A kvantumtérelmélet minden idők legsikeresebb tudományos elmélete lehet, amely lenyűgöző pontossággal jósol kísérleti eredményeket, és előmozdítja a magasabb dimenziós matematika tanulmányozását. Ennek ellenére van okunk azt hinni, hogy hiányzik belőle valami. Steven Strogatz David Tonggal, a Cambridge-i Egyetem elméleti fizikusával beszélget, hogy feltárja ennek a rejtélyes elméletnek a nyitott kérdéseit.
Figyelj Apple Podcastok, Spotify, Google Podcastok, Fűzőgép, TuneIn vagy kedvenc podcast-alkalmazását, vagy megteheti onnan streamelni Quanta.
Másolat
Steven Strogatz (00:03): Steve Strogatz vagyok, és ez az A miért öröme, a quantum magazin podcastja, amely a matematika és a természettudomány mai legnagyobb megválaszolatlan kérdéseire vezet.
(00:12) Ha valaha is azon töprengett, hogy miből is vagyunk valójában, akkor valószínűleg azon kapta magát, hogy a felfedezések nyúlüregébe ment. Természetesen más élőlényekhez hasonlóan mi is sejtekből állunk. A sejtek pedig molekulákból, a molekulák pedig atomokból állnak. Áss még mélyebbre, és hamarosan az elektronok és kvarkok szintjén találod magad. Ezek azok a részecskék, amelyeket hagyományosan a sor végének, az anyag alapvető építőköveinek tekintettek.
(00:39) De ma már tudjuk, hogy ez az nem igazán így van. Ehelyett a fizikusok azt mondják nekünk, hogy a legmélyebb szinten minden titokzatos entitásokból, folyadékszerű anyagokból áll, amelyeket kvantummezőknek nevezünk. Ezek a láthatatlan mezők néha részecskékként, néha hullámként működnek. Kapcsolatba léphetnek egymással. Egy részük akár rajtunk keresztül is áramolhat. Az kvantumterek elmélete vitathatatlanul minden idők legsikeresebb tudományos elmélete. Egyes esetekben elképesztő 12 tizedesjegyig olyan előrejelzéseket ad, amelyek megegyeznek a kísérletekkel. Ráadásul a kvantumtérelmélet a tiszta matematika bizonyos kérdéseire is óriási fényt vet, különösen a négydimenziós alakzatok és még magasabb dimenziós terek tanulmányozása során. Ennek ellenére van okunk azt hinni, hogy a kvantumtérelméletből hiányzik valami. Úgy tűnik matematikailag hiányos, sok megválaszolatlan kérdést hagyva nekünk.
(01:38) Professzor úr csatlakozik hozzám, hogy megvitassuk mindezt David Tong. David a Cambridge-i Egyetem elméleti fizikusa. Szakterülete a kvantumtérelmélet, emellett kivételesen tehetséges tanárként és magyarázóként is ismert. Számos kitüntetése mellett 2008-ban megkapta az Adams-díjat, amely az egyik legrangosabb kitüntetés, amelyet a Cambridge-i Egyetem adományoz. Emellett Simons Investigator, a Simons Foundation kitüntetése tudósoknak és matematikusoknak az alapvető kérdések tanulmányozására. A Simons Alapítvány is finanszírozza ezt a podcastot. David, nagyon köszönjük, hogy ma csatlakoztál hozzánk.
David Tong (02:15): Szia, Steve. Köszönöm szépen, hogy nálam lehetek.
Strogatz: Örülök, hogy lehetőségem van beszélni veled. Örömmel olvastam előadásait az interneten, és néztem néhány fantasztikus előadását a YouTube-on. Szóval ez egy remek csemege. Kezdjük az alapokkal. Ma a mezőkről fogunk beszélni. Mondd el, kitől származnak. Általában Michael Faraday kapja az elismerést. Mi volt az ötlete? És mit fedezett fel?
Tong (02:37): Minden visszanyúlik Michael Faraday. Faraday minden idők egyik nagy kísérleti fizikusa volt, nagyon is kísérleti fizikus volt, nem teoretikus. 14 évesen otthagyta az iskolát. Lényegében nem tudott matematikát. És mégis csodálatos módon felépítette ezt az intuíciót az univerzum működéséhez. Ez azt jelentette, hogy valóban ő tette az egyik legfontosabb hozzájárulást az elméleti fizikához. Körülbelül 25 éven keresztül az elektromosság és a mágnesesség gondolataival játszott. Mágneseket kapott, és rézhuzalt tekert rájuk. Megtett néhány meglehetősen fontos dolgot, például felfedezte az elektromágneses indukciót és feltalálta az elektromos motort.
(03:19) És körülbelül 20 év után azt a nagyon merész javaslatot tette, hogy azok a képek, amelyeket a fejében készített, hogy elmagyarázzák a dolgok működését, valójában a helyes leírása az univerzumnak, amelyben élünk.
(03:33) Hadd mondjak egy példát. Ha veszel néhány rúdmágnest, és összenyomod őket úgy, hogy a két északi pólus közeledjen egymáshoz – ez egy kísérlet, amelyet mindannyian elvégeztünk. És ahogy összenyomod ezeket a mágneseket, érzed ezt a szivacsos erőt, amely szétlöki őket. Faraday azt a nagyon merész javaslatot tette, hogy valójában van valami a mágnesek között. Lenyűgöző, mert ha ránézel a mágnesekre, ott csak vékony a levegő, nyilvánvalóan nincs ott semmi. De Faraday azt mondta, hogy van ott valami, ott van az, amit ma mágneses mezőnek hívunk, ő pedig erővonalnak nevezte. És hogy ez a mágneses tér olyan valóságos volt, mint maguk a mágnesek.
(04:11) Tehát ez egy nagyon újfajta gondolkodásmód volt az univerzumról, amelyben élünk. Azt javasolta, hogy nem csak részecskék vannak az univerzumban, hanem van egy másik típusú objektum is, egy egészen más típusú objektum. , egy mező, amely a térben mindenhol egyszerre létezik. Azt mondta, mai nyelven azt mondanánk, hogy az univerzum minden egyes pontján két vektor, két nyíl van. És ezek a vektorok megmondják nekünk az elektromos és a mágneses tér irányát és nagyságát.
(04:43) Így hagyta ránk ezt a képet az univerzumról, amelyben az a kettősség van, hogy két nagyon-nagyon különböző objektum van. Vannak részecskék, amelyek elektromos és mágneses teret hoznak létre. Aztán ezek az elektromos és mágneses mezők maguk is hullámzanak és fejlődnek, és viszont megmondják a részecskéknek, hogyan mozogjanak. Tehát van ez a fajta bonyolult tánc a részecskék és a mezők között. És valóban, az ő nagy hozzájárulása az volt, hogy kimondja, hogy ezek a mezők valóságosak, valójában olyan valóságosak, mint a részecskék.
Strogatz (05:12): Akkor hogyan változott meg a mező fogalma, miután felfedezték a kvantummechanikát?
Tong (05:18): Tehát mire a kvantummechanika megjelent, most 1925 volt. És van egy ilyen sajátos világnézetünk. Tehát tudjuk, hogy vannak elektromos és mágneses mezők. És tudjuk, hogy ezeknek az elektromágneses mezőknek a hullámait fénynek nevezzük. De emellett a kvantumforradalom miatt tudjuk, hogy maga a fény részecskékből, fotonokból áll.
(05:41) És így felmerül egy kérdés, hogy hogyan kell elképzelni ezt a kapcsolatot egyrészt a mezők és másrészt a fotonok között. És azt hiszem, ennek két logikai lehetősége van. Lehetséges, hogy az elektromos és mágneses mezőket sok-sok fotonból állónak kell tekintenie, inkább úgy, mintha egy folyadék sok-sok atomból állna. úgy gondolják, hogy az atomok az alapvető objektumok. Vagy fordítva, lehet, hogy a mezők az alapvető dolgok. A fotonok pedig a mezők kis hullámaiból származnak. Tehát ez volt a két logikus lehetőség.
(06:18) És a nagy fejlődés, nos, nagyjából 1927-ben kezdődik. De jó 20-30 évnek kell eltelnie, amíg ezt teljesen felértékelik. A nagy elismerés tehát az, hogy a mezők az igazán alapvetőek, hogy mindennek az elektromos és mágneses tér az alapja. És az elektromos és mágneses mező kis hullámai kis energiakötegekké alakulnak, amelyeket aztán fotonoknak nevezünk a kvantummechanika hatására.
(06:44) És a csodálatos nagy lépés, az egyik nagy egyesítő lépés a fizika történetében, hogy megértjük, hogy ugyanez a történet az összes többi részecskére is vonatkozik. Azt, hogy az általunk elektronnak nevezett dolgok és azok, amelyeket kvarknak nevezünk, nem maguk az alapvető objektumok. Ehelyett az egész univerzumban elterjedt valami elektronmező, pontosan úgy, mint az elektromos és a mágneses mező. És az általunk elektronoknak nevezett részecskék ennek az elektronmezőnek a kis hullámai. És ugyanez igaz minden más részecskére, amelyet meg kell említeni. Van egy kvarkmező – valójában hat különböző kvarkmező van az univerzumban. Vannak neutrínó mezők, vannak mezők a gluonok és W bozonok. És valahányszor felfedezünk egy új részecskét, a legfrissebb a Higgs-bozon, tudjuk, hogy ehhez kapcsolódik egy mező, amely az alapját képezi, és a részecskék csak a mező hullámai.
Strogatz (07:33): Van-e olyan név, amit ehhez a gondolkodásmódhoz kellene társítanunk?
Tong (07:36): Van egy ember, és ő majdnem kitörölték a történelemkönyvekből, mert nagyon lelkes tagja volt a náci pártnak. És tagja volt a náci pártnak jóval azelőtt, hogy azt a náci párt tagjának nevezték volna. Pascal Jordannek hívják. És ő volt a kvantummechanika egyik alapítója. Az eredeti papírokon szerepelt Heisenberggel és másokkal. De valójában ő volt az az ember, aki először értékelte, hogy ha egy mezővel kezdjük, és alkalmazzuk a kvantummechanika szabályait, akkor a végén egy részecskét kapunk.
Strogatz (08:06): Oké, nagyon jó. Nos, említetted mindezt a különbözőséget – az elektronmezőt, a kvarkot, W és a Z bozonok és a többi. Meséljen egy kicsit a standard modellről, amelyről oly sokat hallunk.
Tong (08: 18): A standard modell is jelenlegi legjobb elméletünk az univerzumról ben élünk. Ez egy példa a kvantumtérelméletre. Lényegében az összes részecske, amit már felsoroltunk. Mindegyikhez tartozik egy mező. A Standard Modell pedig egy képlet, amely leírja, hogy ezek a mezők hogyan hatnak egymásra a többivel. A játékterek három erőtérből állnak. És attól függően, hogyan számolja meg a 12 anyagmezőt, olyan módon, amit elmagyarázok. Tehát a három erőtér az elektromosság és a mágnesesség – mivel tulajdonképpen nagyrészt Faraday miatt felismerjük, hogy az elektromos tér és a mágneses tér ugyanannak az éremnek a két oldala, így nem létezhet egyik a másik nélkül. Tehát mi, ezeket egynek számítjuk. Aztán van két nukleáris erőtér, az egyiket gluon mezőnek nevezik, ami az erős nukleáris erőhöz kapcsolódik. Ez tartja össze az atommagokat az atomokon belül, és a gyenge nukleáris erőhöz kapcsolódó többi mezőt. Úgy hívják őket W bozon vagy a Z bozonmezők. Tehát három erőterünk van.
[VIDEÓ BEHELYEZÉSE: A standard modell: A valaha volt legsikeresebb tudományos elmélet]
(09:20) És akkor van egy csomó anyagmezőnk, három négyes csoportban jönnek. A legismertebbek egy elektronmező, két kvarkmező, amelyek az up és a down kvarkhoz kapcsolódnak. A protonban van – ó, ember, remélem jól értjük – kettőt felfelé és lefelé, a neutronban pedig kettőt lefelé és egy felfelé, azt hiszem, ezt jól értem.
Strogatz (09:41): Akárhogy is becsaphatsz. Soha nem emlékszem.
Tong (09:43): Igen, de a hallgatók tudni fogják. Aztán egy neutrínó mező. Tehát ez a négy részecske gyűjteménye három erővel kölcsönhatásba lép. Aztán olyan okból, amit valójában nem értünk, az univerzum úgy döntött, hogy kétszer megismétli ezeket az anyagmezőket. Tehát van egy négy részecske második gyűjteménye, a müon, a furcsa a varázs és egy másik neutrínó. Valahogy kifogytunk a neutrínók jó nevéből, ezért csak müonneutrínónak hívjuk. És akkor kapsz még egy négyes gyűjteményt: a tau, a felső kvark, az alsó kvark és ismét egy tau-neutrínó. Tehát a természet ilyen módon ismétli önmagát. És senki sem tudja igazán, miért. Azt hiszem, ez továbbra is az egyik nagy rejtély. De az a 12 részecske gyűjteménye, amelyek három erővel kölcsönhatásba lépnek, a standard modellt alkotják.
(09:43) Ja, és kihagytam egyet. Akit kihagytam, az fontos. Ez a Higgs-bozon. A Higgs-bozon mindent összeköt.
Strogatz (10:37): Rendben, ez kínzó. Talán egy kicsit el kellene mondanunk, mit csinál a Higgs-bozon, milyen szerepet tölt be a Standard Modellben.
Tong (10:43): Valami egészen különlegeset csinál. Tömeget ad az összes többi részecskének. Szeretnék egy jó hasonlatot elmagyarázni, hogyan ad tömeget. Tudok rossz hasonlatot mondani, de ez tényleg rossz. A rossz analógia az, hogy ez a Higgs-mező az egész térben elterjedt, ez igaz állítás. És a rossz analógia az, hogy kicsit úgy működik, mint a melasz vagy a melasz. A részecskéknek ezen, ezen a Higgs-mezőn kell keresztüljutniuk ahhoz, hogy előrehaladjanak. És ez lelassítja őket. Természetesen fénysebességgel haladnak, és lelassulnak a Higgs-mező jelenléte. És ez a felelős azért a jelenségért, amit tömegnek nevezünk.
(11:22) Az imént elmondottak nagy része alapvetően hazugság. Úgy értem, ez arra utal, hogy valami súrlódási erő játszik szerepet. És ez nem igaz. De ez az egyik olyan dolog, ahol az egyenletek valójában meglepően egyszerűek. De meglehetősen nehéz olyan lenyűgöző analógiával előállni, amely megragadja ezeket az egyenleteket.
Strogatz (11:36): Elképesztő kijelentés, hogy a Higgs-mező vagy valami, azt hiszem, valami hasonló mechanizmus nélkül minden fénysebességgel haladna. Jól hallottam?
Tong (11:47): Igen, kivéve, mint mindig, ezeket a dolgokat, igen, egy fenntartással. A „de” az, hogy ha a Higgs-mező kikapcsol, az elektron fénysebességgel mozogna. Tehát tudod, az atomok nem lennének különösebben stabilak. Az amúgy szinte tömeg nélküli neutrínó fénysebességgel haladna. De kiderült, hogy a protonnak vagy neutronnak alapvetően ugyanolyan tömege lenne, mint most. Tudod, a bennük lévő kvarkok tömegtelenek lennének. De a protonban vagy neutronban lévő kvarkok tömege teljesen triviális a protonhoz vagy neutronhoz képest - 0.1%, valami ilyesmi. Tehát a proton vagy neutron valójában a kvantumtérelmélet egy általunk legkevésbé érthető részéből kapja tömegét, de a kvantumterek vad fluktuációi az, ami a protonban vagy neutronban zajlik, és megadja nekik a tömegüket. Így az elemi részecskék tömeg nélkülivé válnának – kvarkok, elektronok –, de a mi anyagunk – neutronok és protonok – nem. Tömegüket ebből a másik mechanizmusból nyerik.
Strogatz (12:42): Tele vagy érdekes dolgokkal. Lássuk, ki tudom-e mondani, mire gondolok erre válaszul. És kijavíthat, ha teljesen rosszul értelmezem. Tehát ezek az erősen kölcsönható kvarkok vannak, mondjuk egy protonban. És a fejemben azt hiszem, van néhány E = mc2 Az itt zajló kapcsolat, hogy az erőteljes kölcsönhatások valamilyen nagy mennyiségű energiához kapcsolódnak. És ez valahogy tömegessé válik. Ez az, vagy virtuális részecskék jönnek létre, majd eltűnnek? És mindez energiát és így tömeget hoz létre?
Tong (13:16): Mindkét dolog, amit az imént mondtál. Tehát ezt a hazudozást középiskolás korunkban mondjuk – a fizika arról szól, hogy fiatalon hazudsz, és rájössz, hogy a dolgok egy kicsit bonyolultabbak, ahogy öregszel. Azt a hazugságot mondjuk, és már korábban is mondtam, hogy minden protonban és minden neutronban három kvark található. És ez nem igaz. A helyes állítás az, hogy egy protonban sok száz kvark, antikvark és gluon található. És az a kijelentés, hogy valójában három kvark létezik, a helyes kifejezés az, hogy egy adott időpontban hárommal több kvark létezik, mint az antikvark. Tehát van még három további. De ez egy rendkívül bonyolult objektum, a proton. Ez semmi szép és tiszta. Ez a több száz, esetleg több ezer különböző részecskét tartalmazza, amelyek valamilyen nagyon bonyolult módon kölcsönhatásba lépnek egymással. Úgy gondolhatnánk, hogy ezek a kvark-antikvark párok, ahogy mondod, virtuális részecskék, olyan dolgok, amelyek egyszerűen kipattannak a vákuumból, és újra bepattannak a protonba. Vagy egy másik gondolkodásmód az, hogy maguk a mezők valamilyen bonyolult módon izgatnak a körülöttük csapkodó protonban vagy neutronban, és ez adja a tömegüket.
Strogatz (14:20): Korábban utaltam rá, hogy ez egy nagyon sikeres elmélet, és említettem valamit 12 tizedesjegyről. Tudsz erről mesélni? Mivel ez az egyik legnagyobb diadal, nem csak a kvantumtérelméletnek vagy akár a fizikának mondanám, hanem az egész tudományé. Úgy értem, az emberiség kísérlete, hogy megértse az univerzumot, valószínűleg ez a legjobb dolog, amit valaha tettünk. Mennyiségi szempontból pedig mi, mint faj.
Tong (14:42): Szerintem ez pontosan így van. Valahogy rendkívüli. Azt kell mondanom, hogy van néhány dolog, amit rendkívül jól ki tudunk számolni, ha tudjuk, hogy mit csinálunk, akkor tényleg valami látványosat tudunk csinálni.
Strogatz (14:42): Elég, ha egyfajta filozófiai hangulatba hoz, ez a kérdés a matematika ésszerűtlen hatékonyságáról.
Tong (14:52): Tehát az adott objektum vagy mennyiség, vagyis a kvantumtérelmélet plakátja, mert azt nagyon jól ki tudjuk számolni, bár sok-sok évtizedbe telnek ezek a számítások, de nem egyszerűek. De az is fontos, hogy kísérletileg nagyon jól tudjuk mérni. Szóval ez egy hívott szám g-2 , ez nem különösebben fontos a dolgok nagy rendszerében, de a szám a következő. Ha veszünk egy elektront, akkor annak van egy spinje. Az elektron olyan tengely körül forog, amely nem különbözik attól, ahogy a Föld forog a tengelye körül. Ennél kvantumosabb, de nem rossz analógia, amit észben kell tartani.
(14:59) És ha veszed az elektront, és mágneses mezőbe helyezed, akkor ennek a spinnek az iránya idővel átalakul, és ez a szám g-2 csak azt jelzi, hogy milyen gyorsan dolgozza fel, a -2 kissé páratlan. De naivan azt gondolnád, hogy ez a szám 1. És [Paul] Dirac részben azért nyerte el a Nobel-díjat, mert megmutatta, hogy valójában ez a szám az első közelítéshez képest 2. Aztán [Julian] Schwinger elnyerte a Nobel-díjat, [Richard] Feynmannel és [Sin-Itiro] Tomonagával együtt, mert megmutatták, hogy ez nem 2, hanem 2 pont-valami-valami-valami. Aztán idővel elkészítettük ezt a valamit-valamit további kilenc valamivel később. Ahogy mondtad, ez olyan dolog, amit ma már rendkívül jól ismerünk elméletileg és rendkívül jól kísérletileg. És egyszerűen elképesztő látni, hogy ezek a számok számjegyről számjegyre megegyeznek egymással. Ez valami egészen különleges.
(15:21) Ez az egyik dolog, ami ebbe az irányba tol, az az, hogy ez olyan jó. Annyira jó, hogy ez nem a világ modellje, ez valahogy sokkal közelebb áll a valóságos világhoz, ehhez az egyenlethez.
Strogatz (16:31): Ha tehát a kvantumtérelmélet dicséretét énekeltük, és megérdemli a dicséretet, azt is fel kell ismernünk, hogy ez egy rendkívül bonyolult, és bizonyos szempontból problematikus elmélet vagy elmélethalmaz. És ezért a beszélgetésünk ezen részében arra lennék kíváncsi, segítene-e nekünk megérteni, milyen fenntartással éljünk? Vagy hol a határ. Például azt mondják, hogy az elmélet hiányos. Mi a hiányos benne? Melyek a kvantumtérelmélet legnagyobb rejtélyei?
Tong (17:01): Tudod, ez nagyon attól függ, hogy mire fizetsz elő. Ha Ön fizikus, és ki szeretné számítani ezt a számot g-2, akkor nincs semmi hiányos a kvantumtérelméletben. Ha a kísérlet jobbá válik, tudod, kiszámítjuk, vagy jobban csináljuk. Tényleg olyan jól csinálhatod, ahogy akarod. Ennek több tengelye van. Szóval hadd koncentráljak az egyikre kezdésnek.
(17:22) A probléma akkor jön, amikor tiszta matematikus barátainkkal beszélünk, mert a tiszta matematikus barátaink okos emberek, és azt hisszük, hogy megvan ez a matematikai elmélet. De nem értik, miről beszélünk. És ez nem az ő hibájuk, hanem a miénk. Hogy a matematika, amivel foglalkozunk, nem olyan szigorú alapokon nyugszik. Ez egy olyan dolog, ahol gyorsan és lazán játszunk a különféle matematikai ötletekkel. És egészen biztosak vagyunk abban, hogy tudjuk, mit csinálunk, ahogy ezt a kísérletekkel kötött megállapodás is mutatja. De ez bizonyosan nem olyan szigorúság szintjén van, amivel a matematikusok biztosan kényelmesek lennének. És egyre inkább úgy gondolom, hogy mi, fizikusok is egyre kényelmetlenebbnek érezzük magunkat.
(17:22) Azt kell mondanom, hogy ez nem újdonság. Mindig így van, amikor új ötletek, új matematikai eszközök vannak, hogy a fizikusok gyakran veszik ezeket az ötleteket, és csak futnak velük, mert meg tudnak oldani dolgokat. A matematikusok pedig mindig – szeretik a „szigor” szót, talán a „pedánsság” szó jobb. De most lassabban haladnak, mint mi. Pontozzák az i-t és átlépik a T-t. És valahogy a kvantumtérelmélet kapcsán úgy érzem, hogy olyan régóta, olyan kevés a haladás, hogy talán rosszul gondoljuk. Tehát ez az egyik idegesség az, hogy nem lehet matematikailag szigorúvá tenni. És nem a próbálkozás hiánya miatt.
Strogatz (18:33): Nos, próbáljuk meg megérteni a nehézség lényegét. Vagy talán sok van belőlük. De korábban beszélt Michael Faraday-ről. És a tér minden pontjában van egy vektorunk, egy mennyiség, amit nyílnak gondolhatunk, van iránya és magnitúdója, vagy ha úgy tetszik, három számként is felfoghatjuk, mint egy x, y. és az egyes vektorok z komponense. De a kvantumtérelméletben az egyes pontokban meghatározott objektumok, feltételezem, bonyolultabbak, mint a vektorok vagy a számok.
Tong (18:33): Azok. Tehát a matematikai módja ennek az, hogy minden egyes pontban van egy operátor – ha úgy tetszik, egy végtelen dimenziós mátrix, amely a tér minden pontjában ül, és valamilyen Hilbert-térre hat, ami maga nagyon bonyolult és nagyon nehéz meghatározni. Szóval a matematika bonyolult. És nagyrészt ennek a kérdésnek köszönhető, hogy a világ egy kontinuum, azt gondoljuk, hogy a tér és az idő, különösen a tér folytonos. És ezért minden ponton meg kell határoznia valamit. És egy pont mellett, végtelenül közel ahhoz a ponthoz van egy másik pont egy másik operátorral. Tehát van egy végtelen, ami megjelenik, ha egyre kisebb távolsági skálákat nézünk, és nem egy végtelen megy kifelé, hanem egy végtelen megy befelé.
(19:44) Ami azt sugallja, hogyan lehet megkerülni. Az egyik módja annak, hogy megkerüljük, ha úgy teszünk, mintha ezekre a célokra szolgálnánk, hogy a tér nem folyamatos. Valójában könnyen lehet, hogy a tér nem folyamatos. Tehát elképzelhető, hogy egy rácsra gondol, amit a matematikusok rácsnak neveznek. Tehát ahelyett, hogy folytonos térrel rendelkezne, gondoljon egy pontra, majd valami véges távolságra tőle egy másik pontra. És valami véges távolságra ettől, egy másik pont. Tehát diszkretizálod a teret, más szóval, majd elgondolkozol azon, amit szabadsági fokoknak nevezünk, azokra a dolgokra, amelyek úgy mozognak, mintha csak ezeken a rácspontokon élnének, nem pedig valamilyen kontinuumban. Ez az, amihez a matematikusok sokkal jobban értenek.
(19:44) De baj van, ha megpróbáljuk ezt megtenni. És azt hiszem, ez az egyik legmélyebb probléma az elméleti fizikában. Ez az, hogy néhány kvantumtér-elméletet egyszerűen nem tudunk ilyen módon diszkretizálni. Van egy matematikai tétel, amely megtiltja bizonyos kvantumtérelméletek diszkrét változatának lejegyzését.
Strogatz (20:41): Ó, erre felvonom a szemöldököm.
Tong (20:43): A tételt Nielsen-Ninomiya tételnek nevezik. A kvantumtérelméletek azon osztálya közé tartozik, amelyet nem lehet megkülönböztetni, az univerzumunkat leíró elmélet, a Standard Modell.
Strogatz (20:52): Ne vicceljünk! Azta.
Tong (20:54): Tudod, ha ezt a tételt névértéken vesszük, akkor ez azt sugallja, hogy nem a Mátrixban élünk. A számítógépen bármit úgy szimulál, hogy először diszkretizálja, majd szimulálja. És mégis van egy alapvető akadálya a fizika általunk ismert törvények diszkretizálásának. Tehát nem tudjuk szimulálni a fizika törvényeit, de ez azt jelenti, hogy senki más sem tudja. Tehát ha valóban megveszi ezt a tételt, akkor nem a Mátrixban élünk.
Strogatz (21:18): Nagyon jól érzem magam, David. Ez nagyon érdekes. Soha nem volt lehetőségem kvantumtérelméletet tanulni. Megkaptam a kvantummechanikát Jim Peeblestől a Princetonban. És ez csodálatos volt. És ezt nagyon élveztem, de soha nem folytattam. Tehát kvantumtérelmélet, én csak a sok hallgatónk álláspontjában vagyok, csak nézem az összes csodát, amit leírsz,
Tong (21:41): Tudok egy kicsit többet mondani a Standard Modell pontos aspektusáról, amely megnehezíti vagy lehetetlenné teszi a szimulációt számítógépen. Van egy szép szlogen, hozzá tudom tenni, mint egy hollywoodi szlogenet. A szlogen ez: „Olyan dolgok történhetnek a tükörben, ami a mi világunkban nem történhet meg.” Az 1950-es években Chien-Shiung Wu felfedezte azt, amit paritássértésnek nevezünk. Ez az a kijelentés, hogy amikor ránézel valamire, ami előtted történik, vagy megnézed a képét a tükörben, meg tudod állapítani a különbséget, meg tudod mondani, hogy a való világban történt-e, vagy a tükörben. A fizika törvényeinek ez az aspektusa, hogy ami a tükörben tükröződik, az eltér attól, ami a valóságban történik, ami problémásnak bizonyul. Ez az a szempont, amelyet nehéz vagy lehetetlen szimulálni ezen elmélet szerint.
Strogatz (22:28): Nehéz belátni, hogy miért, mert magának a rácsnak semmi gondja nem lenne a paritással megbirkózni. De egyébként biztos vagyok benne, hogy ez egy finom tétel.
Tong (22:36): Megpróbálhatok egy kicsit elmesélni, hogy miért minden részecske a világunkban – elektronok, kvarkok. Két különböző részecskére hasadnak. Balkezeseknek és jobbkezeseknek hívják őket. És ez alapvetően azzal függ össze, hogyan változik a pörgésük mozgás közben. A fizika törvényei olyanok, hogy a balkezes részecskék más erőt éreznek, mint a jobbkezes részecskék. Ez az, ami ehhez a paritássértéshez vezet.
(22:59) Most kiderült, hogy nehéz olyan matematikai elméleteket leírni, amelyek konzisztensek és rendelkeznek azzal a tulajdonsággal, hogy a balkezes részecskék és a jobbkezes részecskék különböző erőket tapasztaltak. Vannak olyan kiskapuk, amelyeken át kell ugrani. Ezt nevezik anomáliáknak vagy anomáliák megszüntetésének a kvantumtérelméletben. És ezek a finomságok, ezek a kiskapuk ahonnan származnak, legalábbis bizonyos módokon a tér folytonosságának kiszámításához csak akkor látod ezeket a kiskapukat, ha a tér, vagy ezeket a követelményeket, ha a tér folytonos. Tehát a rács erről semmit sem tud. A rács semmit sem tud ezekről a képzeletbeli anomáliákról.
(23:36) De a rácsra nem írhatsz le inkonzisztens elméletet. Tehát valahogy a rácsnak le kell fednie a fenekét, meg kell győződnie arról, hogy bármit is ad, az egy konzisztens elmélet. És ennek módja az, hogy nem engedi meg azokat az elméleteket, amelyekben a bal- és jobbkezes részecskék eltérő erőt éreznek.
Strogatz (23:50): Rendben, azt hiszem, megérzem az ízét. Valami olyasmiről van szó, hogy a topológia megenged néhány olyan jelenséget, ezeket az anomáliákat, amelyek szükségesek ahhoz, hogy láthassuk azt, amit a gyenge erő esetében látunk, és amelyeket egy diszkrét tér nem engedne meg. Ez kulcsfontosságú a kontinuumban.
Tong (24:06): Jobban mondtad, mint én. Mindez a topológiával kapcsolatos. Pontosan így van. Igen.
Strogatz (24:11): Rendben. Jó. Valójában ez egy nagyon szép lépés számunkra ahhoz, hogy reméltem, hova juthatunk tovább, vagyis arról, hogy mit tett a kvantumtérelmélet a matematika számára, mert ez egy másik nagy sikertörténet. Bár tudod, az univerzummal foglalkozó fizikusok számára ez talán nem elsődleges szempont, de a matematikában dolgozók számára nagyon hálásak vagyunk, és egyben meg is döbbent a pusztán matematikai objektumokra való gondolás által elért nagyszerű hozzájárulásokért. , mintha a kvantumtérelméletből származó meglátásokkal tájékoztatnák őket. Mesélnél nekünk egy kicsit arról a történetről, amely mondjuk az 1990-es években kezdődött?
Tong (24:48): Igen, ez valóban az egyik csodálatos dolog, ami a kvantumtérelméletből adódik. És nincs itt semmi kis irónia. Tudod, az az irónia, hogy ezeket a matematikai technikákat használjuk, amelyeket a matematikusok rendkívül gyanakvóak, mert nem így gondolják, nem ők, nem szigorúak. Ugyanakkor valamilyen módon képesek vagyunk átugrani a matematikusokat, és szinte megverni őket a saját játékukban bizonyos körülmények között, amikor megfordulhatunk, és átadhatjuk nekik azokat az eredményeket, amelyek érdeklik őket a saját területükön. szakterületet, és olyan eredményeket, amelyek bizonyos körülmények között teljesen átalakították a matematika egyes területeit.
(25:22) Szóval megpróbálhatok némi értelmet adni ennek működéséről. A matematika azon területe, amelyen ez a leghasznosabb, a geometriával kapcsolatos ötletek. Nem ez az egyetlen. De azt hiszem, ez az, amelyről fizikusként gondolunk a legtöbbet. És persze a geometria mindig is közel állt a fizikusok szívéhez. Einstein általános relativitáselmélete valóban azt mondja nekünk, hogy a tér és az idő maguk is valamilyen geometriai objektum. Tehát azt tesszük, amit a matematikusok sokaságnak neveznek, ez egy geometriai tér. Az elmédben először is egy futballlabda felületére gondolhatsz. És akkor talán egy fánk felülete, ahol egy lyuk van a közepén. És akkor általánosítson egy perec felületére, ahol van néhány lyuk a közepén. És akkor a nagy lépés az, hogy mindezt megtoldjuk néhány magasabb dimenzióba, és gondoljunk valami magasabb dimenziós tárgyra, amely körül van burkolva magasabb dimenziós lyukakkal, és így tovább.
(26:13) A matematikusok ilyen jellegű kérdéseket tesznek fel tőlünk, hogy osztályozzuk az ilyen objektumokat, hogy mi a különleges a különböző objektumokban, milyen lyukak lehetnek rajtuk, milyen szerkezetek lehetnek rajtuk, és így tovább. Fizikusként pedig némi extra intuícióval rendelkezünk.
(26:28) De emellett rendelkezésünkre áll a kvantumtérelmélet titkos fegyvere. Két titkos fegyverünk van. Van kvantumtér elméletünk; szándékosan figyelmen kívül hagyjuk a szigort. A kettő nagyon jól kombinálható. Így olyan kérdéseket teszünk fel, mint például: vegyünk egy ilyen teret, és tegyünk rá egy részecskét, és megkérdezzük, hogyan reagál az a részecske a térre? Most a részecskékkel vagy kvantumrészecskékkel valami egészen érdekes történik, mert van egy valószínűségi hullám, amely szétterjed a térben. És így e kvantumtermészet miatt lehetősége van a tér globális természetére vonatkozó ismeretekre. Egyszerre ki tudja érezni az egész teret, és kitalálja, hol vannak a lyukak, hol vannak a völgyek és hol vannak a csúcsok. Így a kvantumrészecskéink olyan dolgokat tehetnek, mint például, hogy elakadnak bizonyos lyukakban. És ilyen módon mondjon el valamit a terek topológiájáról.
(27:18) Tehát számos nagyon nagy sikert ért el a kvantumtérelmélet erre a célra történő alkalmazása, az egyik legnagyobb siker az 1990-es évek elején volt, valami tükörszimmetriának nevezett dolog, amely forradalmasította az ún. szimplektikus geometria. Egy kicsit később [Nathan] Seiberg és a [Edward] Witten megoldott egy sajátos négydimenziós kvantumtér elméletet, és ez új betekintést adott a négydimenziós terek topológiájába. Valóban csodálatosan gyümölcsöző program volt, ahol az immár több évtizede zajló fizikusok új ötletekkel állnak elő a kvantumtérelméletből, de ezeket a szigorúság hiánya miatt egyáltalán nem tudják tipikusan bizonyítani. Aztán jönnek a matematikusok, de ez nem csak a szemek pötyögése és a T-k keresztezése, hanem jellemzően átveszik az ötleteket, és a maguk módján bebizonyítják, új ötleteket vezetnek be.
(28:02) És ezek az új ötletek aztán visszatáplálnak a kvantumtérelméletbe. És így valóban csodálatos harmonikus fejlődés ment végbe a matematika és a fizika között. Mint kiderült, gyakran ugyanazokat a kérdéseket tesszük fel, de nagyon különböző eszközöket használva, és egymással beszélgetve, sokkal többet értünk el, mint egyébként.
Strogatz (28:18): Azt hiszem, az intuitív kép, amit adtál, nagyon hasznos ahhoz, hogy a kvantummező fogalmát valahogy delokalizáltnak gondoljuk. Tudod, ahelyett, hogy egy részecske, amelyet pontszerűnek gondolunk, van ez az objektum, amely az egész térben és időben szétterül, ha van idő az elméletben, vagy ha csak geometriát csinálunk, azt hiszem. csak arra gondolok, hogy ez az egész térre kiterjed. Ezek a kvantummezők nagyon jól alkalmasak a globális jellemzők észlelésére, ahogy mondtad.
(28:47) És ez nem egy szabványos gondolkodásmód a matematikában. Megszoktuk, hogy egy pontra és egy pont szomszédságára gondolunk, egy pont végtelenül kicsiny környékére. Ez a barátunk. Matematikusként olyanok vagyunk, mint a legrövidlátóbb lények, míg a fizikusok annyira hozzászoktak ahhoz, hogy ezekre az automatikusan globális érzékelő tárgyakra gondoljanak, ezekre a mezőkre, amelyek, ahogy mondod, kiszimatolják a körvonalakat, a völgyeket, a csúcsokat, a felületek egészét. globális objektumok.
Tong (29:14): Igen, ez pontosan így van. A fizikával kapcsolatos visszajelzések egy része pedig nagyon fontos volt. Annyira értékelve, hogy a topológia valóban sok gondolkodásmódunk mögött áll a kvantumtérelméletben, ezért globálisan kell gondolkodnunk a kvantumtérelméletben és a geometriában is. És tudod, vannak programok, például kvantumszámítógépek készítésére, és az egyik leginkább, nos, talán ez az egyik optimistább módja a kvantumszámítógépek készítésének.
(29:34) De ha sikerülne működőképessé tenni, akkor a kvantumszámítógép megépítésének egyik leghatékonyabb módja a kvantumtérelmélet topológiai elképzeléseinek alkalmazása, ahol az információt nem egy lokális pontban, hanem globálisan tárolják. egy teret. Az az előnye, hogy ha egy ponton meglököd valahol, akkor nem semmisíted meg az információt, mert egy ponton nem tárolódnak. Egyszerre mindenhol tárolva. Szóval, ahogy mondtam, valóban ez a csodálatos kölcsönhatás van a matematika és a fizika között, ami úgy történik, ahogy beszélünk.
Strogatz (30:01): Nos, utoljára kapcsoljunk vissza a matematikáról a fizika irányába, és talán még egy kicsit a kozmológiára is. Tehát ami a fizikai elmélet sikertörténetét illeti, még inkább az elméletek konstellációját, amit kvantumtérelméletnek nevezünk, ezeket a kísérleteket a közelmúltban végeztük a CERN-ben. Itt van a Nagy Hadronütköztető, igaz?
Tong (30:01): Így van. Genfben van.
Strogatz (30:04): Oké. Említetted a Higgs felfedezését, amit 50-60 évvel ezelőtt jósoltak, de úgy tudom, hogy a fizikusok – nos, mi a helyes szó? Csalódottan, elkeseredetten, értetlenül. Hogy néhány dolog, amit a Nagy Hadronütköztetőben végzett kísérletek során látni szerettek volna, nem valósult meg. Szuperszimmetria, mondjuk egynek lenni. Mesélj egy kicsit erről a történetről. Hol remélünk még többet ezekből a kísérletekből? Mit érezzünk, ha nem látunk többet?
Tong (30:53): Reméltük, hogy többet látunk. Fogalmam sincs, mit kellene éreznünk, de nem láttuk. El tudnám mesélni a történetet.
Tong (31:00): Megépült tehát az LHC. És azzal a várakozással építették, hogy felfedezi a Higgs-bozont, ami meg is történt. A Higgs-bozon volt a Standard Modell utolsó része. És volt okunk azt gondolni, hogy amint elkészül a Standard Modell, a Higgs-bozon egyben az a portál is lesz, amely elvezet minket ahhoz, ami ezután következik, a valóság következő rétegéhez, ami utána jön. És vannak olyan érvek, amelyeket felhozhat, hogy amikor felfedezi a Higgs-testet, körülbelül ugyanazon a környéken, ugyanazon az energiaskálán kell felfedeznie, mint a Higgs, néhány más részecskét, amelyek valamilyen módon stabilizálják a Higgs-bozont. A Higgs-bozon különleges. Ez az egyetlen részecske a standard modellben, amely nem forog. Az összes többi részecske, az elektron forog, a foton forog, ezt hívjuk polarizációnak. A Higgs-bozon az egyetlen részecske, amely nem forog. Bizonyos értelemben ez a standard modell legegyszerűbb részecskéje.
(31:00) De vannak olyan elméleti érvek, amelyek azt mondják, hogy egy részecske, amely nem forog, nagyon nehéz tömegű legyen. Nagyon nehéz eszközök, amelyeket a lehető legmagasabb energiaskálára emelnek. Ezek az érvek jó érvek. A kvantumtérelméletet sok más helyzetben is használhatjuk, a kvantumtérelmélet által leírt anyagokban. Mindig igaz, hogy ha egy részecske nem forog, akkor skaláris részecskének hívják. És könnyű tömege van. Megvan az oka annak, hogy tömegesen könnyű.
(32:25) Tehát arra számítottunk, hogy megvan az oka annak, hogy a Higgs-bozonnak akkora tömege van, mint amilyen. És azt gondoltuk, hogy ez az ok néhány extra részecskével fog járni, amelyek úgy fognak megjelenni, amikor a Higgs megjelenik. És talán szuperszimmetria volt, és talán valami technicolor. És sok-sok elmélet létezett. És rájöttünk, hogy a Higgs és az LHC – szerintem fontos hozzátenni – minden várakozást felülmúlt, ami a gép működését, a kísérleteket és a detektorok érzékenységét illeti. És ezek az emberek abszolút hősök, akik elvégzik a kísérletet.
(32:56) A válasz pedig az, hogy nincs semmi más azon az energiaskálán, amelyet jelenleg vizsgálunk. És ez egy rejtvény. Ez egy rejtvény számomra. És ez sokak számára rejtvény. Egyértelműen tévedtünk; egyértelműen tévedtünk abban az elvárásban, hogy valami újat kell felfedeznünk. De nem tudjuk, miért tévedünk. Tudod, nem tudjuk, mi volt a baj ezekkel az érvekkel. Még mindig igaznak érzik magukat, még mindig igaznak érzik magukat nekem. Szóval van valami, amit hiányolunk a kvantumtérelméletből, ami izgalmas. És tudod, jó tévedni ezen a tudományterületen, mert csak akkor lehet végre jó irányba terelni, ha tévedsz. De jogos azt mondani, hogy jelenleg nem vagyunk biztosak abban, hogy miért tévedünk.
Strogatz (33:32): Jó hozzáállás, ugye, hogy ennyi előrelépés történt ezekből a paradoxonokból, abból, ami akkoriban csalódásnak tűnt. De átélni, és egy generációban élni – úgy értem, nos, nem akarom azt mondani, hogy elmosódhat, mire ez kiderül, de ez ijesztő kilátás.
Tong (33:50): Felmosva jó lenne. De szeretnék életben maradni.
Strogatz (33:56): Igen, még kimondva is rosszul éreztem magam.
A kicsiktől a nagyok felé haladva miért nem gondolunk néhány kozmológiai kérdésre. Mert néhány más nagy rejtély, például a sötét anyag, a sötét energia, a korai univerzum. Tehát a saját érdeklődési köröd egyikeként tanulsz, közvetlenül az Ősrobbanás utáni időben, amikor még nem voltak részecskék. Csak kvantumtereink voltak, mi?
Tong (34:22): Az Ősrobbanás után volt idő, amit inflációnak neveztek. Tehát ez egy olyan időszak volt, amikor az univerzum nagyon-nagyon gyorsan tágult. És voltak kvantumterek az univerzumban, amikor ez történt. És ami szerintem az egyik legmegdöbbentőbb történet az egész tudományban, az az, hogy ezeknek a kvantummezőknek voltak ingadozásai. Tudod, mindig fel-le ugrálnak, csak a kvantumrázkódás miatt. Ahogy a Heisenberg-féle bizonytalansági elv azt mondja, hogy egy részecske nem lehet, nem lehet egy adott helyen, mert végtelen lendülete lesz, úgy tudja, mindig van valami bizonytalanság. Ugyanez igaz ezekre a területekre is. Ezek a kvantummezők nem lehetnek pontosan nullák vagy pontosan valamilyen érték. Mindig fel-le remegnek a kvantumbizonytalanság miatt.
(35:02) És ami az első néhány másodpercben történt – a másodpercek túl hosszúak. Az első néhány 10-30 mondjuk az Ősrobbanás másodpercében az univerzum nagyon gyorsan tágul. És ezek a kvantummezők valahogy elakadtak, hogy ingadoztak, de aztán az univerzum hatalmas méretekre sodorta szét őket. És ezek az ingadozások ott ragadtak. Alapvetően ok-okozati okok miatt nem tudtak többé fluktuálni, mert most annyira elterjedtek, hogy a fluktuáció egyik része nem tudta, mit csinál a másik. Tehát ezek az ingadozások az egész univerzumra kiterjednek, még régebben.
(35:43) És az a csodálatos történet, hogy láthatjuk őket, most is láthatjuk őket. És fényképet is készítettünk róluk. Szóval a fényképnek szörnyű neve van. Ezt kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásnak hívják. Ismeri ezt a fényképet, ez a kék és piros hullámzás. De ez egy fénykép a tűzgolyóról, amely 13.8 milliárd évvel ezelőtt betöltötte az univerzumot, és hullámok vannak benne. És a hullámzást, amit láthatunk, ezek a kvantum-ingadozások váltották ki az Ősrobbanás utáni másodperc első néhány töredékében. És elvégezhetjük a számítást, kiszámolhatod, hogy néznek ki a kvantumfluktuációk. És kísérletileg mérheti a CMB ingadozásait. És csak egyetértenek. Szóval elképesztő történet, hogy lefényképezhetjük ezeket az ingadozásokat.
(36:30) De itt is van némi csalódás. Az ingadozások, amelyeket látunk, meglehetősen vaníliás jellegűek, csak olyanok, amelyeket szabad mezőkről kapnának. És jó lenne, ha több információhoz jutnánk, ha látnánk – a statisztikai elnevezés az, hogy a fluktuációk Gauss-féleek. És jó lenne látni valami nem Gauss-féleséget, amely a mezők közötti kölcsönhatásokról mesél majd a nagyon-nagyon korai univerzumban. És így ismét, a Planck-műhold repült, és pillanatfelvételt készített a CMB-ről egyre tisztább részletekben, és az ott lévő nem Gauss-féleségek, ha vannak egyáltalán, csak kisebbek, mint a Plancké. műhold képes észlelni.
(36:52) Tehát van remény a jövőre nézve, hogy lesznek más CMB-kísérletek, és van remény arra is, hogy ezek a nem Gauss-féleségek megjelenhetnek a galaxisok kialakulásában, a galaxisok univerzumban való statisztikai eloszlása is emléket őrzött ezekről Az ingadozások, amelyekről tudjuk, hogy igazak, de talán több információt kaphatunk onnan. Szóval tényleg hihetetlen, hogy 14 milliárd éven keresztül nyomon tudod követni ezeket a fluktuációkat, a legkorábbi szakaszoktól a galaxisok jelenlegi univerzumbeli eloszlásáig.
Strogatz (37:36): Nos, ez sok olyan betekintést adott nekem, amilyen korábban nem volt, ezeknek a kvantumingadozásoknak a kozmikus mikrohullámú háttérben való lenyomatáról. Mindig is csodálkoztam. Említetted, hogy ez a szabad elmélet, vagyis – mit, mondd el, mit jelent pontosan az „ingyenes”? Nincs semmi rendben? Úgy értem, ez csak maga a vákuum?
Tong (37:45): Ez nem csak a vákuum, mert ezek a mezők izgalomba jönnek, ahogy az univerzum tágul. De ez csak egy mező, amely nincs kölcsönhatásban semmilyen más mezővel, sőt önmagával, csak fel-le ugrál, mint egy harmonikus oszcillátor, alapvetően. Minden pont rugóként ugrál fel és le. Szóval ez a fajta legunalmasabb terület, amit el lehet képzelni.
Strogatz (38:11): Ez azt jelenti, hogy nem kellett semmilyen kvantumteret feltételeznünk a világegyetem kezdetén. Csak ezt mondod, vanília.
Tong (38:19): Ez vanília. Szóval jó lett volna jobban megérteni, hogy ezek az interakciók történnek, vagy ezek az interakciók történnek, vagy a mező rendelkezik ezzel a sajátos tulajdonsággal. És ez nem úgy tűnik – talán a jövőben, de jelenleg még nem tartunk ott.
Strogatz (38:32): Szóval akkor talán az ön személyes reményeivel kellene zárnunk. Van-e olyan, ha ki kellene emelned egy dolgot, amit személyesen szeretnél megoldani a következő néhány évben, vagy a kvantumtérelméleti kutatások jövője szempontjából, melyik lenne a kedvenced? Ha álmodozhatna.
Tong (38:48): Olyan sok van –
Strogatz: Többet is választhat.
Tong: Vannak dolgok a matematikai oldalon. Tehát a matematikai oldalról szeretném jobban megérteni ezt a Nielsen-Ninomiya-tételt, azt a tényt, hogy bizonyos kvantumtérelméleteket nem lehet diszkretizálni. És vannak kiskapuk a tételben? Vannak-e olyan feltételezések, amelyeket kidobhatunk, és valahogy sikerül megcsinálni?
(39:07) Tudod, a fizika tételei, ezeket általában „no-go” tételeknek nevezik. Ezt nem tudod megtenni. De ezek gyakran jelzőtáblák, hogy merre kell keresni, mert egy matematikai tétel nyilván igaz, de ezért nagyon szigorú feltételezéseket tartalmaz. És így talán kidobhatja ezt a feltételezést vagy azt a feltételezést, és előrehaladhat ebben. Tehát a matematikai oldalról van szó, szívesen látnék előrelépést ebben.
(39:28) Kísérleti oldalon minden olyan dolog, amiről beszéltünk – néhány új részecske, új utalások arra, ami túl van. És meglehetősen rendszeresen látunk tippeket. A legújabb az, hogy a tömeg a W Az Atlanti-óceán ön oldalán lévő bozon eltér a tömegétől W bozon az én oldalamon az Atlanti-óceánon, és ez furcsának tűnik. Tippek a sötét anyagra vagy a sötét anyagra. Bármi is legyen, kvantummezőkből áll. Ehhez nem fér kétség.
(39:53) És a sötét energia, amelyre utaltál, hogy vannak előrejelzések, túl erős szó, de vannak javaslatok a kvantumtérelméletből. a kvantummezők minden ilyen ingadozásának az univerzum tágulását kell mozgatnia. De olyan módon, sokkal nagyobb, mint amit valójában látunk.
(40:07) Szóval, ugyanaz a rejtvény, ami ott van Higgéknél. Miért olyan könnyű a Higgs? Ott van a sötét energiával is. Miért olyan kicsi az univerzum kozmológiai gyorsulása ahhoz képest, amit mi, szerintünk az. Szóval kicsit furcsa helyzetbe kerülni. Úgy értem, megvan ez az elmélet. Teljesen elképesztő. De az is világos, hogy vannak dolgok, amiket igazán nem értünk.
Strogatz (40:26): Csak szeretném megköszönni, David Tong, ezt az igazán széles körű és lenyűgöző beszélgetést. Nagyon köszönöm, hogy ma csatlakoztál hozzám.
Tong (40:33): Örömömre szolgál. Nagyon szépen köszönöm.
Bemondó (40:39): Ha úgy tetszik A miért öröme, nézd meg a Quanta Magazin tudományos podcast, házigazdája én, Susan Valot, a műsor egyik producere. Mondd el barátaidnak is ezt a podcastot, és nyomj egy like-ot, vagy kövesd, hol hallgatod. Segít az embereknek megtalálni A miért öröme podcast.
Steve Strogatz (41: 03): A miért öröme egy podcast tőle Quanta Magazine, a Simons Alapítvány által támogatott, szerkesztőileg független kiadvány. A Simons Alapítvány finanszírozási döntéseinek nincs befolyása a témák kiválasztására, a vendégekre vagy más szerkesztői döntésekre ebben a podcastban vagy a Quanta Magazine. A miért öröme producere Susan Valot és Polly Stryker. Szerkesztőink John Rennie és Thomas Lin, Matt Carlstrom, Annie Melchor és Leila Sloman támogatásával. Főcímzenéinket Richie Johnson szerezte. A logónkat Jackie King, az epizódok grafikáját pedig Michael Driver és Samuel Velasco készítette. Én vagyok a házigazdád, Steve Strogatz. Ha bármilyen kérdése vagy észrevétele van velünk kapcsolatban, kérjük, írjon nekünk a quanta@simonsfoundation.org címre. Köszönöm, hogy meghallgattak.
