Este cineva aici interesat de alte dimensiuni?
(Aplauze)
Bun.
Mulţumesc tuturor că mi-aţi acordat timpul...şi spaţiul dvs.
(Râsete)
Bun. Mă bucur că a prins poanta aici.
Ia să vedem.
Imaginaţi-vă o lume ai căror locuitori trăiesc şi mor
crezând numai în existenţa a două dimensiuni.
O suprafaţă plană.
Aceşti locuitori ai Ţării Plate vor vedea petrecându-se lucruri foarte ciudate
lucruri imposibil de explicat în limitele geometriei lor.
De exemplu, imaginaţi-vă că într-o zi, un cercetător din Ţara Plată observă asta:
Un set de lumini colorate care apar în mod aleator
în diferite locaţii de-a lungul orizontului.
Oricăt de mult încearcă să înţeleagă aceste lumini,
nu vor putea elabora o teorie care să le explice.
Unii dintre oamenii de ştiinţă mai deştepţi
ar putea veni cu un mod probabilistic de a descrie luminiţele.
De exemplu, la fiecare 4 secunde,
e o şansă de 11% ca o luminiţă roşie să apară undeva pe linia orizontului,
Dar niciun locuitor al Ţării Plate nu va putea determina exact
când sau unde se va vedea următoarea lumină roşie.
În consecinţă, încep să creadă
că lumea conţine un grad de nedeterminare,
că motivul pentru care aceste lumini nu pot fi explicate,
este că la bază legile naturii nu au logică.
Au dreptate? Oare faptul că au fost obligaţi
să descrie luminiţele probabilistic
înseamnă că lumea este indeterminabilă?
Lecţia pe care o putem învăţa de la Ţara Plată
e că atunci când considerăm doar o porţiune din geometria completă a naturii,
evenimentele deterministe pot apărea fundamental indeterminabile.
Totuşi când ne extindem percepţia
şi dobândim acces la geometria completă a sistemului,
nedeterminarea dispare.
După cum vedeţi, acum putem determina exact când şi unde
se va vedea lumina roşie pe această linie.
Ne aflăm aici în seara aceasta
pentru a examina posibilitatea că noi am fi ca locuitorii Ţării Plate
Deoarece, așa cum ne apare, lumea noastră e încărcată de mistere
care nu par să se potrivească cu ipotezele geometrice pe care le-am făcut.
Mistere cum ar fi timp-spaţiu distorsionat, găuri negre, efectul tunel cuantic
constantele naturii, materia neagră, energia neagră etc.
Lista e lungă.
Cum răspundem la aceste mistere?
Ei bine, avem două posibilităţi:
Fie să ne agăţăm de ipotezele noastre anterioare,
şi inventăm noi ecuaţii existente oarecum în afara sistemului metric,
ca o încercare vagă de a explica ce se întâmplă,
sau facem un pas mai îndrăzneţ, renunţăm la vechile ipoteze,
şi creăm un nou model pentru realitate,
unul care include acele fenomene.
Este timpul să facem acel pas.
Pentru că ne aflăm în aceeaşi situaţie ca locuitorii Ţării Plate.
Natura probabilistică a mecanicii cuantice
îi face pe savanţii noștri să creadă
că, în esență, universul este indeterminabil,
cu cât privim mai îndeaproape, cu atât mai mult vom constata
că natura pur şi simplu n-are logică.
Hmm...
Poate toate aceste mistere ne spun de fapt
că ne scapă ceva.
Că natura are o geometrie mai bogată decât am presupus noi.
Poate fenomenele misterioase din lumea noastră
ar putea fi explicate printr-o geometrie mai generoasă,
cu mai multe dimensiuni.
Asta ar însemna că suntem blocaţi în propria noastră versiune a Ţării Plate.
Şi dacă e aşa, cum ieşim din ea?
Măcar conceptual?
Ei bine, primul pas e să ne asigurăm că ştim exact ce este o dimensiune.
O întrebare bună de început este:
Ce conferă lui x, y şi z calitatea de dimensiuni spaţiale?
Răspunsul: o schimbare de poziţie într-o dimensiune
nu implică o schimbare de poziţie în celelalte dimensiuni.
Dimensiunile sunt descriptori independenți de poziţii.
Astfel z este o dimensiune pentru că un obiect poate sta fix în x şi y
în timp ce se deplasează în z.
Astfel, a sugera că există şi alte dimensiuni spaţiale
revine la a spune că trebuie să fie posibil ca un obiect
să se menţină fix în x, y şi z,
şi totuşi să se mişte în altă direcție spatială.
Dar unde ar putea fi aceste alte dimensiuni?
Pentru a rezolva acest mister, trebuie să ajustăm fundamental
ipotezele noastre geometrice despre spaţiu.
Trebuie să presupunem că spațiul e alcătuit din cuante fizice, efective,
că este alcătuit din părţi interactive.
Dacă spațiul este cuantificat,
atunci nu poate fi divizat la infinit în incremente din ce în ce mai mici.
Ajunși la mărimea particulei fundamentale,
nu putem merge mai departe
şi încă să vorbim despre distanţe şi spaţiu.
Să considerăm o analogie:
imaginaţi-vă că avem o bucată de aur pur
pe care intenţionăm să o tăiem în jumătate iar şi iar.
Avem două întrebări aici:
De câte ori putem tăia ce avem în jumătate?
şi: De câte ori putem înjumătăți ce avem şi să rezulte tot aur?
Sunt două întrebări complet diferite,
deoarece odată ajunşi la un atom de aur,
nu putem merge mai departe
fără să transcendem definiţia aurului.
Dacă spațiul e cuantificat, atunci se aplică acelaşi principiu.
Nu putem vorbi de distanţe în spaţiu
mai mici decât unitatea fundamentală de spaţiu
din acelaşi motiv pentru care nu putem vorbi despre cantităţi de aur
mai mici decât un atom de aur.
Cuantificarea spaţiului impune o nouă imagine geometrică.
Una ca aceasta,
în care colecția acestor unități structurale, aceste cuante,
alcătuiesc laolaltă ţesătura x- y- z.
Această geometrie are 11 dimensiuni.
Dacă vedeţi asta, aţi priceput deja. Nu vă va depăşi.
Trebuie doar să înţelegem ce se întâmplă.
Observaţi că sunt trei tipuri distincte de volum
şi toate volumurile sunt tri-dimensionale.
Distanţa dintre două puncte din spaţiu devine egală cu numărul de cuante
care se află la un moment dat între ele.
Volumul din interiorul fiecărei cuante este interspaţial
iar volumul în care cuanta se deplasează este hiperspaţial.
Observaţi că preciziarea absolută a coordonatelor x-y-z,
ne permite identificarea unei singure cuante în spaţiu.
Observaţi că acum e posibil ca un obiect
să se deplaseze interspaţial sau hiperspaţial
fără a-şi schimba în vreun fel coordonatele x- y- z.
Înseamnă că sunt 9 moduri independente
de mişcare pentru un obiect,
însemnând 9 dimensiuni spaţiale.
3 dimensiuni de volum x,y,z, 3 dimensiuni de volum hiperspaţial,
şi 3 dimensiuni de volum interspaţial.
Apoi avem timpul, care poate fi definit ca
numărul întreg de oscilații manifestat de fiecare cuantă.
Iar super-timpul ne permite descrierea mişcării lor prin hiperspaţiu.
OK, știu că e un vârtej, merg mai rapid decât aş vrea,
pentru că sunt atâtea detalii la care ne putem uita.
Dar există un avantaj semnificativ în a putea descrie spaţiul
ca mediu care posedă densitate, distorsiuni şi oscilații.
De exemplu, putem descrie acum spaţiu-timpul curbat al lui Einstein
fără a reduce dimensional imaginea.
Curbarea este o schimbare în densitatea acestor cuante de spaţiu.
Cu cât mai dense devin cuantele, cu atât mai puţin pot rezona liber
aşa că înregistrează mai puţin timp.
În regiunile de densitate maximă,
unde cuantele sunt compactate complet,
ca în găurile negre, dimensiunea timpului dispare.
Gravitaţia e rezultatul direct al deplasării în linie dreaptă a unui obiect
printr-un spaţiu curbat.
Deplasarea în linie dreaptă prin spațiul x, y, z
înseamnă că atât partea ta stângă cât şi cea dreaptă
parcurg aceeaşi distanţă, interacţionează cu acelaşi număr de cuante.
Dar când există diferență de densitate în spaţiu,
calea dreaptă e cea care dă un parcurs spațial echivalent
pentru toate părţile obiectului în mișcare.
Asta într-adevăr contează mult.
Dacă ați văzut vreodată o reprezentare grafică a curbării spațiului lui Einstein,
curbura spaţiu-timp,
poate nu aţi observant că una din dimensiuni nu era etichetată.
Am presupus că am luat un plan din lumea noastră
şi de câte ori era masă în acel plan îl întindeam,
dacă era mai multă masă, îl întindeam mai tare,
pentru a releva curbura existentă.
Dar în ce direcţie întindem?
Am eliminat dimensiunea z.
Scăpăm de ea de fiecare dată în cărţile noastre.
Aici nu a trebuit să scăpăm de dimensiunea z.
Am putut evidenția curbura spațială în forma ei integrală.
Şi este într-adevăr foarte important.
Alte mistere reies din această hartă,
ca efectul tunel cuantic --
Vă amintiți de locuitorii Ţării Plate?
Ei bine, ei vor vedea o lumină roşie undeva la orizont
care apoi va dispărea, iar din punctul lor de vedere,
aceasta a disipărut din univers.
Dar dacă o lumină roşie apare din nou altundeva pe linia orizontului,
s-ar putea s-o numească efectul tunel.
La fel cum ne apare un electron
care apoi dispare din ţesătura spaţiului
şi reapare altundeva, iar acel altundeva
poate fi dincolo de granița presupusă de netrecut.
Putem folosi această imagine acum să rezolvăm misterul?
Vedeţi cum misterele din lumea noastră se transformă în aspecte elegante
ale noului model geometric?
Tot ce trebuie să facem ca să înţelegem aceste mistere
e să schimbăm ipotezele geometrice, și să cuantizăm spațiul.
OK, această imagine are şi ea ceva de spus
despre locul de unde vin constantele naturii:
viteza luminii, constanta lui Planck, constanta gravitaţională ş.a.m.d.
Întrucât toate unităţile de măsură: newtoni, joule, pascali etc.,
pot fi reduse la cinci combinaţii
de lungime, masă, timp, amperi şi temperatură,
cuantizarea ţesăturii spaţiului,
înseamnă că cele cinci mărimi trebuie de asemenea exprimate în unități cuantice.
Obținem cinci numere care provin din harta noastră geometrică.
Consecinţe naturale ale hărţii noastre, cu unităţi de unu.
Sunt două alte numere în harta noastră.
Numere care reflectă limitele curburii.
„Pi” poate fi folosit pentru reprezentarea stării minime de curbură,
sau curbură zero, iar un număr pe care îl numim „zhe”,
poate fi folosit pentru starea maximă de curbatură.
Existența unui maxim decurge acum din ipoteza cuantizării spațiului.
Nu putem continua la nesfârşit.
Cu ce ne ajută aceste numere?
Ei bine, această listă lungă conţine constantele naturii,
şi observați, deși defilează rapid,
că sunt alcătuite din cele cinci numere
provenite din modelul nostru geometric
şi cele două numere ale limitelor curburii.
E mare lucru, după mine e foarte important.
Înseamnă că aceste constante ale naturii
provin din geometria spaţiului;
sunt consecinţe derivate din model.
E foarte distractiv pentru că sunt atâtea poante,
încât e greu să ştii exact cine se va prinde unde.
Dar acest nou model
ne permite să explicăm gravitaţia
într-un mod conceptual acum,
pentru întreg ansamblu:
găuri negre, effectul tunel, constantele naturii,
iar dacă niciuna nu v-a captat imaginaţia
pentru că nu aţi mai auzit despre niciuna dintre ele,
sigur aţi auzit de materia neagră şi energia neagră.
Acestea două sunt consecinţe geometrice.
Materia neagră -- când ne uităm la galaxii îndepărtate
şi vedem stelele care orbitează în acele galaxii,
stelele de la margini se deplasează prea repede,
par să aibă o gravitaţie suplimentară.
Cum explicăm asta? N-am putut, aşa că spunem
că trebuie să existe altă materie acolo care crează mai multă gravitaţie,
provocând acele efecte. Dar nu vedem materia respectivă,
Aşa că o numim materie neagră, ceva ce nu putem vedea!
Ceea ce e bine, e un pas bun, e un început bun,
dar în modelul nou nu a trebuit să facem un asemenea salt.
Am făcut un salt, prezumpția că spațiul e alcătuit din cuante,
dar tot restul a decurs din asta.
Aici spunem că spațiul e alcătuit din particule fundamentale,
la fel cum credem că aerul e alcătuit din molecule.
Dacă-i adevărat, atunci implicația automată este
că poţi avea modificări în densitate, de aici vine gravitaţia,
dar ar trebui să mai ai schimbări de fază.
Şi ce stimulează o schimbare de fază?
Ei bine, temperatura.
Când ceva devine suficient de rece, dispunerea sa geometrică se schimbă,
şi aceasta va schimba faza.
O modificare în densitate în regiunile exterioare ale galaxiilor,
va induce un câmp gravitaţional
pentru că asta sunt câmpurile gravitaţionale,
modificări în densitate.
OK.
Am sărit peste toate astea.
Şi acum vom trece la energia neagră, în 15 secunde.
Când ne uităm la cosmos, vedem că lumina îndepărtată
e deplasată în spectru spre lumina roșie.
Că îşi pierde din energie pe măsură ce se deplasează către noi
miliarde de ani.
Cum explicăm acea schimbare în roşu?
În înțelegerea actuală spunem că universal se extinde.
Toate ipotezele noastre că universal se extinde provin de aici,
de la măsurători ale trecerii spre roşu,
de la această distanţă la această distanţă, la acea distanţă.
De asemenea măsurăm expansiunea în acest mod.
Dar există un alt mod de a explica lungirea undei spre roşu.
La fel cu un alt mod de a explica, dacă aş avea un diapazon
acordat la nota Do,
mergând într-un tunel, aţi auzi nota Si.
Desigur, aţi spune că motivul e că mă îndepărtez de voi în tunel,
dar ar putea să fie şi pentru că presiunea atmosferică
descreşte în timp ce sunetul se deplasează spre urechile voastre,
Aici, acest lucru pare adus din condei
pentru că presiunea atmosferică nu descreşte rapid,
dar când vorbim de miliarde de ani în care lumina se deplasează prin spaţiu,
avem nevoie doar de cuante
pentru a avea o cantitate mică de inelasticitate şi trecerea la roşu devine iminentă.
E mult mai mult de explorat aici,
dacă vă interesează, mergeţi pe acest website
şi trimiteţi orice comentariu aveţi.
Nu mai e timp, daţi-mi voie doar să spun că acest model ne dă un instrument mental,
un instrument care poate extinde capacitatea imaginaţiei noastre,
şi, poate, chiar să reaprindă romantismul căutării lui Einstein.
Mulţumesc.
(Aplauze)