ทฤษฎีสนามควอนตัมคืออะไรและเหตุใดจึงไม่สมบูรณ์

ทฤษฎีสนามควอนตัมอาจเป็นทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดตลอดกาล โดยทำนายผลการทดลองด้วยความแม่นยำที่น่าทึ่งและนำไปสู่การศึกษาคณิตศาสตร์ในมิติที่สูงขึ้น ยังมีเหตุผลที่จะเชื่อว่ามีบางอย่างขาดหายไป Steven Strogatz พูดคุยกับ David Tong นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ เพื่อสำรวจคำถามปลายเปิดของทฤษฎีลึกลับนี้

ฟังต่อ Apple Podcasts, Spotify, Google Podcast, Stitcher, TuneIn หรือแอปพอดแคสต์ที่คุณชื่นชอบ หรือคุณจะ สตรีมจาก ควอนตั้ม.

สำเนา

สตีเว่น สโตรกัซ (00:03): ฉันชื่อ Steve Strogatz และนี่คือ ความสุขของทำไมเป็นพอดคาสต์จากนิตยสารควอนตัมที่นำคุณเข้าสู่คำถามที่ยังไม่ได้รับคำตอบที่ใหญ่ที่สุดในวิชาคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน

(00:12) หากคุณเคยสงสัยว่าจริง ๆ แล้วเราสร้างมาจากอะไร คุณอาจจะพบว่าตัวเองตกลงไปในหลุมแห่งการค้นพบของกระต่าย เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ แน่นอน เราถูกสร้างขึ้นจากเซลล์ และเซลล์ก็ประกอบขึ้นจากโมเลกุลและโมเลกุลก็ประกอบขึ้นจากอะตอม ขุดลึกลงไปอีกในไม่ช้าคุณจะพบว่าตัวเองอยู่ในระดับอิเล็กตรอนและควาร์ก เหล่านี้คืออนุภาคที่ได้รับการพิจารณาว่าเป็นจุดสิ้นสุดของเส้นซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของสสาร

(00:39) แต่วันนี้ เรารู้ว่านั่นคือ ไม่ใช่อย่างนั้นจริงๆ. นักฟิสิกส์บอกเราว่าในระดับที่ลึกที่สุด ทุกสิ่งทุกอย่างประกอบด้วยเอนทิตีลึกลับ สารคล้ายของเหลวที่เราเรียกว่าสนามควอนตัม ทุ่งที่มองไม่เห็นเหล่านี้บางครั้งทำเหมือนอนุภาค บางครั้งก็เหมือนคลื่น พวกเขาสามารถโต้ตอบกันได้ พวกมันสามารถไหลผ่านพวกเราได้บางส่วน ดิ ทฤษฎีสนามควอนตัม เป็นเนื้อหา ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดตลอดกาล. ในบางกรณี การคาดคะเนที่เห็นด้วยกับการทดลองเป็นทศนิยม 12 ตำแหน่งที่น่าอัศจรรย์ ยิ่งไปกว่านั้น ทฤษฎีสนามควอนตัมยังให้แสงสว่างมหาศาลกับคำถามบางข้อในวิชาคณิตศาสตร์ล้วนๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการศึกษารูปทรงสี่มิติและพื้นที่มิติที่สูงกว่า ยังมีเหตุผลที่เชื่อได้ว่าทฤษฎีสนามควอนตัมขาดอะไรบางอย่าง มันน่าจะเป็น ไม่สมบูรณ์ทางคณิตศาสตร์ทิ้งให้เรามีคำถามมากมายที่ยังไม่ได้คำตอบ

(01:38) เข้าร่วมกับฉันตอนนี้เพื่อหารือเกี่ยวกับทั้งหมดนี้คือศาสตราจารย์ เดวิด ตง. David เป็นนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ความเชี่ยวชาญพิเศษของเขาคือทฤษฎีสนามควอนตัม และเขายังมีชื่อเสียงในฐานะครูและผู้อธิบายที่มีพรสวรรค์เป็นพิเศษ ท่ามกลางเกียรติยศมากมายของเขา เขาได้รับรางวัล Adams Prize ในปี 2008 ซึ่งเป็นหนึ่งในรางวัลอันทรงเกียรติที่สุดที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์มอบให้ เขายังเป็นนักวิจัยของ Simons ซึ่งเป็นรางวัลจากมูลนิธิ Simons ให้กับนักวิทยาศาสตร์และนักคณิตศาสตร์เพื่อศึกษาคำถามพื้นฐาน มูลนิธิ Simons ยังให้ทุนสนับสนุนพอดคาสต์นี้ เดวิด ขอบคุณมากที่มาร่วมงานกับเราในวันนี้

เดวิด ตง (02:15): สวัสดี สตีฟ ขอบคุณมากที่มีฉัน

สโตรกัซ: ฉันตื่นเต้นที่มีโอกาสได้คุยกับคุณ ฉันสนุกกับการอ่านการบรรยายของคุณทางอินเทอร์เน็ตและดูการบรรยายที่ยอดเยี่ยมของคุณบน YouTube นี่เป็นการรักษาที่ยอดเยี่ยม เริ่มจากพื้นฐานกันก่อน วันนี้เราจะมาพูดถึงเรื่องทุ่งนา บอกเราว่าใครเป็นต้นกำเนิดพวกเขา โดยปกติ Michael Faraday จะได้รับเครดิต ความคิดของเขาคืออะไร? และเขาค้นพบอะไร?

คีบ (02:37): ทุกอย่างกลับไปที่ ไมเคิลฟาราเดย์. ฟาราเดย์เป็นหนึ่งในนักฟิสิกส์ทดลองที่ยิ่งใหญ่ตลอดกาล เขาเป็นนักฟิสิกส์เชิงทดลองเป็นอย่างมาก ไม่ใช่นักทฤษฎี เขาออกจากโรงเรียนเมื่ออายุ 14 ปี เขารู้ว่าโดยพื้นฐานแล้วไม่มีวิชาคณิตศาสตร์ และยังสร้างสัญชาตญาณนี้ขึ้นสำหรับวิธีการทำงานของจักรวาล นั่นหมายความว่าเขามีส่วนสนับสนุนที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ตลอดระยะเวลาประมาณ 25 ปี เขากำลังเล่นกับแนวคิดเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็ก เขาได้รับแม่เหล็กและพันลวดทองแดงรอบตัวพวกเขา เขาทำสิ่งสำคัญสองสามอย่าง เช่น ค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้า

(03:19) และหลังจากนั้นประมาณ 20 ปี เขาได้ยื่นข้อเสนอที่กล้าหาญมากว่าภาพที่เขาปรุงขึ้นในใจเพื่ออธิบายวิธีการทำงานของสิ่งต่าง ๆ นั้นเป็นคำอธิบายที่ถูกต้องของจักรวาลที่เราอาศัยอยู่

(03:33) ให้ฉันยกตัวอย่าง ถ้าคุณเอาแท่งแม่เหล็กสองสามแท่งแล้วดันเข้าด้วยกันเพื่อให้ขั้วเหนือทั้งสองเข้าใกล้กัน นั่นคือการทดลองที่เราทำทั้งหมด และเมื่อคุณดันแม่เหล็กเหล่านี้เข้าด้วยกัน คุณจะรู้สึกถึงแรงที่เป็นรูพรุนที่ผลักแม่เหล็กออกจากกัน ฟาราเดย์เสนออย่างกล้าหาญว่ามีบางอย่างอยู่ระหว่างแม่เหล็ก มันวิเศษมากเพราะคุณมองดูแม่เหล็กตรงนั้น มันเป็นแค่อากาศบางๆ ไม่มีอะไรชัดเจนเลย แต่ฟาราเดย์บอกว่ามีบางอย่างอยู่ที่นั่น ตอนนี้เราเรียกว่าสนามแม่เหล็กที่นั่น เขาเรียกมันว่าเส้นแรง และสนามแม่เหล็กนี้มีความสมจริงพอๆ กับตัวแม่เหล็กเอง

(04:11) ดังนั้น มันจึงเป็นวิธีคิดแบบใหม่เกี่ยวกับจักรวาลที่เราอาศัยอยู่ เขาแนะนำว่าไม่เพียงมีอนุภาคในจักรวาลเท่านั้น แต่ยังมีวัตถุประเภทอื่นอีก วัตถุประเภทอื่น , ทุ่งนาซึ่งมีอยู่ทุกหนทุกแห่งในอวกาศในคราวเดียว เขาบอกว่า ตอนนี้เราจะพูดในภาษาสมัยใหม่ ว่าทุกจุดในจักรวาล มีเวกเตอร์สองตัว ลูกศรสองตัว และเวกเตอร์เหล่านี้บอกเราถึงทิศทางและขนาดของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก

(04:43) ดังนั้นเขาจึงทิ้งเราไว้กับภาพจักรวาลนี้ ซึ่งมีการแบ่งขั้วแบบหนึ่งที่มีวัตถุสองชิ้นที่ต่างกันมาก มีอนุภาคซึ่งตั้งสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก จากนั้นสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเหล่านี้เองก็กำลังโบกมือและวิวัฒนาการและบอกอนุภาคว่าจะเคลื่อนที่อย่างไร มีการเต้นรำที่ซับซ้อนแบบนี้ระหว่างสิ่งที่อนุภาคกำลังทำกับสิ่งที่กำลังทำอยู่ และที่จริงแล้ว การสนับสนุนครั้งใหญ่ของเขาคือการบอกว่าสนามเหล่านี้เป็นของจริง พวกมันมีจริงทุกเม็ดเหมือนอนุภาค

สโตรกัซ (05:12): แล้วแนวคิดเรื่องทุ่งนาเปลี่ยนไปอย่างไรเมื่อพบกลศาสตร์ควอนตัม?

คีบ (05:18): เมื่อกลศาสตร์ควอนตัมมาถึง นี่คือปี 1925 และเรามีมุมมองแปลก ๆ เกี่ยวกับโลกนี้ เรารู้ว่ามีสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก และเรารู้ว่าระลอกคลื่นของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้คือสิ่งที่เราเรียกว่าแสง แต่นอกจากนี้ เนื่องจากการปฏิวัติควอนตัม เรารู้ว่าแสงนั้นประกอบด้วยอนุภาคโฟตอน

(05:41) จึงมีคำถามเกิดขึ้น นั่นคือ คุณจะคิดอย่างไรเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างทุ่งนาด้านหนึ่งกับโฟตอนในอีกทางหนึ่ง และฉันคิดว่ามีความเป็นไปได้ทางตรรกะสองทางสำหรับวิธีการนี้ อาจเป็นได้ว่าคุณควรคิดถึงสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่ประกอบด้วยโฟตอนจำนวนมาก แทนที่จะเหมือนของไหลประกอบด้วยอะตอมจำนวนมาก และคุณ คิดว่าอะตอมเป็นวัตถุพื้นฐาน หรืออีกทางหนึ่งอาจเป็นอย่างอื่นก็ได้ อาจเป็นได้ว่าทุ่งนาเป็นสิ่งพื้นฐาน และโฟตอนก็มาจากระลอกคลื่นเล็กๆ ของทุ่งนา ดังนั้นพวกเขาจึงเป็นสองความเป็นไปได้เชิงตรรกะ

(06:18) และการพัฒนาครั้งใหญ่ก็เริ่มขึ้นในปี 1927 แต่ต้องใช้เวลา 20 หรือ 30 ปีจึงจะได้รับการชื่นชมอย่างเต็มที่ ความชื่นชมอย่างมากก็คือสนามที่เป็นพื้นฐานอย่างแท้จริง สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเป็นพื้นฐานของทุกสิ่ง และระลอกคลื่นเล็กๆ ของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กก็กลายเป็นกลุ่มพลังงานเล็กๆ น้อยๆ ที่เราเรียกว่าโฟตอนเนื่องจากผลกระทบของกลศาสตร์ควอนตัม

(06:44) และก้าวที่ยิ่งใหญ่อันมหัศจรรย์ หนึ่งในขั้นตอนที่ยิ่งใหญ่ในประวัติศาสตร์ฟิสิกส์ คือการเข้าใจว่าเรื่องเดียวกันนี้มีไว้สำหรับอนุภาคอื่นๆ ทั้งหมด สิ่งที่เราเรียกว่าอิเล็กตรอนและสิ่งที่เราเรียกว่าควาร์กไม่ใช่วัตถุพื้นฐาน แต่มีบางสิ่งที่เรียกว่าสนามอิเล็กตรอนซึ่งแผ่กระจายไปทั่วจักรวาลเหมือนกับสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก และอนุภาคที่เราเรียกว่าอิเล็กตรอนนั้นเป็นระลอกคลื่นเล็กๆ ของสนามอิเล็กตรอนนี้ และเช่นเดียวกันกับอนุภาคอื่นๆ ที่คุณต้องการพูดถึง มีสนามควาร์ก – อันที่จริงมีสนามควาร์กที่แตกต่างกันหกแห่งทั่วทั้งจักรวาล มีทุ่งนิวทริโน มีทุ่งกลูออนและ W โบซอน และเมื่อใดก็ตามที่เราค้นพบอนุภาคใหม่ ซึ่งล่าสุดคือฮิกส์โบซอน เรารู้ว่าที่เกี่ยวข้องกับสิ่งนั้นคือสนามที่รองรับมัน และอนุภาคเป็นเพียงระลอกคลื่นของสนาม

สโตรกัซ (07:33): มีชื่อเฉพาะที่เราควรเชื่อมโยงกับวิธีคิดนี้หรือไม่?

คีบ (07:36): มีคนหนึ่งและเขาเป็น ก เขาเกือบจะลบออกจากหนังสือประวัติศาสตร์แล้ว เพราะเขาเป็นสมาชิกที่กระตือรือร้นมากของพรรคนาซี และเขาก็เป็นสมาชิกของพรรคนาซีก่อนที่จะถูกเรียกให้เป็นสมาชิกของพรรคนาซี เขาชื่อปาสกาล จอร์แดน และเขาเป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้งกลศาสตร์ควอนตัม เขาอยู่ในเอกสารต้นฉบับกับไฮเซนเบิร์กและคนอื่นๆ แต่เขาเป็นคนแรกที่ชื่นชมจริง ๆ ว่าถ้าคุณเริ่มต้นด้วยทุ่งนา และคุณนำกฎของกลศาสตร์ควอนตัมมาใช้ คุณก็จะได้อนุภาค

สโตรกัซ (08:06): โอเค ดีมาก ตอนนี้ คุณพูดถึงความแตกต่างทั้งหมดนี้แล้ว — สนามอิเล็กตรอน ควาร์ก W และ Z โบซอนและส่วนที่เหลือ เล่าให้เราฟังหน่อยเกี่ยวกับ Standard Model ที่เราได้ยินมามาก

คีบ (08: 18): รุ่นมาตรฐาน is ทฤษฎีจักรวาลที่ดีที่สุดของเราในปัจจุบัน เราอาศัยอยู่ มันเป็นตัวอย่างของทฤษฎีสนามควอนตัม โดยพื้นฐานแล้วมันคืออนุภาคทั้งหมดที่เราระบุไว้แล้ว แต่ละคนมีฟิลด์ที่เกี่ยวข้อง และโมเดลมาตรฐานคือสูตรที่อธิบายว่าแต่ละฟิลด์เหล่านั้นโต้ตอบกับฟิลด์อื่นๆ อย่างไร สนามที่เล่นมีสามสนามพลัง และขึ้นอยู่กับว่าคุณนับช่องสสาร 12 ช่องในลักษณะที่ฉันจะอธิบาย ดังนั้นสนามแรงทั้งสามคือไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก - เนื่องจากส่วนใหญ่แล้วเนื่องจากฟาราเดย์ตระหนักว่าสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเป็นสองด้านของเหรียญเดียวกัน คุณไม่สามารถมีด้านหนึ่งได้หากไม่มีอีกด้านหนึ่ง ดังนั้นเราจึงนับสิ่งเหล่านั้นเป็นหนึ่งเดียว แล้วมีสนามพลังนิวเคลียร์สองแห่ง แห่งหนึ่งเรียกว่าสนามกลูออนที่เกี่ยวข้องกับแรงนิวเคลียร์อย่างแรง สิ่งนี้ยึดนิวเคลียสไว้ด้วยกันภายในอะตอม และส่วนอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับแรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอ พวกเขาถูกเรียกว่า W โบซอนหรือ Z ทุ่งโบซอน ดังนั้นเราจึงมีสนามพลังสามแห่ง

[INSERT VIDEO: The Standard Model: ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดตลอดกาล]

(09:20) แล้วเราก็มีทุ่งสสารมากมาย พวกมันมาในสามกลุ่ม กลุ่มละสี่ สนามที่คุ้นเคยมากที่สุดคือสนามอิเล็กตรอน สนามควาร์กสองสนามที่เกี่ยวข้องกับควาร์กขึ้นและลง โปรตอนประกอบด้วย — โอ้ ฉันหวังว่าเราจะทำถูกต้อง — สองตัวขึ้นและลง และนิวตรอนประกอบด้วยสองตัวล่างและตัวขึ้น ฉันคิดว่า ฉันมาถูกทางแล้ว

สโตรกัซ (09:41): คุณหลอกฉันได้ไม่ว่าด้วยวิธีใด ฉันไม่เคยจำได้

คีบ (09:43): ใช่ แต่ผู้ฟังจะรู้ แล้วก็สนามนิวตริโน จึงมีอนุภาคสี่กลุ่มนี้ทำปฏิกิริยากับสามแรง และด้วยเหตุผลที่เราไม่เข้าใจจริงๆ จักรวาลจึงตัดสินใจทำซ้ำเขตข้อมูลเรื่องเหล่านั้นสองครั้ง จึงมีคอลเลกชั่นที่สองของอนุภาคสี่ตัวที่เรียกว่า มิวออน เสน่ห์ที่แปลกประหลาด และนิวตริโนอีกตัวหนึ่ง เราไม่มีชื่อที่ดีสำหรับนิวตริโน ดังนั้นเราจึงเรียกมันว่ามิวออนนิวตริโน แล้วคุณจะได้คอลเลกชั่นอีก 12 คอลเลกชั่น: เทา ท็อปควาร์ก ล่างสุด และอีกครั้ง เทานิวทริโน ธรรมชาติจึงมีวิถีแบบนี้ซ้ำซาก และไม่มีใครรู้ว่าทำไม ฉันคิดว่านั่นยังคงเป็นหนึ่งในความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ แต่คอลเล็กชันของอนุภาค XNUMX ตัวที่มีปฏิสัมพันธ์กับแรงทั้งสามนั้นประกอบด้วยแบบจำลองมาตรฐาน

(09:43) โอ้ และฉันพลาดไปอย่างหนึ่ง ที่ฉันพลาดไปนั้นสำคัญไฉน มันคือฮิกส์โบซอน Higgs boson เชื่อมโยงทุกอย่างเข้าด้วยกัน

สโตรกัซ (10:37): เอาล่ะ น่าดึงดูดมาก บางทีเราควรพูดสักนิดว่า Higgs boson ทำอะไร มีบทบาทอย่างไรใน Standard Model

คีบ (10:43): มันทำบางสิ่งที่ค่อนข้างพิเศษ มันให้มวลแก่อนุภาคอื่นๆ ทั้งหมด ฉันชอบที่จะมีการเปรียบเทียบที่ดีเพื่ออธิบายว่ามันให้มวลอย่างไร ฉันสามารถเปรียบเทียบที่ไม่ดีได้ แต่จริงๆ แล้วเป็นการเปรียบเทียบที่ไม่ดีจริงๆ การเปรียบเทียบที่ไม่ดีก็คือฟิลด์ Higgs นี้กระจายไปทั่วทุกพื้นที่ นั่นคือข้อความที่แท้จริง และการเปรียบเทียบที่ไม่ดีก็คือมันทำหน้าที่เหมือนน้ำมูกไหลหรือกากน้ำตาล อนุภาคต้องเคลื่อนผ่านสิ่งนี้ สนามฮิกส์นี้เพื่อให้ก้าวหน้า และนั่นทำให้พวกเขาช้าลง พวกมันจะเดินทางด้วยความเร็วแสงโดยธรรมชาติ และพวกมันจะช้าลงเมื่อมีทุ่งฮิกส์นี้ และนั่นคือสาเหตุของปรากฏการณ์ที่เราเรียกว่ามวล

(11:22) ส่วนใหญ่ของสิ่งที่ฉันเพิ่งพูดไปโดยพื้นฐานแล้วเป็นเรื่องโกหก ฉันหมายความว่ามันบ่งบอกว่ามีแรงเสียดทานอยู่บ้าง และนั่นไม่เป็นความจริง แต่มันเป็นหนึ่งในสิ่งที่สมการนั้นง่ายอย่างน่าประหลาดใจจริงๆ แต่มันค่อนข้างยากที่จะหาการเปรียบเทียบที่น่าสนใจซึ่งรวบรวมสมการเหล่านั้นได้

สโตรกัซ (11:36): เป็นคำกล่าวที่น่าอัศจรรย์ที่คุณสร้างขึ้น ว่าหากไม่มีสนามฮิกส์หรือบางส่วน ผมคิดว่ากลไกที่คล้ายคลึงกันบางอย่าง ทุกอย่างจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง ฉันได้ยินคุณถูกไหม

คีบ (11:47): ใช่ ยกเว้นเช่นเคย สิ่งเหล่านี้ ใช่โดยมีข้อแม้ "แต่" คือถ้าปิดสนาม Higgs อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง คุณก็รู้ อะตอมจะไม่เสถียรเป็นพิเศษ นิวตริโนซึ่งเกือบจะไม่มีมวลอยู่แล้ว จะเดินทางด้วยความเร็วแสง แต่ปรากฎว่าโปรตอนหรือนิวตรอนจะมีมวลเท่าๆ กับที่พวกมันมีในตอนนี้ รู้ไหม ควาร์กในตัวพวกมันจะไร้มวล แต่มวลของควาร์กภายในโปรตอนหรือนิวตรอนนั้นเล็กน้อยมากเมื่อเทียบกับโปรตอนหรือนิวตรอน — 0.1% ประมาณนั้น จริงแล้วโปรตอนหรือนิวตรอนได้มวลของมันมาจากส่วนหนึ่งของทฤษฎีสนามควอนตัมที่เราเข้าใจน้อยที่สุด แต่ความผันผวนอย่างป่าเถื่อนของสนามควอนตัมคือสิ่งที่เกิดขึ้นภายในโปรตอนหรือนิวตรอนและให้มวลแก่พวกมัน ดังนั้นอนุภาคมูลฐานจะกลายเป็นมวลไร้มวล — ควาร์ก อิเล็กตรอน — แต่สิ่งที่เราสร้างขึ้น — นิวตรอนและโปรตอน — จะไม่เป็นเช่นนั้น พวกมันได้มวลจากกลไกอื่นนี้

สโตรกัซ (12:42): คุณเต็มไปด้วยสิ่งที่น่าสนใจ ลองดูว่าฉันสามารถพูดในสิ่งที่ฉันคิดเพื่อตอบสนองต่อสิ่งนั้นได้หรือไม่ และคุณสามารถแก้ไขฉันได้หากฉันเข้าใจผิดทั้งหมด ฉันมีควาร์กที่มีปฏิสัมพันธ์รุนแรงเหล่านี้อยู่ภายใน พูดได้ว่า โปรตอน และฉันก็นึกขึ้นได้ว่ามีบางอย่าง E = mc² การเชื่อมต่อเกิดขึ้นที่นี่ ว่าปฏิกิริยาอันทรงพลังนั้นสัมพันธ์กับพลังงานจำนวนมาก และนั่นก็แปลว่ามวล มันคือหรือว่ามีอนุภาคเสมือนถูกสร้างขึ้นแล้วหายไป? และทั้งหมดนั้นสร้างพลังงานและมวล?

คีบ (13:16): เป็นทั้งสองอย่างที่คุณเพิ่งพูดไป ดังนั้นเราจึงโกหกเรื่องนี้เมื่อเราอยู่ในโรงเรียนมัธยม – ฟิสิกส์เป็นเรื่องของการโกหกเมื่อคุณยังเด็กและตระหนักว่าสิ่งต่าง ๆ ซับซ้อนขึ้นเล็กน้อยเมื่อคุณโตขึ้น เรื่องโกหกที่เราบอก และฉันได้พูดไปแล้วก่อนหน้านี้ คือมีควาร์กสามตัวอยู่ภายในโปรตอนแต่ละตัวและนิวตรอนแต่ละตัว และมันไม่เป็นความจริง ข้อความที่ถูกต้องคือมีควาร์กและแอนติควาร์กและกลูออนหลายร้อยตัวอยู่ภายในโปรตอน และข้อความที่ว่าจริงๆ แล้วมีสามควาร์ก วิธีที่เหมาะสมในการพูดก็คือว่า ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง มีควาร์กมากกว่าสามตัวที่มีแอนติควาร์ก มีเพิ่มอีกสามแบบ แต่มันเป็นวัตถุที่ซับซ้อนเป็นพิเศษ โปรตอน มันไม่มีอะไรที่ดีและสะอาด ประกอบด้วยอนุภาคต่างๆ นับร้อย อาจเป็นพันๆ ที่มีปฏิสัมพันธ์กันในลักษณะที่ซับซ้อนมาก คุณอาจนึกถึงคู่ควาร์กกับแอนติควาร์กเหล่านี้เป็นอย่างที่คุณพูด อนุภาคเสมือน สิ่งต่างๆ ที่เพิ่งโผล่ออกมาจากสุญญากาศและกลับเข้ามาอีกครั้งภายในโปรตอน หรือวิธีคิดอีกอย่างก็คือ ทุ่งนาเองตื่นเต้นในรูปแบบที่ซับซ้อนภายในโปรตอนหรือนิวตรอนที่กระจัดกระจายไปทั่ว และนั่นคือสิ่งที่ทำให้พวกเขามีมวล

สโตรกัซ (14:20): ก่อนหน้านี้ ฉันบอกเป็นนัยว่านี่เป็นทฤษฎีที่ประสบความสำเร็จอย่างมาก และกล่าวถึงบางอย่างเกี่ยวกับทศนิยม 12 ตำแหน่ง คุณช่วยบอกเราเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้ไหม เพราะนั่นเป็นหนึ่งในชัยชนะที่ยิ่งใหญ่ ฉันจะไม่พูดแค่ทฤษฎีสนามควอนตัม หรือแม้แต่ฟิสิกส์ แต่รวมถึงวิทยาศาสตร์ทั้งหมดด้วย ฉันหมายถึง ความพยายามที่จะเข้าใจจักรวาลของมนุษยชาติ นี่อาจเป็นสิ่งที่ดีที่สุดที่เราเคยทำมา และจากมุมมองเชิงปริมาณ เราในฐานะสปีชีส์

คีบ (14:42): ฉันคิดว่าถูกต้อง มันเป็นเรื่องที่ไม่ธรรมดา ฉันควรบอกว่ามีบางสิ่งที่เราสามารถคำนวณได้อย่างดีเป็นพิเศษ เมื่อเรารู้ว่าเรากำลังทำอะไรอยู่ เราก็สามารถทำสิ่งที่น่าตื่นเต้นได้จริงๆ

สโตรกัซ (14:42): เพียงพอที่จะทำให้คุณมีอารมณ์เชิงปรัชญา คำถามเกี่ยวกับประสิทธิผลที่ไม่สมเหตุสมผลของคณิตศาสตร์นี้

คีบ (14:52): ดังนั้น วัตถุเฉพาะหรือปริมาณเฉพาะ นั่นคือเด็กชายโปสเตอร์สำหรับทฤษฎีสนามควอนตัม เพราะเราสามารถคำนวณได้อย่างดี แม้ว่าจะใช้เวลาหลายสิบปีในการคำนวณเหล่านี้ การคำนวณเหล่านี้ไม่ใช่เรื่องง่าย แต่ที่สำคัญ เราสามารถวัดผลการทดลองได้เป็นอย่างดี เลยเป็นเบอร์ที่เรียกว่า g-2 ไม่ได้มีความสำคัญเป็นพิเศษในแผนงานใหญ่ๆ ของสิ่งต่างๆ แต่ตัวเลขมีดังต่อไปนี้ ถ้าคุณเอาอิเล็กตรอนเข้าไป มันก็มีสปิน อิเล็กตรอนหมุนรอบแกนบางแกนไม่ต่างกับวิธีที่โลกหมุนรอบแกนของมัน มันเป็นควอนตัมมากกว่านั้น แต่ก็ไม่ได้เปรียบเทียบที่ไม่ดีนัก

(14:59) และหากคุณนำอิเล็กตรอนมาใส่ในสนามแม่เหล็ก ทิศทางของการหมุนรอบนั้นก็จะดำเนินไปตามเวลา และจำนวนนี้ g-2 แค่บอกคุณว่ามันประมวลผลเร็วแค่ไหน -2 นั้นแปลกเล็กน้อย แต่คุณจะคิดอย่างไร้เดียงสาว่าตัวเลขนี้จะเป็น 1 และ [พอล] ไดรัค ได้รับรางวัลโนเบลส่วนหนึ่งจากการแสดงว่าจริง ๆ แล้วตัวเลขนี้เป็น 2 ในการประมาณครั้งแรก แล้ว [จูเลียน] ชวิงเงอร์ ได้รับรางวัลโนเบลร่วมกับ [Richard] Feynman และ [Sin-Itiro] Tomonaga เพื่อแสดงให้เห็นว่า ไม่ใช่ 2 แต่เป็น 2 จุด เมื่อเวลาผ่านไป เราได้ทำสิ่งนั้น บางอย่าง กับอีกเก้าอย่างหลังจากนั้น อย่างที่คุณพูด เป็นสิ่งที่ตอนนี้เรารู้ดีในทางทฤษฎีและเชิงทดลองเป็นอย่างดี และเป็นเรื่องน่าประหลาดใจที่เห็นตัวเลขเหล่านี้ หลักต่อหลัก ตกลงกัน มันเป็นสิ่งที่ค่อนข้างพิเศษ

(15:21) สิ่งหนึ่งที่ผลักดันคุณไปในทิศทางนั้นก็คือมันดีมาก ดีมากที่นี่ไม่ใช่แบบจำลองของโลก สมการนี้ใกล้เคียงกับโลกจริงมากขึ้น

สโตรกัซ (16:31): ดังนั้น เมื่อได้ร้องเพลงสรรเสริญทฤษฎีสนามควอนตัม และสมควรได้รับการยกย่อง เราควรตระหนักด้วยว่ามันเป็นทฤษฎีที่ซับซ้อนอย่างยิ่ง และในบางแง่ ทฤษฎีที่มีปัญหาหรือชุดของทฤษฎี ดังนั้นในส่วนนี้ของการสนทนา ฉันสงสัยว่าคุณจะช่วยให้เราเข้าใจว่าเราควรจองอะไรไว้บ้าง หรือพรมแดนอยู่ที่ไหน เช่นเดียวกับทฤษฎีที่กล่าวกันว่าไม่สมบูรณ์ มันมีอะไรไม่ครบ? อะไรคือความลึกลับที่เหลืออยู่เกี่ยวกับทฤษฎีสนามควอนตัม?

คีบ (17:01): คุณรู้ไหม มันขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณสมัครรับข้อมูลจริงๆ หากคุณเป็นนักฟิสิกส์และต้องการคำนวณตัวเลขนี้ g-2 ถ้าอย่างนั้นก็ไม่มีอะไรที่ไม่สมบูรณ์เกี่ยวกับทฤษฎีสนามควอนตัม เมื่อการทดสอบดีขึ้น คุณก็รู้ เราคำนวณหรือเราทำดีกว่า คุณสามารถทำได้ดีเท่าที่คุณต้องการ มีหลายแกนในเรื่องนี้ ผมขอเน้นที่สิ่งหนึ่งก่อน

(17:22) ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อเราพูดคุยกับเพื่อนนักคณิตศาสตร์ที่บริสุทธิ์ เพราะเพื่อนนักคณิตศาสตร์ที่บริสุทธิ์ของเราเป็นคนฉลาด และเราคิดว่าเรามีทฤษฎีทางคณิตศาสตร์นี้ แต่พวกเขาไม่เข้าใจสิ่งที่เรากำลังพูดถึง และไม่ใช่ความผิดของพวกเขา มันเป็นของเรา คณิตศาสตร์ที่เรากำลังเผชิญอยู่นั้นไม่ใช่สิ่งที่อยู่บนพื้นฐานของความเข้มงวด เป็นสิ่งที่เรากำลังเล่นอย่างรวดเร็วและหลวมกับแนวคิดทางคณิตศาสตร์ต่างๆ และเราค่อนข้างแน่ใจว่าเรารู้ว่าเรากำลังทำอะไรอยู่ตามที่ข้อตกลงกับการทดลองแสดงให้เห็น แต่แน่นอนว่ามันไม่ได้อยู่ในระดับความเข้มงวดที่นักคณิตศาสตร์จะสบายใจได้อย่างแน่นอน และฉันคิดว่านักฟิสิกส์อย่างเราเริ่มรู้สึกไม่สบายใจมากขึ้นด้วย

(17:22) ฉันควรจะพูดว่านี่ไม่ใช่สิ่งใหม่ เป็นกรณีเสมอเมื่อมีแนวคิดใหม่ๆ เครื่องมือทางคณิตศาสตร์ใหม่ๆ ที่นักฟิสิกส์มักนำแนวคิดเหล่านี้ไปใช้ เพราะพวกเขาสามารถแก้ปัญหาต่างๆ ได้ และนักคณิตศาสตร์มักจะชอบคำว่า "rigor" บางทีคำว่า "pedantry" จะดีกว่า แต่ตอนนี้ พวกเขากำลังค่อนข้างช้ากว่าเรา พวกมันจุด i และข้ามตัว T ด้วยทฤษฎีสนามควอนตัม ฉันรู้สึกว่ามันนานมากแล้ว มีความคืบหน้าน้อยมากจนบางทีเราอาจคิดผิด ความกังวลใจอย่างหนึ่งก็คือ มันไม่สามารถทำได้อย่างเข้มงวดทางคณิตศาสตร์ และไม่ได้เกิดจากความอยากลอง

สโตรกัซ (18:33): เรามาพยายามทำความเข้าใจจุดศูนย์กลางของความยากกัน หรืออาจจะมีหลายคน แต่คุณพูดก่อนหน้านี้เกี่ยวกับ Michael Faraday และในแต่ละจุดในอวกาศ เรามีเวกเตอร์ ปริมาณที่เราคิดได้ว่าเป็นลูกศร มันมีทิศทางและขนาด หรือถ้าเราต้องการ เราอาจคิดว่ามันเป็นตัวเลขสามตัว อาจจะเป็น x, y และองค์ประกอบ z ของเวกเตอร์แต่ละตัว แต่ในทฤษฎีสนามควอนตัม ฉันคิดว่าวัตถุที่กำหนดในแต่ละจุดมีความซับซ้อนกว่าเวกเตอร์หรือตัวเลข

คีบ (18:33): พวกเขาเป็น วิธีทางคณิตศาสตร์ในการพูดแบบนี้ก็คือ ทุก ๆ จุด จะมีตัวดำเนินการ — ถ้าคุณต้องการ เมทริกซ์มิติอนันต์ที่นั่งอยู่ที่จุดแต่ละจุดในอวกาศ และกระทำบนสเปซของฮิลเบิร์ต ตัวมันเองนั้นซับซ้อนมาก และมาก ยากที่จะกำหนด ดังนั้นคณิตศาสตร์จึงซับซ้อน และส่วนใหญ่ เป็นเพราะปัญหานี้ที่โลกมีความต่อเนื่อง เราคิดว่าพื้นที่และเวลา โดยเฉพาะพื้นที่ มีความต่อเนื่อง ดังนั้นคุณต้องกำหนดบางอย่างจริงๆ ในแต่ละจุด และถัดจากจุดหนึ่ง ใกล้กับจุดนั้นเพียงเล็กน้อยคืออีกจุดหนึ่งที่มีตัวดำเนินการอีกตัวหนึ่ง ดังนั้นจึงมีความอนันต์ปรากฏขึ้นเมื่อคุณดูสเกลระยะทางที่เล็กกว่าและเล็กกว่า ไม่ใช่อินฟินิตี้ที่ออกไปด้านนอก แต่อินฟินิตี้กำลังเข้าด้านใน

(19:44) ซึ่งแนะนำวิธีหลีกเลี่ยง วิธีหนึ่งที่จะหลีกเลี่ยงได้คือแกล้งทำเป็นเพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ พื้นที่นั้นไม่ต่อเนื่อง อันที่จริง อาจเป็นเพราะว่าพื้นที่นั้นไม่ต่อเนื่องกัน คุณคงนึกภาพว่ากำลังคิดถึงโครงตาข่าย อย่างที่นักคณิตศาสตร์เรียกว่า แลตทิซ ดังนั้น แทนที่จะมีช่องว่างต่อเนื่อง คุณคิดถึงจุดหนึ่ง แล้วจากนั้นก็ห่างจากจุดนั้นเป็นระยะทางจำกัด อีกจุดหนึ่ง และระยะห่างจากจุดนั้นอีกจุดหนึ่ง พูดอีกอย่างก็คือ คุณแยกพื้นที่ว่างออก แล้วคุณคิดถึงสิ่งที่เราเรียกว่าดีกรีอิสระ สิ่งที่เคลื่อนไหว เหมือนกับการมีชีวิตอยู่บนจุดแลตทิชเหล่านี้ แทนที่จะอยู่ในความต่อเนื่องกัน นั่นคือสิ่งที่นักคณิตศาสตร์รับมือได้ดีกว่ามาก

(19:44) แต่มีปัญหาถ้าเราพยายามทำอย่างนั้น และฉันคิดว่ามันเป็นปัญหาที่ลึกที่สุดปัญหาหนึ่งในฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ทฤษฎีสนามควอนตัมบางทฤษฎี เราไม่สามารถแยกแยะด้วยวิธีนั้นได้ มีทฤษฎีบททางคณิตศาสตร์ที่ห้ามไม่ให้คุณเขียนทฤษฎีสนามควอนตัมบางรุ่นแยกกัน

สโตรกัซ (20:41): โอ้ คิ้วของฉันเชิดขึ้นที่อันนั้น

คีบ (20:43): ทฤษฎีบทนี้เรียกว่าทฤษฎีบทนีลเส็น-นิโนมิยะ ในบรรดากลุ่มทฤษฎีสนามควอนตัมที่คุณไม่สามารถแยกแยะได้คือทฤษฎีที่อธิบายจักรวาลของเรา แบบจำลองมาตรฐาน

สโตรกัซ (20:52): ไม่ล้อเล่น! ว้าว.

คีบ (20:54): คุณรู้ไหม ถ้าคุณใช้ทฤษฎีบทนี้ตามมูลค่า มันบอกเราว่าเราไม่ได้อาศัยอยู่ในเมทริกซ์ วิธีที่คุณจำลองทุกอย่างบนคอมพิวเตอร์คือการแยกแยะก่อนแล้วจึงจำลอง และยังมีอุปสรรคพื้นฐานที่ดูเหมือนจะแยกแยะกฎของฟิสิกส์อย่างที่เรารู้ ดังนั้นเราจึงไม่สามารถจำลองกฎของฟิสิกส์ได้ แต่มันหมายความว่าไม่มีใครทำได้เช่นกัน ดังนั้น ถ้าคุณซื้อทฤษฎีบทนี้จริงๆ แสดงว่าเราไม่ได้อยู่ในเมทริกซ์

สโตรกัซ (21:18): ฉันสนุกกับตัวเองจริงๆ เดวิด เป็นอย่างนี้ น่าสนใจมาก ฉันไม่เคยมีโอกาสศึกษาทฤษฎีสนามควอนตัม ฉันได้ใช้กลศาสตร์ควอนตัมจากจิม พีเบิลส์ที่พรินซ์ตัน และนั่นก็วิเศษมาก และฉันก็สนุกกับมันมาก แต่ไม่เคยทำต่อ ทฤษฎีสนามควอนตัม ผมอยู่ในฐานะผู้ฟังของเราหลายคนที่นี่ แค่มองดูความมหัศจรรย์ที่คุณอธิบายใน agog

คีบ (21:41): ฉันสามารถบอกคุณได้อีกเล็กน้อยเกี่ยวกับลักษณะที่แน่นอนของ Standard Model ที่ทำให้การจำลองบนคอมพิวเตอร์ยากหรือเป็นไปไม่ได้ มีสโลแกนที่ดี ฉันเพิ่มได้เหมือนสโลแกนฮอลลีวูด สโลแกนคือ “สิ่งต่าง ๆ สามารถเกิดขึ้นได้ในกระจกที่ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในโลกของเรา” ในปี 1950, เชียน-ชิง หวู่ ค้นพบสิ่งที่เราเรียกว่าการละเมิดความเท่าเทียมกัน นี่คือคำกล่าวที่ว่าเมื่อคุณมองบางสิ่งที่เกิดขึ้นต่อหน้าคุณ หรือคุณมองภาพของมันในกระจก คุณสามารถบอกความแตกต่างได้ คุณสามารถบอกได้ว่าสิ่งนั้นกำลังเกิดขึ้นในโลกแห่งความจริงหรือกำลังเกิดขึ้นในกระจก มันเป็นแง่มุมของกฎฟิสิกส์ที่ว่า สิ่งที่เกิดขึ้นสะท้อนในกระจกแตกต่างจากสิ่งที่เกิดขึ้นในความเป็นจริง ซึ่งกลายเป็นปัญหา เป็นแง่มุมที่ยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะจำลองตามทฤษฎีนี้

สโตรกัซ (22:28): ยากที่จะเข้าใจว่าทำไมฉันถึงหมายความอย่างนั้น เพราะโครงตาข่ายเองจะไม่มีปัญหาในการจัดการกับความเท่าเทียมกัน แต่อย่างไรก็ตาม ฉันแน่ใจว่ามันเป็นทฤษฎีบทที่ละเอียดอ่อน

คีบ (22:36): ฉันสามารถลองบอกคุณเล็กน้อยว่าทำไมทุกอนุภาคในโลกของเรา — อิเล็กตรอน ควาร์ก พวกเขาแบ่งออกเป็นสองอนุภาคที่แตกต่างกัน พวกเขาเรียกว่ามือซ้ายและมือขวา และโดยพื้นฐานแล้วมันเกี่ยวกับการหมุนของพวกมันที่เปลี่ยนแปลงไปในขณะเคลื่อนที่ กฎของฟิสิกส์นั้นทำให้อนุภาคคนถนัดซ้ายรู้สึกถึงแรงที่แตกต่างจากอนุภาคทางขวา นี่คือสิ่งที่นำไปสู่การละเมิดความเท่าเทียมกันนี้

(22:59) บัดนี้ ปรากฎว่าเป็นเรื่องยากที่จะเขียนทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ที่มีความสอดคล้องกันและมีคุณสมบัตินี้ที่อนุภาคถนัดซ้ายและอนุภาคทางขวา ประสบกับแรงที่แตกต่างกัน มีช่องโหว่ที่คุณต้องข้ามผ่าน เรียกว่าความผิดปกติหรือการยกเลิกความผิดปกติในทฤษฎีสนามควอนตัม และรายละเอียดปลีกย่อยเหล่านี้ ช่องโหว่เหล่านี้มาจาก อย่างน้อยในบางวิธีในการคำนวณความจริงที่ว่าพื้นที่มีความต่อเนื่อง คุณจะเห็นเฉพาะช่องโหว่เหล่านี้เมื่อมีช่องว่าง หรือข้อกำหนดเหล่านี้เมื่อพื้นที่ต่อเนื่องกัน ดังนั้นตาข่ายจึงไม่รู้อะไรเลยเกี่ยวกับเรื่องนี้ โครงตาข่ายไม่รู้อะไรเกี่ยวกับความผิดปกติแฟนซีเหล่านี้

(23:36) แต่คุณไม่สามารถเขียนทฤษฎีที่ไม่สอดคล้องกันบนโครงตาข่ายได้ ยังไงก็ตาม โครงตาข่ายต้องปิดตูดของมัน มันต้องแน่ใจว่าอะไรก็ตามที่มันให้มา มันคือทฤษฎีที่คงเส้นคงวา และวิธีที่ทำได้ก็คือไม่อนุญาตให้ทฤษฎีที่อนุภาคมือซ้ายและมือขวารู้สึกถึงแรงที่แตกต่างกัน

สโตรกัซ (23:50): เอาล่ะ ฉันคิดว่าฉันเข้าใจรสชาติของมันแล้ว มันเหมือนกับโทโพโลยีที่ยอมให้ปรากฏการณ์บางอย่าง ความผิดปกติเหล่านี้จำเป็นต้องเห็นสิ่งที่เราเห็นในกรณีของแรงที่อ่อนแอ ซึ่งพื้นที่ที่ไม่ต่อเนื่องกันจะไม่อนุญาตให้มี บางอย่างเกี่ยวกับคอนตินิวอัมเป็นกุญแจสำคัญ

คีบ (24:06): คุณพูดได้ดีกว่าฉันจริงๆ ทั้งหมดเกี่ยวข้องกับโทโพโลยี ถูกต้องแล้ว ใช่.

สโตรกัซ (24:11): เอาล่ะ ดี. นั่นเป็นภาคต่อที่ดีมากสำหรับเรา ที่จริงแล้ว ฉันหวังว่าเราจะได้ไปต่อ ซึ่งก็คือการพูดถึงสิ่งที่ทฤษฎีสนามควอนตัมได้ทำกับคณิตศาสตร์ เพราะนั่นเป็นอีกเรื่องราวความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่อีกเรื่องหนึ่ง ถึงแม้ว่า สำหรับนักฟิสิกส์ที่ใส่ใจเกี่ยวกับจักรวาล นั่นอาจไม่ใช่ประเด็นหลัก แต่สำหรับคนในวิชาคณิตศาสตร์ เรารู้สึกซาบซึ้งมากและยังประหลาดใจกับผลงานอันยิ่งใหญ่ที่เกิดขึ้นจากการคิดถึงวัตถุทางคณิตศาสตร์ล้วนๆ ราวกับว่าพวกเขากำลังแจ้งพวกเขาด้วยข้อมูลเชิงลึกจากทฤษฎีสนามควอนตัม คุณช่วยเล่าให้เราฟังหน่อยได้ไหมเกี่ยวกับเรื่องราวบางส่วนที่เริ่มต้นขึ้นในปี 1990?

คีบ (24:48): ใช่ นี่เป็นหนึ่งในสิ่งมหัศจรรย์จริงๆ ที่ออกมาจากทฤษฎีสนามควอนตัม และไม่มีการประชดเล็กน้อยที่นี่ คุณก็รู้ ที่แปลกก็คือ เราใช้เทคนิคทางคณิตศาสตร์เหล่านี้ ที่นักคณิตศาสตร์สงสัยอย่างยิ่ง เพราะพวกเขาไม่คิดว่า จริงๆ แล้ว พวกเขาไม่เข้มงวด และในขณะเดียวกัน เราก็สามารถกระโดดข้ามนักคณิตศาสตร์และเกือบจะเอาชนะพวกเขาในเกมของพวกเขาเองได้ในบางสถานการณ์ ซึ่งเราสามารถหันหลังกลับและมอบผลลัพธ์ที่พวกเขาสนใจให้กับพวกเขา ในพื้นที่ของตนเอง พิเศษและผลลัพธ์ที่ในบางสถานการณ์ได้เปลี่ยนพื้นที่บางส่วนของคณิตศาสตร์อย่างสิ้นเชิง

(25:22) ดังนั้น ฉันสามารถพยายามทำให้คุณเข้าใจบางอย่างเกี่ยวกับวิธีการทำงานนี้ ประเภทของคณิตศาสตร์ที่มีประโยชน์มากที่สุดคือแนวคิดเกี่ยวกับเรขาคณิต มันไม่ใช่คนเดียว แต่ฉันคิดว่ามันเป็นสิ่งที่เรามีความก้าวหน้ามากที่สุดในการคิดในฐานะนักฟิสิกส์ และแน่นอนว่า เรขาคณิตอยู่ใกล้หัวใจของนักฟิสิกส์มาโดยตลอด ทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์กำลังบอกเราว่าอวกาศและเวลาเป็นวัตถุทางเรขาคณิต สิ่งที่เราทำคือ เราใช้สิ่งที่นักคณิตศาสตร์เรียกว่า แมนิโฟลด์ มันคือสเปซเรขาคณิต ในความคิดของคุณ อย่างแรกเลย คุณสามารถนึกถึงพื้นผิวของลูกฟุตบอล แล้วบางทีถ้าพื้นผิวของโดนัทที่มีรูตรงกลาง แล้วเกลี่ยให้ทั่วพื้นผิวของเพรทเซล ซึ่งมีรูอยู่สองสามรูตรงกลาง จากนั้นขั้นตอนใหญ่คือการนำสิ่งเหล่านั้นทั้งหมดและผลักไปยังมิติที่สูงขึ้นและคิดถึงวัตถุมิติที่สูงกว่าที่ห่อหุ้มตัวเองด้วยรูที่มีมิติที่สูงขึ้นเป็นต้น

(26:13) ดังนั้น คำถามประเภทต่าง ๆ ที่นักคณิตศาสตร์ขอให้เราจำแนกวัตถุเช่นนี้ เพื่อถามว่าอะไรเป็นพิเศษเกี่ยวกับวัตถุต่าง ๆ กัน มีรูแบบใดได้บ้าง โครงสร้างที่พวกเขาสามารถมีบนวัตถุนั้น และอื่น ๆ และในฐานะนักฟิสิกส์ เราก็มีสัญชาตญาณพิเศษบางอย่าง

(26:28) แต่นอกจากนี้ เรามีอาวุธลับของทฤษฎีสนามควอนตัม เรามีอาวุธลับอยู่สองอย่าง เรามีทฤษฎีสนามควอนตัม เราจงใจละเลยความเข้มงวด ทั้งสองรวมกันได้ค่อนข้างดีทีเดียว ดังนั้นเราจะถามคำถามเช่น ใช้ช่องว่างเหล่านี้ แล้วใส่อนุภาคลงไป แล้วถามว่าอนุภาคนั้นตอบสนองต่อพื้นที่อย่างไร ขณะนี้มีอนุภาคหรืออนุภาคควอนตัม สิ่งที่น่าสนใจเกิดขึ้นเพราะมันมีคลื่นของความน่าจะเป็นที่กระจายไปทั่วอวกาศ และด้วยธรรมชาติของควอนตัมนี้ มันจึงมีตัวเลือกให้รู้เกี่ยวกับธรรมชาติของโลกของอวกาศ มันสามารถแยกแยะพื้นที่ทั้งหมดได้ในคราวเดียวและค้นหาว่าหลุมอยู่ที่ไหนและหุบเขาอยู่ที่ไหนและยอดเขาอยู่ที่ไหน ดังนั้นอนุภาคควอนตัมของเราจึงสามารถทำสิ่งต่างๆ ได้ เช่น ติดอยู่ในรูบางรู และด้วยวิธีนั้น บอกเราบางอย่างเกี่ยวกับโทโพโลยีของช่องว่าง

(27:18) ดังนั้น มีความสำเร็จครั้งสำคัญหลายอย่างในการใช้ทฤษฎีสนามควอนตัมกับทฤษฎีที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ซึ่งเรียกว่าสมมาตรของกระจก ซึ่งปฏิวัติพื้นที่ที่เรียกว่า เรขาคณิตเชิงสมมาตร. อีกสักครู่ [นาธาน] Seiberg และ [เอ็ดเวิร์ด] วิทเทน แก้ไขทฤษฎีสนามควอนตัมสี่มิติโดยเฉพาะ และนั่นให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับโทโพโลยีของช่องว่างสี่มิติ เป็นโครงการที่ได้ผลอย่างน่าพิศวงจริง ๆ ซึ่งสิ่งที่เกิดขึ้นมาหลายทศวรรษแล้วตอนนี้คือนักฟิสิกส์จะเกิดแนวคิดใหม่ ๆ จากทฤษฎีสนามควอนตัม แต่ก็ไม่สามารถพิสูจน์ได้โดยทั่วไปเพราะขาดความเข้มงวดนี้ แล้วนักคณิตศาสตร์ก็จะตามมาด้วย แต่ไม่ใช่แค่การดูถูกและข้ามตัว T เท่านั้น พวกเขามักจะนำแนวคิดเหล่านั้นมาและพวกเขาพิสูจน์ด้วยวิธีของตนเอง และแนะนำแนวคิดใหม่

(28:02) และความคิดใหม่เหล่านั้นก็ถูกป้อนกลับเข้าไปในทฤษฎีสนามควอนตัม ดังนั้นจึงมีการพัฒนาที่กลมกลืนกันอย่างยอดเยี่ยมระหว่างคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ ปรากฏว่าเรามักถามคำถามเดียวกัน แต่ใช้เครื่องมือที่แตกต่างกันมาก และการพูดคุยกันทำให้ก้าวหน้ามากกว่าที่เราเคยทำ

สโตรกัซ (28:18): ฉันคิดว่าภาพที่สัญชาตญาณที่คุณให้มานั้นมีประโยชน์มากในการคิดเกี่ยวกับแนวคิดของสนามควอนตัมนี้ว่าเป็นสิ่งที่ถูกแยกออก คุณรู้ไหม แทนที่จะเป็นอนุภาคที่เราคิดว่าเหมือนจุด คุณมีวัตถุที่แผ่กระจายไปทั่วพื้นที่และเวลา ถ้ามีเวลาในทฤษฎี หรือถ้าเราแค่ทำเรขาคณิต ฉันเดาว่าเรา แค่คิดว่ามันกระจายไปทั่วพื้นที่ ฟิลด์ควอนตัมเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจจับคุณสมบัติระดับโลกอย่างที่คุณพูด

(28:47) และนั่นไม่ใช่วิธีคิดมาตรฐานในวิชาคณิตศาสตร์ เราเคยชินกับการคิดจุดหนึ่งและย่านใกล้เคียงของจุด ซึ่งเป็นย่านที่เล็กที่สุดของจุด นั่นคือเพื่อนของเรา เราเป็นเหมือนสัตว์ที่มีสายตาสั้นที่สุดในฐานะนักคณิตศาสตร์ ในขณะที่นักฟิสิกส์คุ้นเคยกับการคิดถึงวัตถุที่ตรวจจับได้ทั่วโลกโดยอัตโนมัติเหล่านี้ ฟิลด์เหล่านี้สามารถดมกลิ่นเส้นขอบ หุบเขา ยอดเขา และพื้นผิวทั้งหมดได้ตามที่คุณพูด ของวัตถุสากล

คีบ (29:14): ใช่ ถูกต้องแล้ว และส่วนหนึ่งของผลตอบรับในวิชาฟิสิกส์ก็มีความสำคัญมาก ดังนั้นการชื่นชมว่าโทโพโลยีนั้นเป็นรากฐานของวิธีคิดของเราในทฤษฎีสนามควอนตัม ซึ่งเราควรคิดแบบทั่วโลกในทฤษฎีสนามควอนตัมและในทางเรขาคณิต และคุณก็รู้ มีโปรแกรม ตัวอย่างเช่น เพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม และเป็นหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุด ในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม

(29:34) แต่ถ้าสามารถทำให้ใช้งานได้ วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดวิธีหนึ่งในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือการใช้แนวคิดเชิงทอพอโลยีของทฤษฎีสนามควอนตัม ซึ่งข้อมูลไม่ได้ถูกเก็บไว้ในจุดท้องถิ่น แต่ถูกเก็บไว้ทั่วโลก พื้นที่ ข้อดีคือ หากคุณเขยิบไปที่จุดใดจุดหนึ่ง คุณจะไม่ทำลายข้อมูลเพราะจะไม่ถูกเก็บไว้ที่จุดใดจุดหนึ่ง มันถูกเก็บไว้ทุกที่ในครั้งเดียว อย่างที่ฉันบอกไป มีความสัมพันธ์อันยอดเยี่ยมระหว่างคณิตศาสตร์กับฟิสิกส์ ที่มันกำลังเกิดขึ้นในขณะที่เราพูด

สโตรกัซ (30:01): เอาล่ะ เรามาเปลี่ยนเกียร์เป็นครั้งสุดท้ายโดยหันหลังให้คณิตศาสตร์เป็นฟิสิกส์อีกครั้ง และอาจถึงขั้นจักรวาลวิทยาสักหน่อย สำหรับเรื่องราวความสำเร็จของทฤษฎีฟิสิกส์ กลุ่มดาวของทฤษฎีอื่นๆ ที่เราเรียกว่าทฤษฎีสนามควอนตัม เราเพิ่งทำการทดลองเหล่านี้ที่ CERN เมื่อไม่นานมานี้ นี่คือที่ที่ Large Hadron Collider อยู่ใช่หรือไม่?

คีบ (30:01): ถูกต้อง มันอยู่ในเจนีวา

สโตรกัซ (30:04): โอเค คุณพูดถึงการค้นพบฮิกส์ที่ทำนายไว้นานแล้วประมาณ 50, 60 ปีที่แล้ว แต่ฉันเข้าใจว่านักฟิสิกส์เป็นอย่างนั้น แล้วคำที่ถูกต้องคืออะไร? ท้อแท้ ท้อแท้ งุนงง. สิ่งที่พวกเขาหวังว่าจะเห็นในการทดลองที่ Large Hadron Collider ยังไม่เกิดขึ้นจริง สมมาตรยิ่งยวดกล่าวว่าเป็นหนึ่งเดียว เล่าเรื่องนั้นให้เราฟังหน่อย เราหวังว่าจะได้เห็นอะไรเพิ่มเติมจากการทดลองเหล่านั้น เราควรรู้สึกอย่างไรที่ไม่เห็นมากกว่านี้?

คีบ (30:53): เราหวังว่าจะได้เห็นมากกว่านี้ ฉันไม่รู้ว่าเราควรรู้สึกอย่างไร ที่เราไม่ได้เห็น ฉันทำได้ ฉันสามารถเล่าเรื่องให้คุณได้ฟัง

คีบ (31:00): ดังนั้น LHC จึงถูกสร้างขึ้น และมันถูกสร้างขึ้นด้วยความคาดหวังว่ามันจะค้นพบฮิกส์โบซอนซึ่งมันทำ Higgs boson เป็นส่วนสุดท้ายของโมเดลมาตรฐาน และมีเหตุผลให้คิดว่าเมื่อเราสร้างแบบจำลองมาตรฐานเสร็จแล้ว ฮิกส์โบซอนก็จะเป็นประตูมิติที่นำเราไปสู่สิ่งที่จะเกิดขึ้นต่อไป ซึ่งเป็นอีกชั้นหนึ่งของความเป็นจริงที่จะเกิดขึ้นในภายหลัง และมีข้อโต้แย้งที่คุณสามารถทำได้ ว่าเมื่อคุณค้นพบฮิกส์ คุณควรค้นพบสิ่งรอบๆ ตัวในละแวกเดียวกัน ระดับพลังงานเดียวกันกับฮิกส์ อนุภาคอื่นๆ ที่ทำให้ฮิกส์โบซอนเสถียร ฮิกส์โบซอนเป็นพิเศษ เป็นอนุภาคเดียวในรุ่นมาตรฐานที่ไม่หมุน อนุภาคอื่นๆ ทั้งหมด อิเล็กตรอนหมุน โฟตอนหมุน สิ่งที่เราเรียกว่าโพลาไรเซชัน ฮิกส์โบซอนเป็นอนุภาคเดียวที่ไม่หมุน ในแง่หนึ่ง มันเป็นอนุภาคที่ง่ายที่สุดในแบบจำลองมาตรฐาน

(31:00) แต่มีข้อโต้แย้งทางทฤษฎีที่บอกว่าอนุภาคที่ไม่หมุนควรมีมวลหนักมาก วิธีการที่หนักมากถูกผลักขึ้นสู่ระดับพลังงานสูงสุด ข้อโต้แย้งเหล่านี้เป็นข้อโต้แย้งที่ดี เราสามารถใช้ทฤษฎีสนามควอนตัมในสถานการณ์อื่นๆ ได้มากมาย ในวัสดุที่อธิบายโดยทฤษฎีสนามควอนตัม เป็นเรื่องจริงเสมอว่าถ้าอนุภาคไม่หมุน จะเรียกว่าอนุภาคสเกลาร์ และมีมวลเบา มีเหตุผลที่ทำให้มวลเบา

(32:25) ดังนั้นเราจึงคาดหวังว่าจะมีเหตุผลว่าทำไมฮิกส์โบซอนจึงมีมวลเท่าที่มีอยู่ และเราคิดว่าเหตุผลนั้นจะมาพร้อมกับอนุภาคพิเศษบางอย่างที่จะปรากฏขึ้นเมื่อฮิกส์ปรากฏขึ้น และบางทีมันอาจเป็นสมมาตรยิ่งยวด และบางทีมันอาจเป็นสิ่งที่เรียกว่าเทคนิคสี และมีหลายทฤษฎีมากมาย และเราค้นพบว่า Higgs และ LHC — ฉันคิดว่านี่เป็นสิ่งสำคัญที่จะเพิ่ม — ได้เกินความคาดหมายทั้งหมดเมื่อพูดถึงการทำงานของเครื่องจักร การทดลอง และความไวของเครื่องตรวจจับ และคนเหล่านี้เป็นวีรบุรุษอย่างแท้จริงที่ทำการทดลอง

(32:56) และคำตอบก็คือ ไม่มีอะไรอย่างอื่นในระดับพลังงานที่เรากำลังสำรวจอยู่ และนั่นเป็นปริศนา มันเป็นปริศนาสำหรับฉัน และเป็นปริศนาของใครหลายคน เราผิดอย่างชัดเจน เราผิดอย่างชัดเจนเกี่ยวกับความคาดหวังว่าเราควรจะค้นพบสิ่งใหม่ แต่เราไม่รู้ว่าทำไมเราถึงผิด คุณรู้ไหมว่าเราไม่รู้ว่ามีอะไรผิดปกติกับข้อโต้แย้งเหล่านั้น พวกเขายังคงรู้สึกดี พวกเขายังรู้สึกดีกับฉัน มีบางอย่างที่เราขาดหายไปเกี่ยวกับทฤษฎีสนามควอนตัม ซึ่งน่าตื่นเต้น และคุณก็รู้ มันเป็นเรื่องดีที่จะผิดในสาขาวิทยาศาสตร์นี้ เพราะเมื่อคุณผิดเท่านั้น คุณก็จะถูกผลักไปในทิศทางที่ถูกต้องได้ในที่สุด แต่มันยุติธรรมที่จะบอกว่าตอนนี้เราไม่แน่ใจว่าทำไมเราผิด

สโตรกัซ (33:32): นั่นเป็นทัศนคติที่ดี ถูกต้อง ความก้าวหน้ามากมายเกิดขึ้นจากความขัดแย้งเหล่านี้ จากสิ่งที่รู้สึกเหมือนผิดหวังในขณะนั้น แต่การจะผ่านมันไปได้และอยู่ในรุ่นหนึ่ง - ฉันหมายความว่า ฉันไม่ต้องการที่จะบอกว่าคุณจะถูกชะล้างออกไปเมื่อถึงเวลาที่สิ่งนี้คิดออก แต่มันเป็นโอกาสที่น่ากลัว

คีบ (33:50): ซักหน่อยก็คงจะดี แต่ฉันอยากมีชีวิตอยู่

สโตรกัซ (33:56): ใช่ ฉันรู้สึกแย่แม้จะพูดแบบนั้น

จากเรื่องเล็กไปสู่เรื่องใหญ่ ทำไมเราไม่คิดถึงประเด็นทางจักรวาลวิทยาบ้าง เพราะความลึกลับที่ยิ่งใหญ่อื่นๆ บางอย่าง เช่น สสารมืด พลังงานมืด เอกภพยุคแรก ดังนั้น คุณจึงศึกษาเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่คุณสนใจอย่างมาก เวลาหลังบิ๊กแบง เมื่อเรายังไม่มีอนุภาคจริงๆ เราเพิ่งมี อะไร สนามควอนตัม?

คีบ (34:22): มีอยู่ครั้งหนึ่งหลังจากที่บิ๊กแบงเรียกเงินเฟ้อ จึงเป็นช่วงเวลาที่จักรวาลขยายตัวอย่างรวดเร็วมาก และมีสนามควอนตัมในจักรวาลเมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น และสิ่งที่ฉันคิดว่าเป็นหนึ่งในเรื่องราวที่น่าอัศจรรย์ที่สุดในวิทยาศาสตร์ทั้งหมดก็คือเขตข้อมูลควอนตัมเหล่านี้มีความผันผวน พวกมันเด้งขึ้นๆ ลงๆ เสมอ เพียงเพราะความกระวนกระวายของควอนตัม คุณก็รู้ อย่างที่หลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กบอกว่าอนุภาคไม่สามารถอยู่ได้ ไม่สามารถอยู่ในที่ใดที่หนึ่งได้ เพราะมันจะมีโมเมนตัมไม่จำกัด ดังนั้นคุณก็รู้ ว่ามันมีความไม่แน่นอนอยู่ที่นั่นเสมอ นั่นก็เช่นเดียวกันสำหรับฟิลด์เหล่านี้ ฟิลด์ควอนตัมเหล่านี้ไม่สามารถเป็นศูนย์หรือบางค่าได้อย่างแน่นอน พวกมันกระวนกระวายใจขึ้นๆ ลงๆ ผ่านความไม่แน่นอนของควอนตัม

(35:02) และสิ่งที่เกิดขึ้นในสองสามวินาทีแรกนี้ — วินาทีนั้นยาวเกินไป สองสามตัวแรก 10^-30 วินาที สมมติว่า บิ๊กแบงจักรวาลขยายตัวอย่างรวดเร็ว และสนามควอนตัมเหล่านี้ถูกจับได้ว่ากำลังผันผวน แต่แล้วจักรวาลก็ลากพวกมันออกจากกันจนเป็นเกล็ดกว้างใหญ่ และความผันผวนเหล่านั้นก็ติดอยู่ตรงนั้น พวกเขาไม่สามารถผันผวนได้อีกต่อไป โดยพื้นฐานแล้ว เนื่องจากเหตุผลเชิงสาเหตุ เพราะตอนนี้พวกเขาแพร่กระจายไปจน คุณรู้ไหม ส่วนหนึ่งของความผันผวนไม่รู้ว่าอีกส่วนหนึ่งกำลังทำอะไรอยู่ ดังนั้นความผันผวนเหล่านี้จึงขยายไปทั่วทั้งจักรวาล ย้อนกลับไปในสมัยนั้น

{35:43) และเรื่องราวที่น่าอัศจรรย์ก็คือ เราสามารถเห็นพวกเขา เราเห็นพวกเขาแล้ว และเราได้ถ่ายรูปพวกเขา ภาพถ่ายจึงมีชื่อที่แย่มาก เรียกว่ารังสีพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิก คุณคงรู้จักภาพนี้ มันคือระลอกคลื่นสีน้ำเงินและสีแดง แต่เป็นภาพถ่ายของลูกไฟที่เต็มจักรวาลเมื่อ 13.8 พันล้านปีก่อน และมีระลอกคลื่นอยู่ในนั้น และระลอกคลื่นที่เราเห็นนั้นเกิดจากความผันผวนของควอนตัมเหล่านี้ ในเสี้ยววินาทีแรกของวินาทีหลังบิ๊กแบง และเราคำนวณได้ คุณสามารถคำนวณว่าความผันผวนของควอนตัมเป็นอย่างไร และคุณสามารถทดลองวัดความผันผวนใน CMB ได้ และพวกเขาก็เห็นด้วย จึงเป็นเรื่องราวที่น่าอัศจรรย์ที่เราถ่ายภาพความผันผวนเหล่านี้ได้

(36:30) แต่ก็มีความผิดหวังในระดับหนึ่งเช่นกัน ความผันผวนที่เราเห็นนั้นค่อนข้างวนิลา เป็นเพียงความผันผวนที่คุณจะได้รับจากทุ่งโล่ง และคงจะดีถ้าเราได้ข้อมูลเพิ่มเติม ถ้าเราเห็น ชื่อทางสถิติคือความผันผวนเป็นแบบเกาส์เซียน และคงจะดีถ้าได้เห็นบางสิ่งที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียน ซึ่งจะบอกเราเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างทุ่งนาในเอกภพยุคแรกๆ อีกครั้งที่ดาวเทียมพลังค์ได้บินไปแล้ว และได้ถ่ายภาพ CMB ด้วยรายละเอียดที่ชัดเจนยิ่งขึ้น และสิ่งที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียนที่อยู่ที่นั่น ถ้ามีเลย จะเล็กกว่าพลังค์ ดาวเทียมสามารถตรวจจับได้

(36:52) ดังนั้นจึงมีความหวังสำหรับอนาคตที่จะมีการทดลอง CMB อื่น ๆ นอกจากนี้ยังมีความหวังว่าสิ่งที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียนเหล่านี้อาจปรากฏขึ้นในลักษณะที่ดาราจักรก่อตัวขึ้น การกระจายทางสถิติของดาราจักรทั่วเอกภพยังเป็นความทรงจำของสิ่งเหล่านี้ ความผันผวนที่เรารู้ดีว่าเป็นความจริง แต่บางทีเราอาจได้รับข้อมูลเพิ่มเติมจากที่นั่น เป็นเรื่องเหลือเชื่อจริงๆ ที่คุณสามารถติดตามความผันผวนเหล่านี้ได้เป็นเวลา 14 พันล้านปี ตั้งแต่ระยะแรกสุดไปจนถึงวิธีที่กาแลคซีกระจายตัวในจักรวาลในขณะนี้

สโตรกัซ (37:36): อืม นั่นทำให้ฉันมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้งมาก ที่ฉันไม่เคยมีมาก่อน เกี่ยวกับรอยประทับของความผันผวนของควอนตัมบนพื้นหลังไมโครเวฟในจักรวาล ฉันเคยสงสัย คุณบอกว่ามันเป็นทฤษฎีฟรี หมายความว่าอะไร บอกเราว่า "ฟรี" หมายถึงอะไรกันแน่? ไม่มีอะไรใช่มั้ย? ฉันหมายความว่า มันเป็นแค่สุญญากาศเองเหรอ?

คีบ (37:45): ไม่ใช่แค่สุญญากาศ เพราะทุ่งเหล่านี้ตื่นเต้นเมื่อเอกภพขยายตัว แต่มันเป็นเพียงสนามที่ไม่มีปฏิสัมพันธ์กับสนามอื่น หรือแม้แต่กับตัวเอง มันก็แค่เด้งขึ้นๆ ลงๆ เหมือนกับฮาร์โมนิกออสซิลเลเตอร์ โดยพื้นฐานแล้ว แต่ละจุดเด้งขึ้นลงเหมือนสปริง จึงเป็นสนามที่น่าเบื่อที่สุดที่คุณจะจินตนาการได้

สโตรกัซ (38:11): และนั่นหมายความว่าเราไม่ต้องตั้งสมมติฐานสนามควอนตัมใด ๆ ที่จุดเริ่มต้นของจักรวาล ก็แค่นั้นแหละ ที่คุณพูด วานิลลา

คีบ (38:19): มันคือวานิลลา ดังนั้น คงจะดีถ้ารับมือได้ดีขึ้นว่าการโต้ตอบเหล่านี้กำลังเกิดขึ้น หรือการโต้ตอบเหล่านี้กำลังเกิดขึ้น หรือภาคสนามมีคุณสมบัติเฉพาะนี้ และดูเหมือนจะไม่เป็นเช่นนั้น อาจจะเป็นในอนาคต แต่ในขณะนี้ เรายังไม่ได้ไปที่นั่น

สโตรกัซ {38:32): ดังนั้น บางทีเราควรปิดด้วยความหวังส่วนตัวของคุณ มีอย่างใดอย่างหนึ่งไหม ถ้าคุณต้องแยกแยะสิ่งหนึ่งที่คุณอยากจะเห็นเป็นการส่วนตัว ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า หรือสำหรับอนาคตของการวิจัยในทฤษฎีสนามควอนตัม คุณชอบอะไรมากที่สุด หากคุณสามารถฝัน

คีบ (38:48): มีมากมาย —

สโตรกัซ: คุณสามารถเลือกเพิ่มเติม

คีบ: มีบางอย่างที่เกี่ยวกับคณิตศาสตร์ ดังนั้น ฉันชอบที่จะเข้าใจ ในทางคณิตศาสตร์ เพิ่มเติมเกี่ยวกับทฤษฎีบทนีลเส็น-นิโนมิยะ ข้อเท็จจริงที่คุณไม่สามารถแยกแยะทฤษฎีสนามควอนตัมบางอย่างได้ และมีช่องโหว่ในทฤษฎีบทหรือไม่? มีข้อสันนิษฐานที่เราสามารถโยนทิ้งและทำมันสำเร็จหรือไม่?

(39:07) คุณรู้ไหม ทฤษฎีบทในฟิสิกส์ มักถูกเรียกว่าทฤษฎีบท "ไม่ไป" คุณไม่สามารถทำเช่นนี้ แต่พวกมันมักจะเป็นป้ายบอกทางว่าคุณควรมองไปทางไหน เพราะทฤษฎีบททางคณิตศาสตร์นั้น เห็นได้ชัดว่ามันเป็นเรื่องจริง แต่ด้วยเหตุนี้ มันจึงมาพร้อมกับสมมติฐานที่เข้มงวดมาก ดังนั้นบางทีคุณอาจทิ้งสมมติฐานนี้หรือข้อสันนิษฐานนั้นออกไป และคืบหน้าไปในนั้น มันเป็นเรื่องทางคณิตศาสตร์ ฉันชอบที่จะเห็นความคืบหน้าในเรื่องนี้

(39:28) ในด้านการทดลอง ทุกสิ่งที่เราได้พูดถึง — อนุภาคใหม่ เบาะแสใหม่ ๆ ของสิ่งที่อยู่นอกเหนือ และเราเห็นคำแนะนำค่อนข้างสม่ำเสมอ ล่าสุดคือมวลของ W โบซอนที่ฝั่งมหาสมุทรแอตแลนติกของคุณแตกต่างจากมวลของ W โบซอนที่ฝั่งมหาสมุทรแอตแลนติกของฉันและนั่นก็ดูแปลก คำแนะนำเกี่ยวกับสสารมืดหรือสสารมืด ไม่ว่าจะเกิดจากสนามควอนตัม ไม่ต้องสงสัยเลยว่า

(39:53) และพลังงานมืดที่คุณพาดพิงถึงว่ามีการคาดการณ์นั้นเป็นคำที่แรงเกินไป แต่มีข้อเสนอแนะจากทฤษฎีสนามควอนตัม ความผันผวนของสนามควอนตัมทั้งหมดควรเป็นตัวขับเคลื่อนการขยายตัวของจักรวาล แต่ในทางนั้น ทางที่ใหญ่กว่าที่เราเห็นจริงๆ

(40:07) ดังนั้น ปริศนาเดียวกันกับพวกฮิกส์นั่นเอง ทำไมฮิกส์เบาจัง? มันยังมีพลังงานมืดอยู่ที่นั่นด้วย เหตุใดความเร่งทางจักรวาลวิทยาของเอกภพจึงเล็กมากเมื่อเทียบกับสิ่งที่เราคิด ดังนั้นมันจึงค่อนข้างแปลกที่จะอยู่ในสถานการณ์ ฉันหมายความว่าเรามีทฤษฎีนี้ มันน่าทึ่งมาก แต่ก็ชัดเจนเช่นกันว่ามีบางสิ่งที่เราไม่เข้าใจจริงๆ

สโตรกัซ (40:26): ฉันแค่อยากจะขอบคุณ David Tong สำหรับการสนทนาที่หลากหลายและน่าสนใจจริงๆ ขอบคุณมากสำหรับการเข้าร่วมฉันในวันนี้

คีบ (40:33): ความสุขของฉัน ขอบคุณมาก ๆ.

ผู้ประกาศ (40:39): ถ้าคุณชอบ ความสุขของทำไม, เช็คเอาท์ พอดคาสต์วิทยาศาสตร์นิตยสาร Quantaโฮสต์โดยฉัน Susan Valot หนึ่งในโปรดิวเซอร์ของรายการนี้ บอกเพื่อนของคุณเกี่ยวกับพอดคาสต์นี้และกดไลค์หรือติดตามสิ่งที่คุณฟัง ช่วยให้ผู้คนค้นพบ ความสุขของทำไม พอดคาสต์

สตีฟ สโตรกัซ (41: 03): ความสุขของทำไม เป็นพอดคาสต์จาก นิตยสาร Quantaซึ่งเป็นสิ่งพิมพ์อิสระด้านบรรณาธิการที่สนับสนุนโดยมูลนิธิไซมอนส์ การตัดสินใจด้านเงินทุนโดยมูลนิธิ Simons ไม่มีผลต่อการเลือกหัวข้อ แขกรับเชิญ หรือการตัดสินใจด้านบรรณาธิการอื่นๆ ในพอดคาสต์นี้หรือใน นิตยสาร Quanta. ความสุขของทำไม ผลิตโดย Susan Valot และ Polly Stryker บรรณาธิการของเราคือ John Rennie และ Thomas Lin โดยได้รับการสนับสนุนจาก Matt Carlstrom, Annie Melchor และ Leila Sloman เพลงประกอบของเราแต่งโดย Richie Johnson โลโก้ของเราคือ Jackie King และงานศิลปะสำหรับตอนนี้คือ Michael Driver และ Samuel Velasco ฉันเป็นเจ้าภาพของคุณ สตีฟ สโตรกัทซ์ หากคุณมีคำถามหรือความคิดเห็นใดๆ สำหรับเรา โปรดส่งอีเมลถึงเราที่ quanta@simonsfoundation.org ขอบคุณสำหรับการฟัง.