Michio Kaku: The Universe in a Nutshell

The Universe in a Nutshell: The Physics of Everything
Michio Kaku, Henry Semat Professor of Theoretical Physics at CUNY

What if we could find one single equation that explains every force in the universe? Dr. Michio Kaku explores how physicists may shrink the science of the Big Bang into an equation as small as Einstein's "e=mc^2." Thanks to advances in string theory, physics may allow us to escape the heat death of the universe, explore the multiverse, and unlock the secrets of existence. While firing up our imaginations about the future, Kaku also presents a succinct history of physics and makes a compelling case for why physics is the key to pretty much everything.

The Floating University
Originally released September, 2011.

(МУЗИКА)

Името ми е професор Мичио Каку.

Аз съм професор по теоретична
физика в Нюйоркския университет

и се специализирам в нещо
наречено Теория на струните.

Аз съм физик и някои
хора ми задават въпроса:

"Какво е направила физиката за мен напоследък?
Получавам ли по-добра цветна телевизия?

Получавам ли по-добра
Интернет връзка с физиката?"

И отговорът е: да.

Физиката е самата основа
на материята и енергията.

Ние физиците създадохме лазерния
лъч, ние създадохме транзистора,

помогнахме за създаването на първия
компютър, помогнахме да изградим Интернет,

ние написахме световната мрежа (WWW).

В допълнение, също помогнахме
за изобретяването на телевизията,
радиото, радара, микровълновите,

да не споменавам ЯМ резонанс,
ПЕТ скенерите, рентгеновите лъчи.

С други думи, почти всичко, което
виждате във всекидневната си,

почти всичко, което виждате в една
съвременна болница, в един или друг
момент, може да бъде свързан с физик.

Започнах да се интересувам
от физика, когато бях дете.

Когато бях на 8 почина един велик учен.

Все още помня учителя си в основното
училище как влиза в стаята и ни съобщи,

че най-великия учен
на нашата епоха е починал.

И онзи ден всеки вестник бе
публикувал снимка на бюрото му,

бюрото на Алберт Айнщайн.

Описанието под нея гласеше...
Никога няма да го забравя,

„Незавършения ръкопис от най-великия труд
на най-великия учен на нашето време.“

И си казах: "Защо не е могъл
да го завърши? Какво е толкова трудно?

Като всеки проблем с домашното, нали?
Защо не е попитал майка си?
Защо не е могъл да завърши този проблем?

И така, като осемгодишен, реших
да открия какъв е този проблем?

Години по-късно започнах да осъзнавам,
че това е била теорията на всичко
– Единната теория на полето.

Едно уравнение, което би обобщило
всички физични сили във вселената.

Едно уравнение като e = mc^2.
Това уравнение е дълго един сантиметър

и това уравнение отключва
една тайна на звездите.

Защо светят звездите? Защо сияе галактиката?

Защо имаме енергия на Земята?

Но тогава ми се случи и
друго нещо докато бях на осем.

Зарибих се по съботните сутрешни
ТВ предавания. По специално „Флаш Гордън“.

И аз бях пристрастен. Всяка събота
сутрин гледах предавания за
извънземни от космическото пространство,

космически кораби, лазерни оръжия, невидими
щитове, градове в небето... Това беше за мен.

Но след няколко години
започнах да забелязвам нещо.

Първо започнах да забелязвам, че...
Ами, нямах руса коса и сини очи,

нямах мускули като Флаш Гордън, но учените
бяха тези, които вършеха цялата работа.

По конкретно, един физик.

Той беше този, който откри лазерния
пистолет, космическите кораби.

Той беше този, който създаде невидимия щит.

И тогава осъзнах нещо друго
– ако искаш да разбереш бъдещето

трябва да разбереш физиката.

Физиката е в основата
на всичко – джаджите, магиите,

всички чудеса на технологичната епоха,
всички те могат да бъдат проследени

до работата на някой физик.

По-голямата част от научната фантастика
е в рамките на законите на физиката,

но може би възможно в рамките на сто години.

Когато имаме невъзможност за нещо, това
може да отнеме хиляда години или повече.

Това включва пътуване във времето,
светлинни двигатели, високи измерения,

портали през пространството
и времето, бели дупки или чревояди.

Ако се срещнете с
прапрародителите си от 1900 г.,

тогава те са били фермери.

Не са живели много след
като навършат 40, средно.

Комуникациите на далечни разстояния
през 1900 г. били да крещиш на съседа си

и ако имат възможността да ви видят сега

и айпадове и айфони, сателити,
GPS и лазерни лъчове,

как ли биха гледали на вас?

Биха гледали на вас
като магьосник или вълшебник.

Обаче ако ние можем да се срещнем
с нашите правнуци през 2100 г.

как бихме гледали на тях?

Ще гледаме на тях като на
богове от гръцката митология.

Зевс е могъл да контролира обекти
около себе си само с мисълта си,

да дава живот на обекти само с мисълта си,

а да бъдеш гръцки бог е голямо перчене.

Венера е имала перфектно тяло, вечно тяло,

а днес ние започнахме да разгадаваме
генетиката на молекулно
ниво на процеса на остаряване.

След това Аполо, той имал колесница,
с която можел да се вози из небесата.

Накрая и ние ще имаме тази летяща кола, която
винаги сме искали в гаража си до 2100 г.

Ще притежаваме силата на боговете.

Ще перифразирам Артър Чарлс Кларк:

„Всяка достатъчно напреднала технология
е неразличима от божественото.“

И така, нека да започнем с нашата история.

Историята на физиката е историята
на съвременната цивилизация.

Преди Исак Нютон, преди Галилео

ние сме били заобиколени
от загадъчни суеверия.

Хората вярвали в най-различни
видове духове и демони.

Какво карало планетите да се движат?

Защо някои неща взаимодействат
с други? Това било загадка.

Назад в средновековието, например,

хората чели работите на Аристотел,
а Аристотел задал въпроса:

„Защо обектите се движат към Земята?“

И това, било защото, казал той, „обектите
копнеели да се обединят със Земята.“

А защо обектите намалят
скоростта си, когато ги задвижите?

„Движещите се обекти намалят
скоростта си, защото се уморяват.“

Това били работите на Аристотел, които имали
влияние почти 2000 години до началото на
съвременната физика с Галилео и Исак Нютон.

(МУЗИКА)

Когато древните поглеждали към небето,
то било изпълнено с неизвестности и чудеса.

И през 1066 г., най-важната
дата в британския календар,

имало една комета, комета, която
прелетяла над бойното поле при Хейстингс.

Тя уплашила войските на крал Харолд
и един млад мъж от Нормандия

нахлул в Англия и победил
крал Харолд в битката при Хейстингс,

създавайки съвременната британска монархия.

Но въпросът бил: от къде дошла кометата?

Каква била тази комета, която
загадъчно проправила пътя
за идването на британската монархия?

Ами, вярвате или не, тази същата
комета, съвсем същата комета

дала началото на британската монархия,

прелетяла над Лондон още веднъж през 1682 г.

Този път всеки си задавал въпроса:
от къде идват кометите?

Дали те не предвещават смъртта на краля?

Защо имаме пратеници от небесата?

Един човек се осмелил
да проникне в тайните на кометите

и това бил Исак Нютон.

Всъщност, когато Исак Нютон бил
само на 23 години, се натъкнал
на всеобщата сила на гравитацията.

Според една история, той се разхождал
в имението си в Уилсторп
и видял падането на една ябълка.

И тогава Исак Нютон видял Луната.

Тогава той си задал ключовия въпрос, който
помогнал за разкриването на небесата:

„Ако ябълките падат, Луната също ли пада?“

И отговорът бил: Да.

Този отговор опровергал хиляди години загадки
и спекулации относно движенията на небето.

Луната пада свободно също както една ябълка.

Луната постоянно пада по посока Земята.

Тя не се сблъсква с нея, защото
се върти около нея и Земята е кръгла,

но тя е под въздействието на
една сила – силата на гравитацията.

Веднага Нютон се опитал да
извърши математическите изчисления.

Той осъзнал, че математиката от 1600-те не
била достатъчна, за да изчисли движението

на падащата Луна.

Тогава какво направил Исак Нютон?

Когато той бил на 23 не само че
се натъкнал на силата на гравитацията,

но той също създал математическия анализ.

Дори той създал математическия анализ
до такава степен, до която вие
я учите, когато сте първокурсници в колежа.

А защо той създал математическия анализ?

За да изчисли движението на падащата Луна.

Математиката от епохата тогава
била неспособна да изчисли

траекториите на обектите движещи се
в силово поле с обратна пропорционалност.

Именно това сторил Исак Нютон,
той разбрал движението на Луната,

и тогава осъзнал, че ако разбере Луната,

той също така разбира движението
на планетите в Слънчевата система.

Исак Нютон създал и един нов телескоп.

Това бил рефлекторния телескоп и
той проследил движението на тази комета.

Оказало се, че всеки говорел
за кометата, включително доста богатия
англичанин на име Едмунд Халей.

И така богатия търговец Едмунд Халей
решил да пътува до Кеймбридж,

за да разговаря с видния
английски учен сър Исак Нютон.

Едмунд Халей попитал Нютон:
„Какво ще кажеш за тази комета?

Никой не разбира кометите, те са загадка.

Пленявали са хората в продължение
на векове, хилядолетия... Какво мислиш ти?“

Тогава, перифразирам,
Исак Нютон казал нещо такова.

Той казал: „О, това е лесно. Тази комета
се движи в идеална елипса. Движи се в
силово поле с обратна пропорционалност.

Проследявам ги всеки ден с моя рефлекторен
телескоп и поведението на тази комета

потвърждава с точност моите изчисления.“

Разбира се не знаем каква е била реакцията
на Едмунд Халей, но ще перифразирам.

Би трябвало да е казал нещо такова: „За Бога,
човече, защо не публикуваш най-великия труд

в цялата научна история?

Ако това е вярно, ти си дешифрирал
тайната на звездите, тайната на небесата.

Никой не разбира откъде идват кометите!“

Тогава Нютон отговорил и казал: „О, ами,
струва прекалено много. Аз не съм богат човек.

Ще ми струва прекалено много да обобщя
математическия анализ, който съм измислил
и да изчисля движението на звездите.“

И тогава Халей вероятно е казал така:
„Господин Нютон, аз съм много богат човек.

Натрупал съм богатството си в търговията.
Аз ще платя за публикуването на най-великия
научен труд, на какъвто и да е език.“

Именно "Principia", принципите
– "Математическите принципи"
управлявали небесата.

Вярвате или не, това
вероятно е най-важния труд

написан някога от човешко същество за стотиците
хиляди години откакто е еволюирал от Африка.

Разберете, че тази книга е поставила
началото на физиката на вселената.

Сили, които контролират движението
на планетите; сили, които могат да бъдат
пресметнати; сили, които управляват

движението на гюлета, ракети, камъни – всичко,
което се движи според Закона за движението

и математическия анализ на сър Исак Нютон.

Дори днес, когато изстрелваме нашите космически
сонди, ние не използваме уравненията на Айнщайн,

те се прилагат само когато доближите скоростта
на светлината или сте близо до черна дупка.

Ние използваме Нютоновия
Закон за гравитацията.

Те са толкова прецизни, че
когато сме изпратили космическа
сонда покрай пръстените на Сатурн

сме използвали съвсем същите уравнения,
които Исак Нютон е обяснил през 1600-те.

Затова и имаме способността да разкрием
тайните на Слънчевата система –

благодарение на Закона
за движението на Исак Нютон.

Това, което направил Нютон не било само,
че задвижил изчислението на планетите,

той също задвижил и механиката.

Машините днес работят според
добре определени закони.

Трите закона за движението на Нютон:
първият закон гласи, че обекти
в движение остават в движение завинаги

освен ако не взаимодейства с външна сила.

Виждаме това на ледената пързалка.

Удряте шайбата и тя продължава докрай завинаги,
освен ако не взаимодейства с външна сила.

Това е различно от закона
за движението на Аристотел.

Аристотел казал: „Движещите се обекти
накрая спират, защото се уморяват.“

Втория закон за движението гласи:
„Силата е равна на масата по ускорението.“

И това уравнение прави
възможна Индустриалната революция.

Парни двигатели, локомотиви, фабрики,
машини, всички те вследствие на механиката

задвижена от втория закон за
движението на Исак Нютон – “Силата
е равна на масата по ускорението.“

След това Нютон имал и трети закон
за движението: „За всяко действие
съществува равно противодействие.“

Това е закона на ракетите.

Това е и причината да имаме ракети, които
могат да летят в космическото пространство.

Урокът тук е когато учените разкрили
първата сила във вселената, гравитацията,

това задвижило Индустриалната
революция – революция, която свалила
европейските крале и кралици,

която изместила феодализма,
водеща към модерната епоха.

Всичко това, защото един 23 годишен
джентълмен погледнал нагоре и
си задал въпроса: „Луната също ли пада?“

Когато бях дете, израствайки в Калифорния,
виждах снимки на Емпайър Стейт Билдинг

и си казвах: „Как е възможно
да построят толкова голяма сграда
и да не знаят, че тя ще падне?“

Защо не пада? Те не са построявали
пробен модел на цялото нещо.

Не можеш да имаш една Емпайър
Стейт Билдинг, толкова голяма,
за да я тестваш дали ще падне или не.

Как са знаели предварително,
че тези сграда няма да падне?

И отговорът е:
Законът за движението на Нютон.

Всъщност, днес аз преподавам
Законите за движението на Нютон и
в действителност можеш да пресметнеш

силата на всяка една тухла
в Емпайър Стейт Билдинг.

Използвайки втория закон за движението на
Нютон: „Силата е равна на масата по ускорението.“

Когато Нютон разкрил силата на
гравитацията, това била първата сила.

Сега нека погледнем към втората сила –

една дори по-голяма сила, която е
засегнала всеки аспект от живота ни.

И това е електромагнитната сила.

Откакто хората видели мълнии
да осветяват небето; откакто те са се
ужасявали от звука на гръмотевицата,

са се питали: „Дали боговете хвърлят мълнии
и създават гръмотевиците? Ядосани ли са ни?

Учените започнали да осъзнават, че мълниите
и гръмотевиците могат да се копират и на земята,

че ние в действителност можем да създадем
минимълнии използвайки електричество.

Но чак до 1800-те най-накрая сме
започнали да разкриваме втората голяма
сила, която управлява вселената –

електромагнитната сила.

Майкъл Фарадей ще даде коледни лекции в Лондон,
пленявайки всеки, от възрастни до деца,

и ще демонстрира невероятните
свойства на електричеството.

Някои хора, например, задали простия въпрос:
„Ако сте в кола или самолет и ви удари мълния,

защо всеки не бива ударен
от ток, защо не умират всички?“

Е, Фарадей отговорил на въпроса.

Той създал клетка.

Влязъл в тази стоманена клетка, наелектризирал
я и той изобщо не бил ударен от ток.

Това се нарича клетка на Фарадей и всеки
път, когато влезете в метална постройка,
вие сте защитени от този метален обект.

Това, което сторил Майкъл Фарадей
било, че спомогнал за разгръщането
на втората велика революция

с нещо наречено Закон на Фарадей.

Движеща се жица в магнитно поле задвижва
електроните си, създавайки електрически ток.

Тази проста идея, отприщила електрическата
революция и затова имаме
хидроелектрически генератори,

язовири, които могат да произвеждат
огромни количества енергия, затова хората
построяват атомни електроцентрали,

затова имаме електричество
в стаята в този момент.

В много малък мащаб,
използвате това във велосипеда си.

Когато поставите лампа на велосипеда си,
въртенето на колелото завърта магнит.

Тогава магнита задвижва електрони
по проводник и затова светва
електричество в лампата на велосипеда ви.

С други думи, електричеството и
магнетизма били обединени в една сила.

Някога сме мислели, че електричеството
и магнетизма били отделни.

Сега знаем, че всъщност
те са една и съща сила.

И така, ако един движещ се магнит
може да създаде електрическо поле,

това означава, че движещото се електрическо
поле може да създаде магнитно поле.

Но ако те могат да се създават едно друго,
защо да не могат да трептят и създават вълни

така, че движещи се електрични
полета да създават магнитни полета,
създавайки електрични полета,

създавайки магнитни полета
до безкрайност, образувайки вълна?

Ами, около времето на Американската
гражданска война, един математически
физик, Джеймс Кларк Максуел,

използвайки работата на Фарадей,
пресметнал честотата на тази вълна.

В едно от най-великите научни постижения
на всички времена Джеймс Кларк Максуел
изчислил честотата на тази вълна

и открил, че тя била честотата на светлината.

И тогава той направил невероятното откритие.

Това е светлина.

Това представлява светлината.

Тя не се движи със скоростта на електричеството
случайно, това е самата светлина.

И уравненията били записани
от Джеймс Кларк Максуел.

За жалост, самия Майкъл Фарадей
формално нямал образованието.

Той не можел да приложи
математически собствената си работа.

Джеймс Кларк Максуел бил
теоретичен физик, също както и аз.

Той написал математическата
физика на трептенията на
електрическите и магнитните полета

и те се наричат уравнения на Максуел.

Тези уравнения трябва да бъдат
запомнени от всеки специализиращ физика.

Не може да получите докторска степен,
без да запомните тези уравнения.

Всеки инженер, който се занимава с радари
и радио трябва да запомни тези уравнения.

И така, ако отидете в Бъркли, където
аз взех моята докторска степен, може
да си закупите тениска с надпис:

„В началото Бог казал: четириизмерната
дивергенция на един антисиметричен тензор на
втора степен е равна на 0, и беше светлина.“

Дами и господа, това
е уравнението за светлината.

Последствията от електромагнитната
революция са засегнали всеки един от нас.

Това е снимка на Земята от космоса.

Погледнете я!

Европа е електризиран! Можем
да видим плодовете от всичките
ни усилия да създадем електричество,

което да изпълни с енергия
живота ни, с една снимка –
като погледнем Земята от космоса.

Нека сега поговорим за това как работата
на Фарадей и Максуел засяга и вашия живот.

Това е Интернет. Интернетът е един естествен
страничен продукт на електромагнитната сила

и може да видите, че там,
където има Интернет има просперитет,

има наука, има развлечение,
има икономическа активност.

Там, където няма Интернет има бедност.

А в бъдещето Интернетът ще бъде
умален и ще бъде поставен в очилата ви.

Очилата ви ще разпознават хората
и ще показват биографията им до тяхното
изображение докато разговаряте с тях,

а когато те говорят на китайски с вас,
очилата ви ще го превеждат на английски

и ще изписват субтитри
точно под тяхното изображение.

Така в бъдещето ще знаете с кого точно
разговаряте без дори да го заговаряте,

а това означава, че на коктейл,
ако си търсите работа, но
не знаете кои са важните клечки,

в бъдещето ви ще знаете
на кого да се подмажете.

В бъдещето чиповете ще струват само
едно пени, защото можем да произвеждаме
все по-тънки и по-тънки транзистори.

Ще притежавате електромагнитната
сила на Фарадей вътре в тялото си.

Това е хапче. В него има чип.

Чипът е по-малък от хапче аспирин.

То също има и камера и магнит.

Когато го глътнете магнитът
направлява камерата снимаща
стомаха ви, вътрешностите ви...

Защото всички знаем от какво
най-много се страхува мъжът
на средна възраст – колоноскопия.

А това дава ново значение
на израза: "Intel Inside."

Сега, нека да поговорим за следващите
големи сили, които управляват вселената.

Говорихме за гравитацията, която ни позволява
да калкулираме движението на планетите.

механиката създадена от Нютон помогнала
за разгръщането на Индустриалната революция.

Майкъл Фарадей работил върху
електромагнитната сила, която ни
дарила с чудесата на електрическата епоха.

Нека сега поговорим за
ядрената епоха, звездите и Слънцето.

Хората са били омаяни от Слънцето.

Аполо бил бог, който препускал из небесата
със своята пламтяща колесница... Но хей,

когато пресметнете колко дълго
въглища или петрол биха горели

ще осъзнаете, че е само след
няколкостотин години Слънцето би изгоряло.

Какво е способно да издържи милиарди години?

Трябва да съществува нова сила

– ядрена сила.

Айнщайн и други помогнали за
разкриването на тайната на звездите.

Ядрената сила бива два вида: слаба и силна.

Слабата ядрена сила
овладява радиоактивния разпад.

Силната ядрена сила е една
от най-силните сили в цялата вселена.

Толкова е силна, че държи протоните
ни един до друг от самото създаване,
с началото на времето.

Уравнението, което допуска освобождаването на
енергия е популярното уравнение на Айнщайн:

E е равно на m по c на квадрат.

Това, което ни показва Айнщайн е, че колкото
по-бързо се движите, толкова по-тежък ставате.

Така, вашето тегло не е константа.

Когато се движите много бързо
ставате по-тежък – нещо, което
ние измерваме всеки ден в лабораторията.

Това означава, че енергията от движението
се превръща в маса – защото ставате по-тежки.

Сега слушайте внимателно. Колкото по-бързо
се движите, толкова по-тежки ставате,

което означава, че енергията от движението E
се превръща в M, вашата маса, а отношението

между E и M е много проста, отнема
една секунда да я запишете на лист хартия,

то е точно e=mc^2.

И така ядрената сила помогнала
да се обясни тайната на Слънцето, но
също така създала и кутията на Пандора,

защото вътре в ядрото на атома има частици,

а когато разбиете тези
частици, какво получавате?

Още частици. А когато разбиете
и тях, какво получавате?

Още частици. Всъщност ние сме
залети със субатомни частици,
стотици, хиляди субатомни частици,

всеки път, когато разбиваме атомите.

Ние разбиваме атомите с нещо наречено
атомни разбивачи или ускорител на частици.

Аз създадох моя първи ускорител
на частици, когато бях в гимназия.

Когато бях в гимназия отидох
при майка ми един ден и казах:
„Мамо, ще ми разрешиш ли да изградя

един 2,3 милиона електронволта бетатрон
ускорител на частици в гаража?“

И майка ми каза: „Разбира се, защо не?
И не забравяй да изхвърлиш боклука.“

Отидох в Уестингхаус, а бях дете в гимназия,
и попитах за 180 кг стоманен трансформатор.

Попитах за 35 км медна жица,
защото исках да създам

6 киловата, 10 000 гауса магнитно поле,
за да захраня моя ускорител на частици.

С 35 км медна жица, как можеш да я намотаеш?

Затова го направихме на
футболното игрище в гимназията.

Поставих 35 км медна жица на гредата, подадох
я на майка ми, тя отиде на 50 ярдовата линия,

разплитайки макарата с жицата.

Тя я даде на баща ми, който
тогава отиде до гредата на вратата

и така обвихме 35 км медна жица
на футболното игрище в гимназията.

Най-накрая моя ускорител на частици бе готов.

Консумираше 6 киловата – това е
всяка една единица мощност, която
моята къща можеше да предложи.

Запуших си ушите, затворих си очите, включих
снабдяването и чух един огромен пукащ звук

от 6 киловата мощност
нахлуващи през моя кондензатор.

И тогава чух поп-поп-поп звук изгаряйки
всеки един прекъсвач в къщата.

Цялата къща потъна в мрак.

Горката ми майка, всеки път, когато
се прибираше у дома, тя виждаше
светлините да примигат и угасват.

И вероятно се е чудела: „Защо не може
да имам син, който да играе бейзбол.
Защо не се научи на баскетбол?

И за Бога, защо не си намери
някое свястно японско момиче?“

„Защо трябва да изгражда
тези машини в гаража?“

Е, тези машини изградени в гаража ми са
в полезрението на един физик, Едуард Телер,
бащата на водородната бомба.

И той уреди стипендията ми в Харвард
и моята кариера получи добър тласък.

Той знаеше точно какво правех.

Не се налагаше да му обяснявам,
че експериментирах с антиматерия.

Аз създавах антиелектрони в гаража на
майка си и използвах атомни ускорители,
за да създам накрая лъчи от антиматерия.

Антиматерията е обратното на материята.
Тя притежава противоположен заряд.

Така един електрон има отрицателен заряд.

Позитрона, или антиелектрона,
има положителен заряд.

Това означава, че можеш
да създадеш антимолекули и антиатоми.

Антиводорода е създаден в CERN извън Женева,
Швейцария и също във Фермилаб извън Чикаго,

където имат антиелектрони
обикалящи около антипротони.

А в Брукхейвънската национална
лаборатория в Лонг Айлънд съвсем
наскоро бе засечен антихелий.

За да създадем антихелий трябват
два антипротона и два антинеутрона.

За всяко парче материя съществува копие,
което е създадено от антиматерия.

И когато, между другото, тези двете
се сблъскат се освобождава най-големия
източник на енергия във вселената.

Това е 100% превръщане на материята в
енергия от уравнението на Айнщайн – e=mc^2

Вътре в ядрото на атома имаме частици
на частици, когато ги разбиваме.

През 1950-те сме били залети
със субатомни частици.

Дори Дж. Робърт Опенхаймер, бащата на
атомната бомба, веднъж направил изказване.

Той заявил, че „Нобеловата награда за
физика трябва да отиде при физика,
който тази година не е открил нова частица“.

Ето колко много частици са били откривани.

Нека да поговорим за зоопарка на частиците.

Сега ние физиците сме открили
стотици, хиляди субатомни частици

и сме успели да ги съединим като пъзел.

Нарича се стандартен модел.

Той има 36 кварки, 19 свободни
параметъра, 3 поколения кварки,
без някаква смислена причина,

но това е най-фундаменталната основа
на реалността, която ние физиците
сме могли да изградим.

Милиарди долари, 20 Нобелови награди са
отишли за изграждането на стандартния модел

и тя е най-грозната теория
позната на науката, но работи.

Едно парче липсва, а това
липсващо парче се нарича Хигс бозон.

Очакваме да го открием. Искаме да създадем
една по-висша версия на тази теория.

И ние смятаме, че тази
теория е струнната теория.

Теорията на струните се базира върху простата
идея, че всички четири сили във вселената –

гравитацията, електромагнитната сила
и двете ядрени сили, могат
да бъдат разглеждани като музика.

Музика от дребни малки ластици.

И ако имах един супермикроскоп и
можех да погледна в сърцето
на електрона, какво щях да видя?

Щях да видя един вибриращ ластик, който
ако го дръпна се превръща в неутрино.

Ако го дръпна отново ще се превърне в кварк.

Дръпвам го отново и се
превръща в Янг-Милс частица.

Всъщност ако го дръпна достатъчно пъти
ще получа хиляди субатомни частици,

търпеливо каталогизирани от физиците.

Ние смятаме, че теорията
на струните е теорията на всичко.

Оказва се, че теорията на струните може
да се обобщи в едно уравнение дълго
около 2-3 см – това е моето уравнение.

Нарича се теория на струнните
полета и как ще я тестваме?

Ние изграждаме машина – най-голямата
научна машина построявана някога
в историята на човешкия род,

извън Женева, Швейцария.

Това е големия адронен ускорител.

Ние смятаме, че Хигс бозона ще бъде
създаден от големия адронен ускорител.

Една тръба с окръжност 27 км с два
лъча протони обикалящи в обратни посоки,

тогава се сблъскват един в друг, създавайки
дъжд от частици и сред тези частици

се надяваме да открием
Хигс бозона, но не само това.

Надяваме се да открием
частици дори отвъд Хигс бозона.

Следващия поредица от частици
отвъд Хигс бозона са счастици.

Следващия слой от пъзела се нарича
счастици или суперсиметрични партньори

– нищо друго, освен по-високи вибрации,
по-високи музикални ноти от вибрираща струна.

И какво друго можем да направим?

Можем също да разкрием
тайните на Големия взрив.

Виждате ли, уравненията на Айнщайн
стигат до мига на големия взрив
и центъра на черна дупка.

Двете най-интересни места във
вселената са отвъд нашия обсег
използвайки уравненията на Айнщайн.

Нуждаем се от по-висша теория
и тук идва теорията на струните.

Струнната теория ни отвежда преди
големия взрив, преди самото начало.

А какво казва струнната теория?

Тя твърди, че съществуват няколко вселени.

От къде е дошъл големия взрив?

Уравненията на Айнщайн ни дават
завладяващата картина, че ние сме
като насекоми върху сапунен мехур –

един гигантски сапунен мехур, разширяващ се
и сме залепнали като мухи върху мухоловка,
не можем да избягаме от сапунения мехур.

Това се нарича теорията за Големия взрив.

Теорията на струните твърди, че трябва
да има и други мехури там някъде.

Във вселена с няколко мехура,
когато две вселени се сблъскват,

това може да оформи друга вселена.

Когато една вселена се разделя на две,
може да създаде две вселени и това,
смятаме ние, е Големия взрив.

Големия взрив е предизвикан или
от сблъсъка между две вселени или
от разделянето на вселени.

Ако съществуват други измерения,
ако съществуват други вселени,
можем ли да отидем между вселените?

Това, разбира се, е доста трудно.

Все пак „Алиса в Страната на чудесата“
ни дава възможността, че

може би един ден ще създадем
коридор между вселените.

Това е бяла дупка.

Представете си, че вземата лист
хартия и поставяте две точки на него.

Най-краткото разстояние
межди две точки е права линия,

но ако може да прегъна този лист хартия,
тогава вероятно мога да създам пряк път,

пряк път през пространство
и време наречено бяла дупка.

Това е едно действително решение
от уравненията на Айнщайн.

Можем да видим това в теорията на струните.

Въпросът е колко практично е
да се премине през едно от тези неща?

Не знаем. Всъщност съществува
дебат сред физиците днес –

Стивън Хокинг, много физици влизат в играта,

опитвайки се да разберат дали е физически
възможно да се премине през бяла дупка.

Защото ако можеше тогава ще можем
да използваме това като машина на времето.

След като теорията на струните е теория
на всичко, тя също е и теория на времето,

а машините на времето се
допускат от уравненията на Айнщайн,

но да изградиш една е изключително трудно.

Много повече енергия е нужна от
един обикновен DeLorean с плутоний.

След трилиони години вселената
ще стане ужасно студена.

Ние смятаме, че вселената се е
насочила към едно голямо замръзване.

Всички звезди ще угаснат.
Звездите ще спрат да блещукат.

Вселената ще стане толкова
голяма, че ще бъде студена.

В този момент всякакъв разумен
живот във вселената би умрял.

Законите на физиката са смъртна
гаранция за всеки разумен живот.

Има само един начин да се
избяга от смъртта на вселената

и това е: да напуснем вселената.

Сега, разбира се, навлизаме в
сферата на научната фантастика,
но поне днес имаме уравнения –

уравненията на теорията на струните,
които ще ни позволят да изчислим дали
е възможно да минем през бяла дупка,

за да отидем в друга вселена, където е по-топло
и вероятно ще можем да започнем отначало.

Ако трябва да обобщим напредъка на
физиката през последните десет хиляди години

то той би бил природните закони
дестилирани в четири основни сили:

гравитация, електричество и
магнетизъм, и двете ядрени сили.

Но тогава въпроса е:
съществува ли пета сила –

сила отвъд силите, които
можем да измерим в лабораториите?

И, вярвате или не, има физици, които всъщност
доста старателно са търсели пета сила.

Някои хора мислят, че
може бие е физически феномен.

Може би е телепатия, може би е нещо
наречено пси сила, може би е силата
на ума, може би съзнанието.

Аз съм физик. Ние вярваме в проверяването
на теориите, за да се уверим, че са

устойчиви и възпроизводими.

Искаме да се уверим, че вашата
теория работи всеки път без изключение

и ако вашата теория се провали
един път, тя е грешна.

С други думи, теорията на Айнщайн трябва
да работи всеки път без изключение.

Ако се докаже веднъж теорията на
Айнщайн, че греши, цялата теория е грешна.

До сега можем да възпроизведем
тези четири физически теории,

но една пета теория не може
да бъде възпроизведена, търсели сме я.

Някои хора смятат, че може би петата
сила може да е на близко разстояние.
Не върху ядрото върху атома,

а варираща върху няколко крачки.

И не можем да открием никаква.

През последните десет години, ние физиците,
сме открили един нов енергиен източник

по-голям от самата
галактика – тъмна енергия.

Разберете, че в нашата вселена
днес 73% от нея, материя и енергия,

73% е под формата на тъмна
енергия – енергията на нищото.

Именно това раздалечава галактиките
по-далеч и по-далеч една от друга.

Това е енергията на самия голям взрив.

Децата задават въпроса: „Ако
вселената е експлодирала, тогава
какво я е накарало да експлодира?“

И отговорът е: тъмна енергия.

73% от енергията във
вселената е тъмна енергия.

23% е тъмна материя. Тъмната
материя е невидима материя.

Ако я държа в ръката си тя ще мине през нея.

Тя придържа галактиките заедно.
23% от вселената е тъмна материя.

Звездите, съставни от водород и
хелий представляват 4% от вселената.

Тогава какво да кажем за нас? Ние,
висшия елемент, създадени от кислород,
въглерод, азот, волфрам и желязо.

Ние изпълваме 0.03% от вселената.

С други думи, ние сме изключението.

Вселената главно е съставена от
тъмна енергия. Вселената главно
е създадена от тъмна материя,

заливайки звездите, заливайки
галактиките, на практика.

Сега, какво е тъмната материя,
която съставя 23% от вселената?

Никой не знае. Теорията на струните ни
дава ключ, но няма окончателен отговор.

С други думи, вие млади,
амбициозни физици сред зрителите,

вие може би сега си казвате:
„Защо да навлизам във физиката,

след като вие вече имате
кандидат за Единната теория, нали?“

Просто разберете, че всеки
един учебник по физика е грешен.

Всеки един учебник по физика на
Земята твърди, че вселената главно
се състои от атоми, нали така?

Ето го, вселената
главно е изградена от атоми.

Грешно!

През последните десет години
стигнахме до разбирането, че по-голяма
част от вселената е тъмна.

Има цял един рафт с Нобелови
награди за младите хора,

които могат да разкрият тайните на
тъмната материя и тъмната енергия.

Нека да ви дам един съвет, ако сте млад
физик, вероятно тъкмо завършвате гимназия.

Мечтаете да бъдете Айнщайн, мечтаете да
работите върху струнната теория и други подобни.

И тогава се сблъсквате
с физиката за първокурсници.

Нека бъда откровен.

Ние физиците скъсваме студентите
да учат елементарна физика

и сме малко или много насърчени
да го правим заради инженерната област.

Не искаме да обучаваме инженери,
които да изграждат падащи мостове.

Не искаме да създаваме инженери,
които изграждат падащи небостъргачи.

Има минимални познания, заради които
трябва да познавате законите на механиката.

Затова преди да може да работите със законите
на Айнщайн, се налага да поработите със
законите на триене и други механизми.

В последствие ние имаме много висок
стандарт на изпитване в елементарната физика.

Затова ако сте млад физик дипломиращ
се в гимназия с мечти в очите

и се срещате с физика за
първокурсници за първи път, внимавайте.

Ако минавате през тежки
моменти, така стоят нещата.

Започнах живота си с експериментална
физика, тогава отидох в Харвард
и тогава говорих с моя съветник,

един от най-великите експериментални
физици в света, професор Паунд,

и той ми каза, че може
би е време да се откажа.

Каза ми: „Твоите умения са много
по-добри за това, което обичаш най-много,

а това е теорията, математиката,
по-високите измерения.“

И аз осъзнах, че той вероятно е прав.

Това нещо във физиката, или изобщо науката,
което наистина ме интригува най-много

е да открия най-фундаменталните основи на
всичко, вместо да се опитвам да масажирам
някоя теория или да я правя по-красива,

защо да не открия как работи, какво я
кара да тиктака, и с това се занимавам аз.

Аз съм теоретичен физик.

Благодаря ви много.

превод:
Петър Петров