun.
But let us imagine now
that you have a star.
He looked more closely
at that bending and discovered
that you would see double images
of this background source of light.
You would have a cosmic mirage.
In the same essay, which was
just a page and a half,
he also observed that if the source
of light sits on the line of sight,
so here we have the source
on the line of sight
and here it is off the line of sight.
When it's off the line of sight
you see two images.
When it's on the line of sight
it appears formally very bright.
And so bright it looks like a ring.
I would like to take that essay
and re-interpret it.
This is what is going on.
There is actually a shadow pattern
being created at the location
of the source.
And this shadow pattern
is actually being generated
by the action of gravity on light.
In other words, objects in the Universe
scare shadows throughout the cosmos.
And these shadows are different
from the Schlegel diagrams
that I showed you earlier.
These are natural things in the Universe.
And so in this case,
here in the background,
I am just showing you
the pattern created by a star.
So if you cut across here,
your brightness will do this,
it will go to a peak and then drop.
What does this shadow pattern
look like, say, due to 30 stars?
Here is an image that was generated
from a complete analysis
of the equations that come
from Einstein's theory of gravity.
So if you look at these, it may remind you
of when you look at light
glittering on a side of a boat,
when you're in a harbor.
But these are produced in the Universe.
If you have a 100,000 stars,
this is what it would look like.
It's getting more and more complex.
We know that stars have planets.
If you include the planets,
the shadows will begin
to pick up micro-structures
and this is an example
of what it would look like.
Doesn't that remind you
of the neural network of a brain?
As we had from an earlier speaker?
It's just amazing the profound
similarities that appear in science.
This is the basic idea
that will sit inside the question
of higher dimensions.
Well, the basic question sits
with the theory of Brane-World Gravity.
In this world, you have
length, width, height, time
and then is an extra one
that we all call the fifth dimension.
The shadow patterns you just saw,
that comes from Einstein's theory.
And in that theory,
we're in a four-dimensional universe.
The question is what happens
with the shadow patterns
in a five dimensional world?
And would that help us to address
the question of knowing scientifically
that there is an extra dimension,
the physical space?
So, here is Brane-World Gravity
in a nutshell.
The word brane, b-r-a-n-e,
is a shorthand for membrane.
And I am going to briefly
show you a picture
that's the Randall–Sundrum
Formulation of that theory.
And what it says is that our Universe
sits in this five-dimensional world.
Here I represented our Universe
by this flat sheet.
So this flat sheet is actually
a four-dimensional entity.
And you can have another brane,
a parallel universe to ours.
And so then this direction would represent
the direction of the fifth dimension.
And so as we stand here or sit here,
you're experiencing physical space
in our universe so we are locked on here.
But then how would we know
there is something off that?
That is the question.
And the key is to take a look
at this issue
of how gravity acts on light.
I'll share with you some research done
by the astronomer Charles Keeton
and myself by taking
a gravitational lensing approach
to trying to figure out: can we know
there is a fifth dimension?
And the story begins with the Big Bang.
Early in the Universe,
temperatures were extremely hot.
The Universe was extremely dense.
And these densities were uneven.
The areas that were more dense actually
collapsed and created black holes.
And in this environment,
you have these microscopic
black holes being formed.
In particular,
if the Universe is five-dimensional,
you would have five-dimensional
braneworld black holes being formed.
If the Universe is four-dimensional,
you will have microscopic
regular black holes
you know about from Einstein's theory
being formed.
And so the question is how could we tell
the difference between the two.
The strategy is to try and find
a braneworld black hole
by looking for its signature,
its fingerprint on light.
And we approach this problem
by using a very simple law
about the behavior of these objects
from the early universe to now.
And it has to do with the following issue.
Imagine you have a black hole
that's probably the size of a nucleus,
but the mass of an asteroid.
So, this is a very powerful object.
When such objects were formed
in the early universe,
in Einstein's theory,
they would have fizzled out by today.
And that is because they are very hot,
and they radiate energy
according to a certain law.
And that law is governed
by the four-dimensional properties
of Einstein's theory.
If however, that microscopic black hole
is five-dimensional,
if it's formed in a context
of braneworld theory, it would be cooler
and therefore,
would not fizzle out to today
if it has a mass
of that of an asteroid or less;
and so the idea is
that today such objects,
from a braneworld point of view
would exist.
And now we want to find
how they will act on the light.
The basic idea is this:
Imagine you have a still pond
and you drop a pebble.
It is going to create ripples,
and those ripples are actually going
to give you the key signature,
the key fingerprint of these black holes.
The same way
how you'll have in this pattern
the waves that are going out.
You have the lows and the highs,
and then it dies off towards the end.
The braneworld black holes
would do a similar thing.
And here's a cartoon of what its signature
and light would look like.
It is different from the signature
and light that the star would create;
than the one in Einstein's essay,
because here the braneworld black hole
is microscopic, but it has a lot of mass.
It can have a very powerful
gravitational field.
And so when you look
at this pattern in the background,
you can actually predict
the signature it's going to have.
And this is what it looks like.
It's going to do the following,
just as in a wave.
You'll see the wiggles like that.
And if there's no braneworld black hole,
you're going to have a constant signal
that cuts across in this way.
And so what we did is to take
the question of an extra dimension
into one of searching for an object
from that extra dimension;
namely, a microscopic
braneworld black hole.
And we are able to fingerprint it
by its action on light.
This prediction is actually
accessible to current technology.
We have a satellite in orbit right now,
the FERMI Space Telescope.
And this can measure energies
in a very high range,
in what's called a 200 MeV range.
And it's exactly in that range
that we are predicting
this wiggle ought to exist.
And so the story
really is saying the following:
if we find evidence for this wiggle,
it is going to favor this five-dimensional
point of view of the Universe.
Imagine, there was a point
when we thought the Universe
had certain properties
beginning with Earth.
In the old days, remember, the Universe
was really the Earth and the stars
and you thought the Earth is flat,
and then there was this provocative idea,
that it's round.
I believe that we are
at a similar stage,
where, if you find evidence
for a fifth dimension,
you are going to now have
an entire paradigm shift
of our understanding of reality.
Thank you.
(applause)
Nagy örömömre szolgál, hogy itt lehetek.
Egyszerű, de fogós kérdést teszek föl.
Önök ott ülnek, én itt állok.
Háromdimenziós teret érzékelünk:
hosszúságot, szélességet és magasságot.
Óránk is van, ez újabb dimenzió: az idő.
Négydimenziós világban élünk.
A kérdés egyszerű:
létezhet-e ötödik dimenzió?
Ez az extra dimenzió nem idődimenzió,
hanem – úgy hisszük –, térdimenzió.
De micsoda furcsa kérdés ez?
Lehet-e, hogy a hosszúságon, szélességen
és magasságon kívül másfelé is mozogjunk?
Ez a mai előadás fogós kérdése.
Nézzünk először
egy magasabb dimenziójú testtel
összefüggő kérdéseket!
Kezdjük ezzel a képpel!
Van egy drótkockánk,
amelyet megvilágítunk.
Alul látjuk a drótkocka árnyékát.
De ez nem csupán közönséges árnyék.
Különleges, mert magában foglalja
az egész test tulajdonságait.
Ha megszámoljuk a kocka csúcsait,
a csúcsok száma látható az árnyékon.
Ha megszámoljuk a kocka éleit,
látható a pontos számuk;
az árnyéknak külön neve van:
ez a Schlegel-diagram.
Fölmerül a kérdés:
milyen lenne a négydimenziós kocka,
a jól ismert tesszerakt árnyéka?
Ez esetben az árnyék
nem síkon jelenne meg,
hanem háromdimenziós
térben helyezkedne el.
Az árnyék valami ilyesmi lesz.
Van, aki már látott ilyen képet.
E diagram is tartalmazza
a négydimenziós kocka
magasabb dimenziós tulajdonságait.
Megszámolhatjuk a csúcsait,
az éleit, a lapjait s í.t.
Ez a kép megragadta az építészek,
képzőművészek s mások képzelőerejét.
Ha legközelebb Párizsban járnak,
vessenek egy pillantást
a Grande Arche-ra.
Ez Spreckelsen építész nyertes alkotása
a Mitterrand által meghirdetett
Grande Arche pályázaton.
Ez az ötdimenziós térben lévő test
ötdimenziós ábrázolása.
Ezzel a dologgal szeretnénk foglalkozni
fizikai szempontból.
Ehhez először nézzük
Einstein gravitációs elméletét.
Ha megvizsgáljuk, hogyan hat
a gravitáció a fényre,
valami igen sajátságosat tapasztalunk.
Mind úgy nőttünk föl, hogy azt hisszük:
a fény egyenes vonalban terjed.
De Einstein rávilágított
egy alapvető körülményre:
amikor a fény terjed a térben,
a testek gravitációja eltéríti.
Ő számította ki először pontosan
a hajlásszöget.
Einstein 1936-ban írt egy tanulmányt,
amelyet sokan nem ismernek.
Akkor 57 éves volt.
Kimutatta, hogy ha van egy testünk;
esetünkben egy műhold,
mi pedig a Földön vagyunk.
Figyeljük meg, hogy amikor a jel
a Föld felé terjed,
a Nap gravitációs tere elgörbíti.
Képzeljük el, hogy van egy csillagunk.
Einstein alaposan megvizsgálta
az elhajlást, és felfedezte,
hogy a háttérben lévő fényforrás
kettős képét fogjuk látni.
Kozmikus délibábot látunk.
Ugyanebben a másfél oldalas tanulmányban
közreadta megfigyelését:
ha a fényforrás a látótengelyen van -
itt a fényforrás a látótengelyen van,
itt pedig azon kívül.
Ha tehát nincs a látótengelyen,
akkor két képet látunk.
Ha viszont rajta van,
akkor nagyon fényesnek látszik.
Olyan fényes, hogy gyűrűnek látszik.
Értelmezzük újra ezt a tanulmányt!
Ez történik.
Egy árnyékmintázat keletkezik
a fényforrás helyén.
A gravitáció fényre gyakorolt hatása
hozza létre az árnyékmintázatot.
Azaz, a világegyetem testjei a kozmosz
minden zugában árnyékot vetnek.
Az árnyékok különböznek
a korábban mutatott
Schlegel-diagramoktól.
Ezek természetes képződmények
a világegyetemben,
és esetünkben itt a háttérben.
Ez itt egy csillag keltette mintázat.
Ha készítünk egy keresztmetszetet,
a fényessége így viselkedik:
elér egy csúcsot, aztán csökken.
Hogy néz ki 30 csillag árnyékmintázata?
Ez a kép Einstein gravitációs
elméletét leíró egyenletek
teljes elemzéséből adódik.
Ránézésre a kép emlékeztet
a kikötőben lévő hajó melletti víz
csillámló fényeire.
De ezek a világegyetemben keletkeztek.
100 ezer csillag esetén
a kép így nézne ki.
Egyre bonyolódik a kép.
Tudjuk, hogy a csillagoknak
bolygóik is vannak .
Ha a bolygókat is hozzávesszük,
az árnyékok mikroszerkezet alakját öltik,
és a kép például így festene.
Nem emlékeztet agyunk ideghálózatára?
Az előző előadó az agyról beszélt.
Megdöbbentők a tudományban
fölbukkanó alapvető hasonlóságok.
Ez az alapgondolata
a magasabb dimenziók ügyének.
Az alapkérdés
a branevilág-gravitációban rejlik.
E világban hosszúság, szélesség,
magasság és idő van,
és van még egy további,
amelyet ötödik dimenziónak hívunk.
Az imént látott árnyékmintázat
Einstein elméletéből következik,
amely szerint világunk négydimenziós.
A kérdés: mi lesz az árnyékmintázattal
az ötdimenziós világban?
Könnyebb lesz-e megválaszolni,
ha tudományosan igazolt,
hogy van extra dimenziónk is,
a fizikai tér?
A branevilág-gravitáció
lényege a következő.
Az angol brane a membrán rövidítése.
Röviden ismertetem
a Randall–Sundrum-modellt.
A modell azt állítja, hogy világegyetemünk
ötdimenziós világban létezik.
Világegyetemünket ezzel
a sík lemezzel ábrázolom.
A sík lemez a négydimenziós egység.
Lehet egy másik brane-ünk,
egy, a miénkkel párhuzamos világ.
Ez az irány ábrázolja
az ötödik dimenzió irányát.
Ahogy itt állunk vagy ülünk, érzékeljük
világegyetemünk fizikai terét.
Ebbe vagyunk bezárva.
Hogyan érzékelhetnénk,
hogy van valami rajta kívül is?
Ez itt a kérdés.
A megoldás, hogy nézzük meg,
hogyan hat a gravitáció a fényre.
Ismertetem Charles Keeton
csillagász és jómagam kutatását,
amelyben a gravitációs
lencsehatást alkalmaztuk,
hogy kiderítsük: megtudhatjuk-e
az ötödik dimenzió létezését.
A történet az ősrobbanással kezdődik.
A világmindenség kezdetén
a hőmérséklet igen magas volt.
A világmindenség igen sűrű volt,
és a sűrűsége egyenetlen.
A sűrűbb részek összeomlottak,
és fekete lyukakat képeztek.
Ebben a környezetben
állandóan mikroszkopikus
fekete lyukak keletkeznek.
Pontosabban,
ha az univerzum ötdimenziós,
ötdimenziós branevilág-fajta
fekete lyukak keletkeznek.
Ha az univerzum négydimenziós,
szabályos mikroszkopikus
fekete lyukak keletkeznek,
amelyekről tudjuk Einstein elméletéből,
hogy ilyenek létrejönnek.
A kérdés: hogyan mutathatjuk ki
a kettő közötti különbséget?
A branevilág-fajta fekete lyukak
megtalálására a stratégiánk:
keressük meg, milyen jelet,
ujjnyomatot hagynak hátra a fényen!
A kérdést úgy közelítettük meg,
hogy alkalmaztunk egy arra
vonatkozó igen egyszerű törvényt,
hogyan viselkedtek a testek
a világ kezdetétől mostanáig.
Az pedig összefügg a következőkkel.
Tegyük föl, hogy van egy atommag méretű,
de kisbolygó tömegű fekete lyukunk.
Ez egy nagyon súlyos test.
Ha ilyen testek képződtek
a korai világegyetemben,
akkor Einstein elmélete szerint
mára már el kellett volna enyészniük.
Azért, mert nagyon forrók,
és bizonyos törvény szerint
energiát kell kisugározniuk.
E törvényt pedig Einstein elméletének
négydimenziós tulajdonságai
határozzák meg.
Ha viszont a mikroszkopikus
fekete lyuk ötdimenziós lenne,
ha a branevilág-elmélet
föltételei között keletkezne,
hőmérséklete alacsonyabb volna,
ezért máig nem enyészne el,
ha tömege legfeljebb akkora,
mint egy kisbolygóé.
Ezért úgy gondoljuk,
hogy a branevilág szempontjából
ilyen testek léteznek.
Most nézzük, hogyan hatnak a fényre!
Az alapgondolat a következő:
tegyük föl, hogy van egy
csendes tavacskánk,
amibe kavicsot dobunk.
A víz fodrozódni fog tőle,
és a hullámok jelentik
a fő jelzést, ujjnyomatot,
a fekete lyukak kimutatására.
A mintázatban ugyanígy viselkednek
a csillapuló hullámok.
Lesznek hullámhegyek, hullámvölgyek,
aztán a végén minden lecsillapul.
A branevilág fekete lyukaival
ugyanez történik.
Az ábra a fekete lyuk keltette jelet
mutatja, és ahogy a fény kinéz.
Különbözik a csillag keltette
jeltől és fénytől;
erről szólt Einstein írása.
Ui. a branevilágban a fekete lyuk
mikroszkopikus, de nagy a tömege.
Nagyon erős gravitációs mezeje lehet.
A háttérben lévő mintázatot megnézve
megjósolható a leendő jelzés.
Ilyen lesz.
Így tesz, hullámszerűen.
Ilyen rángásokat látunk.
Ha nincs branevilág-fajta fekete lyuk,
akkor állandó jelet kapunk,
amely így süvít keresztül.
Az extra dimenzió létezésének
kiderítése érdekében
az extra dimenzióból
származó testet kerestünk,
nevezetesen: mikroszkopikus
branevilág-féle fekete lyukat.
Nyomon tudjuk követni
a fényre gyakorolt hatásából.
Ilyen előrejelzés a jelenlegi
technikával megvalósítható.
Már Föld körüli pályán kering
a Fermi űrtávcső.
Igen nagy energiák mérésére képes:
a 200 MeV-os tartományban.
Pont e tartományban jelezzük előre,
hogy rángásoknak kellene létezniük.
Ebből pedig az következik,
hogy ha bizonyítékot találunk e rángásra,
az alátámasztja az ötdimenziós
univerzumra vonatkozó nézetünket.
Gondoljanak bele: valaha azt hittük,
hogy kezdve a Földdel,
a világegyetemnek
ilyen-olyan tulajdonságai vannak.
Világegyetemünk valaha
a Földből és a csillagokból állt,
és azt hittük, hogy a Föld lapos,
majd valaki előjött a fölháborító
nézettel, hogy gömbölyű.
Úgy vélem, hogy ma hasonló időket élünk.
Ha találunk bizonyítékot
az ötödik dimenzióra,
akkor a valóság értelmezését illetően
paradigmaváltásnak nézünk elébe.
Köszönöm.
(Taps)
Я очень рад находиться здесь перед вами.
Я хочу задать очень простой,
но провокационный вопрос.
Вы сидите там, я стою здесь.
Мы ощущаем пространство как трёхмерное,
измеряемое по длине, ширине и высоте.
Ешё у нас есть часы, а значит,
есть ещё одно измерение — время.
Итак, мы находимся в четырёхмерном мире.
Я хочу задать очень простой вопрос:
возможно ли существование
пятого измерения?
В качестве дополнительного измерения
мы представляем себе
не временное измерение,
а пространственное.
Странный вопрос, не так ли?
Можно ли представить себе
движение в направлении,
отличном от длины, ширины и высоты?
Это и есть провокационный вопрос
сегодняшней истории.
Давайте начнём с рассмотрения
некоторых проблем,
относящихся к объекту
более высокого измерения.
Начнём со следующего изображения.
У нас есть проволочный куб,
и мы направим на него свет.
Под ним мы увидим тень этого самого куба.
Но это непростая тень.
Она запечатлевает
дополнительные свойства всего объекта.
Так, если вы посчитаете вершины куба,
вы увидите, что у этой тени
такое же количество вершин.
Если вы посчитаете грани куба,
у тени будет то же самое число.
На самом деле эта тень имеет название.
Она называется диаграммой Шлегеля.
Возникает вопрос:
какую тень имел бы четырёхмерный куб?
Это знакомый нам всем тессеракт.
В этом случае тень не может
появиться на поверхности.
Она будет находиться
в трёхмерном пространстве.
Эта тень будет выглядеть примерно так.
Некоторые из вас видели эту картинку.
Это диаграмма, отображающая
свойства дополнительного измерения
этого четырёхмерного куба.
Опять-таки, вы можете посчитать
вершины, грани, стороны и так далее.
Это изображение воплощает идеи
архитекторов, художников и так далее.
Когда вы в следующий раз будете в Париже,
обязательно взгляните на Большую арку.
Этот проект, ставший победителем,
был представлен архитектором Спрекельсеном
на организованный Миттераном
конкурс Большой арки.
На самом деле это пятимерное
представление объекта,
который может находиться
в пятимерном пространстве.
Именно его мы хотели бы рассмотреть
с точки зрения физики.
Чтобы это сделать,
давайте сначала обратимся
к гравитационной теории Эйнштейна.
Воздействие гравитации на свет
происходит очень своеобразно.
Мы все выросли, считая,
что свет движется по прямой.
Но одна из главный вещей,
показанная нам Эйнштейном,
это то, что гравитация объекта
заставляет свет изгибаться вокруг объекта.
Он был первым человеком, сумевшим
правильно посчитать угол отклонения.
Я хотел бы рассказать вам о статье,
написанной им в 1936 году,
о которой почти никто не знает.
Ему на тот момент было уже 57 лет.
Он показал, что если есть объект, —
в данном случае это спутник,
а мы находимся здесь на Земле...
Заметьте, что когда сигнал
направляется к Земле,
он искривляется
из-за гравитационного поля Солнца.
Но давайте теперь представим себе звезду.
Он стал рассматривать это искривление
более тщательно и обнаружил,
что источник света на заднем плане
имел бы тогда двойное изображение.
Это было бы космическим миражом.
В той же самой статье,
занимавшей всего полторы страницы,
он также отметил,
что если источник света находится
на продолжении прямой от звезды до Земли —
здесь источник находится
на продолжении прямой от звезды до Земли,
а здесь — нет,
так вот если он не находится
на этой прямой, видны два изображения.
Когда он находится на этой прямой,
он кажется очень ярким.
Настолько, что выглядит как кольцо.
Я бы хотел проинтерпретировать
эту статью по-новому.
Вот что происходит.
На самом деле это теневая структура,
образовавшаяся на месте источника.
Эта теневая структура образовалась
из-за воздействия гравитации на свет.
Другими словами, объекты Вселенной
отбрасывают тени по всему космосу.
Эти тени отличаются от диаграмм Шлегеля,
показанных мною раньше.
Они возникают во Вселенной
естественным образом.
В данном случае здесь, на заднем плане,
я просто показываю вам рисунок,
созданный звездой.
Если вы возьмёте это сечение,
то яркость достигнет пика,
а потом понизится.
Как выглядит такая тень
при наличии, скажем, тридцати звёзд?
Вот изображение,
полученное после проведения
полного анализа всех уравнений,
взятых из гравитационной теории Эйнштейна.
Если вы посмотрите на него,
оно может напомнить вам
переливы света на борту корабля,
находящегося в порту.
Но оно возникло во Вселенной.
Если бы было 100 000 звёзд,
вот как это выглядело бы.
Изображение становится
всё более и более сложным.
Мы знаем, что у звёзд есть планеты.
Если вы включите планеты,
у тени появятся микро-структуры,
и вот пример того, как это выглядело бы.
Не напоминает ли вам это
нервную систему мозга?
Которую нам показывал
предыдущий рассказчик?
Такое сильное сходство в науке
просто удивительно.
Вот в чём заключается основная идея,
лежащая в основе вопроса
о высших измерениях.
Основной вопрос связан
с теорией гравитации
в модели мира на бране.
В этом мире есть
длина, ширина, высота, время
и ещё одно измерение,
которое мы называем пятым.
Рассмотренные нами теневые структуры
следуют из теории Эйнштейна.
По этой теории мы находимся
в четырёхмерной Вселенной.
Что же происходит с теневыми структурами
в пятимерном мире?
Поможет ли это нам ответить
с научной точки зрения на вопрос
о существовании дополнительного
измерения физического пространства?
Расскажем в двух словах
о гравитации в модели мира на бране.
Слово «брана» — б-р-а-н-а —
это сокращение от мембрана.
Я покажу вам быстро изображение
этой теории в формулировке
Рэнделла-Сандрама.
Она утверждает, что наша Вселенная
находится в пятимерном мире.
Здесь я изобразил нашу Вселенную
как плоский лист.
Этот плоский лист на самом деле
является четырёхмерным объектом.
Вы можете иметь ещё одну брану,
Вселенную, параллельную нашей.
Тогда это направление и будет
представлять пятое измерение.
Когда вы здесь стоите или сидите,
вы испытываете физическое пространство,
будучи запертыми в нашей Вселенной.
Но как же мы узнаем,
что есть ещё другое измерение?
Вот в чём вопрос.
Ключ к этому лежит в рассмотрении
воздействия гравитации на свет.
Я расскажу вам об исследовании,
проведённом астрономом Чарльзом Китоном
и мной с использованием подхода
гравитационных линз.
Мы попытались выяснить, можно ли узнать
о существовании пятого измерения.
История начинается с Большого взрыва.
В ранней Вселенной
температуры были очень высокими.
Вселенная была исключительно плотной,
и эта плотность была неоднородной.
Области с большей плотностью
сжались ещё больше
и образовали чёрные дыры.
В этой среде сформировались
микроскопические чёрные дыры.
В частности,
если Вселенная пятимерна,
то тогда чёрные дыры формировались бы
в пятимерном мире-бране.
Если Вселенная четырёхмерна,
то тогда формировались бы
обычные микроскопические чёрные дыры,
известные нам из теории Эйнштейна.
Вопрос в том,
как отличать их друг от друга.
Стратегия состоит в том, чтобы попытаться
найти чёрную дыру в мире-бране,
ища последствия её влияния на свет.
Наш подход к этой задаче —
использовать очень простой закон
о поведении этих объектов
начиная с ранней Вселенной до наших дней.
Это связано со следующей проблемой.
Представьте себе чёрную дыру
размером с атомное ядро,
но с массой астероида.
Это очень мощный объект.
Такие объекты, сформировавшиеся
в ранней Вселенной,
по теории Эйнштейна
к сегодняшнему дню
уже бы не существовали,
потому что они очень горячие
и излучают энергию
согласно определённому закону.
Этот закон определяется
четырёхмерными свойствами
теории Эйнштейна.
Но если эта микроскопическая
чёрная дыра пятимерна,
если она сформировалась
в соответствии с теорией мира-браны,
она была бы холоднее
и поэтому не исчезла бы
к настоящему моменту,
если бы её масса
не превышала массу астероида.
Идея состоит в том,
что сегодня такие объекты
с точки зрения мира-браны
могут существовать.
Мы хотим узнать, как они будут
воздействовать на свет.
Основная идея такова:
представьте себе стоячий пруд,
в который вы бросаете камень.
От него пойдёт рябь,
и эта рябь как раз и будет
тем ключевым следом,
главным последствием
влияния этих чёрных дыр.
Таким же образом будут выглядеть
и волны, испускаемые наружу.
Там будут пики и спады,
и под конец они полностью затухнут.
Чёрные дыры мира-браны
будут вести себя так же.
Вот рисунок, изображающий,
как выглядели бы их следы и воздействия.
Они отличаются от тех,
которые создавались бы звездой,
от тех, что упоминаются
в статье Эйнштейна,
потому что чёрная дыра мира-браны
микроскопична, но весит очень много.
У неё может быть очень сильное
гравитационное поле.
Глядя на этот рисунок на заднем плане,
можно предсказать,
какой от него будет след.
Вот как он выглядит.
Он будет вести себя как волна.
Вы увидите такие колебания.
Если там нет чёрной дыры мира-браны,
вы увидите постоянно спадающий сигнал.
Мы связали вопрос
о дополнительном измерении
с вопросом о поиске объекта
из этого дополнительного измерения,
а именно микроскопической
чёрной дыры из мира-браны.
Мы можем отследить её
по её воздействию на свет.
Такое предсказание уже доступно
современным технологиям.
Уже сейчас у нас есть спутник на орбите,
космический телескоп Ферми.
Он может измерять энергии
в очень широком диапазоне,
а именно, в интервале 200 МэВ.
Мы считаем, что эта рябь
должна существовать
именно в этом диапазоне энергии.
Вот что мы утверждаем:
если мы найдём свидетельство
существования этой ряби,
оно будет свидетельствовать
в пользу пятимерной модели Вселенной.
Когда-то люди думали, что Вселенная
обладает определёнными свойствами,
и начинали при этом с Земли.
В старые времена, помните,
Вселенная состояла из Земли и звёзд,
и все думали, что Земля плоская,
а потом появилась дерзкая идея о том,
что она шарообразная.
Я считаю, что сейчас мы
в похожей ситуации:
если будет найдено свидетельство
о пятом измерении,
людям придётся столкнуться
с полной сменой парадигмы
в нашем понимании реальности.
Спасибо.
(Аплодисменты)