Kuantum alan teorisi, deneysel sonuçları çarpıcı bir doğrulukla tahmin ederek ve daha yüksek boyutlu matematik çalışmalarını ilerleterek, tüm zamanların en başarılı bilimsel teorisi olabilir. Yine de, bir şeylerin eksik olduğuna inanmak için sebep var. Steven Strogatz, bu esrarengiz teorinin açık sorularını araştırmak için Cambridge Üniversitesi'nde teorik fizikçi olan David Tong ile konuşuyor.
Dinle Apple Podcast'leri, Spotify, Google Podcast'ler, dikiş, TuneIn veya favori podcasting uygulamanız veya şuradan yayınla Kuantum.
Transkript
Steven Strogatz (00:03): Ben Steve Strogatz ve bu Neden Sevinci, sizi bugün matematik ve bilimdeki cevaplanmamış en büyük sorulardan bazılarına götüren kuantum dergisinden bir podcast.
(00:12) Aslında neyden yapıldığımızı merak ettiyseniz, muhtemelen kendinizi keşiflerle dolu bir tavşan deliğinden aşağı inerken bulmuşsunuzdur. Tıpkı diğer canlılar gibi elbette biz de hücrelerden yapılmışız. Ve hücreler de moleküllerden, moleküller de atomlardan oluşur. Daha da derine inin ve çok geçmeden kendinizi elektronlar ve kuarklar seviyesinde bulacaksınız. Bunlar, geleneksel olarak çizginin sonu olarak kabul edilen parçacıklardır, maddenin temel yapı taşlarıdır.
(00:39) Ama bugün biliyoruz ki, gerçekten durum böyle değil. Bunun yerine fizikçiler bize en derin seviyede her şeyin kuantum alanları dediğimiz sıvı benzeri maddelerden, gizemli varlıklardan oluştuğunu söylüyorlar. Bu görünmez alanlar bazen parçacıklar, bazen de dalgalar gibi hareket eder. Birbirleriyle etkileşime girebilirler. Hatta bazıları içimizden akabilirler. bu kuantum alanları teorisi tartışmasız tüm zamanların en başarılı bilimsel teorisi. Bazı durumlarda, şaşırtıcı bir şekilde 12 ondalık basamağa kadar deneylerle uyumlu tahminlerde bulunur. Bunun da ötesinde, kuantum alan teorisi, özellikle dört boyutlu şekillerin ve hatta daha yüksek boyutlu uzayların incelenmesinde, saf matematikteki belirli sorulara muazzam bir ışık tutuyor. Yine de, kuantum alan teorisinde bir şeylerin eksik olduğuna inanmak için sebepler var. öyle görünüyor matematiksel olarak eksik, bize birçok cevapsız soru bırakarak.
(01:38) Tüm bunları tartışmak için şimdi bana katılan Profesör David Tong. David, Cambridge Üniversitesi'nde teorik fizikçidir. Uzmanlık alanı kuantum alan teorisidir ve ayrıca olağanüstü yetenekli bir öğretmen ve yorumcu olarak tanınır. Birçok onurunun yanı sıra, Cambridge Üniversitesi'nin verdiği en prestijli ödüllerden biri olan 2008'de Adams Ödülü'ne layık görüldü. Aynı zamanda Simons Vakfı tarafından temel soruları incelemeleri için bilim adamlarına ve matematikçilere verilen bir Simons Araştırmacısıdır. Simons Vakfı da bu podcast'i finanse ediyor. David, bugün bize katıldığın için çok teşekkür ederim.
David Tong (02:15): Merhaba Steve. Bana sahip olduğun için çok teşekkürler.
Strogatz: Seninle konuşma şansına sahip olduğum için çok heyecanlıyım. İnternette derslerinizi okumaktan ve YouTube'da harika konuşmalarınızdan bazılarını izlemekten keyif aldım. Yani bu harika bir muamele. Temel bilgilerle başlayalım. Bugün tarlalar hakkında konuşacağız. Bize onları kimin yarattığını söyle. Genelde Michael Faraday övgüyü alır. Onun fikri neydi? Ve ne keşfetti?
Çin gizli derneği (02:37): Her şey eskiye dönüyor Michael Faraday. Faraday tüm zamanların en büyük deneysel fizikçilerinden biriydi, o bir teorisyen değil, daha çok deneysel bir fizikçiydi. 14 yaşında okulu bıraktı. Esasen matematik bilmiyordu. Ve yine de oldukça harika bir şekilde, evrenin işleyişi için bu sezgiyi inşa etti. Bu, teorik fiziğe gerçekten en önemli katkılardan birini yaptığı anlamına geliyordu. Yaklaşık 25 yıllık bir süre boyunca elektrik ve manyetizma fikirleriyle oynuyordu. Mıknatıslar alıyor ve etraflarına bakır teller sarıyordu. Elektromanyetik indüksiyonu keşfetmek ve elektrik motorunu icat etmek gibi oldukça önemli birkaç şey yaptı.
(03:19) Ve bundan yaklaşık 20 yıl sonra, işlerin nasıl yürüdüğünü açıklamak için zihninde oluşturduğu resimlerin aslında içinde yaşadığımız evrenin doğru tanımı olduğu konusunda çok cesur bir öneride bulundu.
(03:33) O halde size bir örnek vereyim. Birkaç çubuk mıknatıs alırsanız ve onları iki kuzey kutbu birbirine yaklaşacak şekilde iterseniz - bu hepimizin yaptığı bir deneydir. Ve bu mıknatısları bir araya getirdiğinizde, onları birbirinden ayıran süngerimsi kuvveti hissedersiniz. Faraday, mıknatıslar arasında gerçekten bir şey olduğu konusunda çok cesur bir teklifte bulundu. Mıknatıslara baktığınız için harika bir şey, orada sadece ince bir hava var, açıkçası orada hiçbir şey yok. Ama Faraday orada bir şey olduğunu söyledi, şimdi orada manyetik alan dediğimiz bir şey vardı, ona bir kuvvet çizgisi dedi. Ve bu manyetik alan, mıknatısların kendileri kadar gerçekti.
(04:11) Bu, içinde yaşadığımız evren hakkında çok yeni bir düşünce tarzıydı. Evrende sadece parçacıklar olduğunu değil, buna ek olarak, başka bir tür nesne, çok farklı bir nesne türü olduğunu öne sürdü. , uzayda her yerde aynı anda var olan bir alan. Şimdi modern dilde söylerdik ki, evrenin her noktasında iki vektör, iki ok var dedi. Ve bu vektörler bize elektrik ve manyetik alanın yönünü ve büyüklüğünü söyler.
(04:43) Böylece bize, çok, çok farklı iki nesnenin olduğu bir tür ikiliğin olduğu bu evren tablosunu bıraktı. Elektrik ve manyetik alanlar oluşturan parçacıklar var. Ve sonra bu elektrik ve manyetik alanların kendileri dalgalanıyor ve gelişiyor ve sırayla parçacıklara nasıl hareket edeceklerini söylüyorlar. Yani parçacıkların ne yaptığı ve hangi alanların yaptığı arasında bu tür karmaşık bir dans var. Ve gerçekten, onun büyük katkısı, bu alanların gerçek olduğunu, gerçekten de parçacıklar kadar gerçek olduklarını söylemekti.
Strogatz (05:12): Kuantum mekaniği keşfedildikten sonra alan kavramı nasıl değişti?
Çin gizli derneği (05:18): Kuantum mekaniği ortaya çıktığında, bu şimdi 1925'ti. Ve bu tür tuhaf bir dünya görüşüne sahibiz. Yani elektrik ve manyetik alanlar olduğunu biliyoruz. Ve bu elektromanyetik alanların dalgalarının ışık dediğimiz şey olduğunu biliyoruz. Ama buna ek olarak, kuantum devrimi sayesinde ışığın kendisinin parçacıklardan, fotonlardan oluştuğunu biliyoruz.
(05:41) Ve ortaya bir tür soru çıkıyor, o da, bir yanda alanlar ile diğer yanda fotonlar arasındaki bu ilişkiyi nasıl düşünmelisiniz. Ve bence bunun çalışma şekli için iki mantıklı olasılık var, Elektrik ve manyetik alanları çok ve çok sayıda fotondan oluşan bir sıvı gibi düşünmelisiniz, tıpkı bir sıvının çok sayıda atomdan oluşması gibi ve siz atomların temel nesne olduğunu düşünün. Veya alternatif olarak, tam tersi olabilir, alanların temel şey olması olabilir. Ve fotonlar, alanların küçük dalgacıklarından gelir. Yani bunlar iki mantıksal olasılıktı.
(06:18) Ve büyük gelişme, şey, bir bakıma 1927'de başlıyor. Ama bunun tam olarak anlaşılması için 20-30 yıl geçmesi gerekiyor. O halde en büyük takdir, gerçekten temel olanın alanlar olduğu, her şeyin temelinde elektrik ve manyetik alanın olduğudur. Elektrik ve manyetik alanın küçük dalgalanmaları, kuantum mekaniğinin etkileri nedeniyle daha sonra foton dediğimiz küçük enerji demetlerine dönüşür.
(06:44) Ve fizik tarihindeki harika büyük adım, büyük birleştirici adımlardan biri, aynı hikayenin diğer tüm parçacıklar için de geçerli olduğunu anlamaktır. Elektron dediğimiz ve kuark dediğimiz şeylerin kendilerinin temel nesneler olmadığını. Bunun yerine, tüm evrene, tıpkı elektrik ve manyetik alanlar gibi elektron alanı adı verilen bir şey yayılmıştır. Ve elektron dediğimiz parçacıklar bu elektron alanının küçük dalgalanmalarıdır. Ve aynısı, bahsetmeyi umduğunuz diğer parçacıklar için de geçerlidir. Bir kuark alanı var - aslında, evrende altı farklı kuark alanı var. Nötrino alanları var, gluonlar için alanlar var ve W bozonlar. Ve ne zaman yeni bir parçacık keşfetsek, en sonuncusu Higgs bozonu olsa, bununla ilişkili olanın onun altında yatan bir alan olduğunu biliriz ve parçacıklar sadece alanın dalgalarıdır.
Strogatz (07:33): Bu düşünce tarzıyla ilişkilendirmemiz gereken özel bir isim var mı?
Çin gizli derneği (07:36): Bir kişi var ve o, Nazi Partisi'nin çok hevesli bir üyesi olduğu için tarih kitaplarından neredeyse silindi. Ve Nazi Partisi'ne üye olmak için çağrılmadan çok önce Nazi Partisi'nin bir üyesiydi. Adı Pascal Jordan. Ve kuantum mekaniğinin kurucularından biriydi. Heisenberg ve diğerleriyle birlikte orijinal gazetelerdeydi. Ancak, bir alanla başlarsanız ve kuantum mekaniğinin kurallarını uygularsanız, sonunda bir parçacık elde edeceğinizi ilk takdir eden kişi gerçekten oydu.
Strogatz (08:06): Tamam, peki, çok iyi. Şimdi, tüm bunlardan bahsettiniz - elektron alanı, kuark, W ve Z bozonlar ve diğerleri. Bize hakkında çok şey duyduğumuz Standart Model hakkında biraz bilgi verin.
Çin gizli derneği (08: 18): Standart Model is şu anki en iyi evren teorimiz içinde yaşıyoruz. Bu bir kuantum alan teorisi örneğidir. Temelde zaten listelediğimiz tüm parçacıklar. Bunların her birinin kendisiyle ilişkili bir alanı vardır. Ve Standart Model, bu alanların her birinin diğerleriyle nasıl etkileşime girdiğini açıklayan bir formüldür. Oyundaki alanlar üç kuvvet alanıdır. Ve 12 madde alanını nasıl saydığınıza bağlı olarak, açıklayacağım şekilde. Yani üç kuvvet alanı elektrik ve manyetizmadır - aslında büyük ölçüde Faraday sayesinde, elektrik alanının ve manyetik alanın aynı madalyonun iki yüzü olduğunu anladığımızdan, biri olmadan diğeri olamaz. Yani biz, bunları bir olarak sayıyoruz. Ve iki nükleer kuvvet alanı vardır, bunlardan biri güçlü nükleer kuvvetle bağlantılı olan gluon alanı olarak adlandırılır. Bu, çekirdekleri atomların içinde ve zayıf nükleer kuvvetle ilişkili diğer alanları bir arada tutar. Onlar denir W bozon veya Z bozon alanları. Yani üç kuvvet alanımız var.
[INSERT VIDEO: Standart Model: Şimdiye Kadarki En Başarılı Bilimsel Teori]
(09:20) Ve sonra bir sürü madde alanımız var, bunlar dörderli üç grup halinde geliyorlar. En bilinenleri bir elektron alanı, yukarı ve aşağı kuarkla ilişkili iki kuark alanıdır. Proton - ah dostum, umarım bunu doğru anlamışızdır - iki yukarı ve aşağı ve nötron iki aşağı ve bir yukarı içerir, sanırım, doğru yolu buldum.
Strogatz (09:41): Beni her iki şekilde de kandırabilirsin. Asla hatırlayamıyorum.
Çin gizli derneği (09:43): Evet, ama dinleyiciler bilecek. Ve sonra bir nötrino alanı. Yani üç kuvvetle etkileşen dört parçacık topluluğu var. Ve sonra, gerçekten anlamadığımız bir nedenle, evren bu madde alanlarını iki kez tekrarlamaya karar verdi. Muon adı verilen dört parçacıktan oluşan ikinci bir koleksiyon, tuhaf tılsım ve başka bir nötrino var. Nötrinolar için iyi isimler tükendi, bu yüzden ona sadece müon nötrino diyoruz. Ve sonra dörtlü başka bir koleksiyon elde edersiniz: tau, üst kuark, alt kuark ve yine bir tau nötrino. Yani doğa kendini bu şekilde tekrar ediyor. Ve kimse gerçekten nedenini bilmiyor. Bence bu en büyük gizemlerden biri olmaya devam ediyor. Ancak üç kuvvetle etkileşime giren 12 parçacıktan oluşan bu koleksiyonlar Standart Model'i oluşturur.
(09:43) Oh, bir tanesini kaçırdım. Benim kaçırdığım önemli. Higgs bozonu. Higgs bozonu her şeyi birbirine bağlıyor.
Strogatz (10:37): Pekala, bu çok heyecan verici. Belki biraz Higgs bozonunun ne yaptığını, Standart Modelde nasıl bir rol oynadığını söylemeliyiz.
Çin gizli derneği (10:43): Oldukça özel bir şey yapıyor. Diğer tüm parçacıklara bir kütle verir. Nasıl kütle verdiğini açıklamak için iyi bir benzetme yapmayı çok isterim. Kötü bir benzetme yapabilirim ama gerçekten kötü bir benzetme. Kötü benzetme, bu Higgs alanının tüm uzaya yayılmış olması, bu doğru bir ifade. Ve kötü benzetme, biraz şeker pekmezi veya pekmez gibi davranıyor. Parçacıklar bir şekilde ilerlemek için bu Higgs alanından geçmek zorundalar. Ve bu onları yavaşlatır. Doğal olarak ışık hızında seyahat ederler ve bu Higgs alanının varlığıyla yavaşlarlar. Ve bu, kütle dediğimiz fenomenden sorumludur.
(11:22) Az önce söylediklerimin büyük bir kısmı temelde yalan. Demek istediğim, oyunda bir tür sürtünme kuvveti olduğunu gösteriyor. Ve bu doğru değil. Ama denklemlerin aslında şaşırtıcı derecede kolay olduğu şeylerden biri. Ancak bu denklemleri yakalayan zorlayıcı bir benzetme bulmak oldukça zor.
Strogatz (11:36): Higgs alanı ya da benzeri bir mekanizma olmadan, sanırım, benzer bir mekanizma olmadan, her şeyin ışık hızında hareket edeceğine dair yaptığınız harika bir açıklama. Seni doğru mu duydum?
Çin gizli derneği (11:47): Evet, her zaman olduğu gibi bu şeyler dışında, bir uyarı ile evet. "Ama", Higgs alanı kapatılırsa elektronun ışık hızında hareket etmesidir. Yani bilirsiniz, atomlar özellikle kararlı olmazlardı. Zaten neredeyse kütlesiz olan nötrino, ışık hızında hareket ederdi. Ancak proton veya nötron, temelde şu anda sahip oldukları kütlelere sahip olacaklardı. Biliyorsunuz, içlerindeki kuarklar kütlesiz olurdu. Ancak proton veya nötronun içindeki kuarkların kütlesi, proton veya nötrona kıyasla tamamen önemsizdir - %0.1, bunun gibi bir şey. Yani proton veya nötron aslında kütlelerini, bizim en az anladığımız kuantum alan teorisinin bir kısmından alır, ancak kuantum alanlarının vahşi dalgalanmaları, proton veya nötronun içinde olup biten ve onlara kütlelerini veren şeydir. Böylece temel parçacıklar kütlesiz hale gelirdi -kuarklar, elektronlar- ama yaptığımız maddeler -nötronlar ve protonlar- olmazdı. Kütlelerini bu diğer mekanizmadan alırlar.
Strogatz (12:42): Sadece ilginç şeylerle dolusun. Bakalım buna cevaben ne düşündüğümü söyleyebilecek miyim? Ve tamamen yanlış anladıysam beni düzeltebilirsin. Yani, örneğin bir protonun içinde bu güçlü etkileşimli kuarklar var. Ve aklımda bazı şeyler olduğunu tahmin ediyorum E = mc2 Burada, güçlü etkileşimlerin büyük miktarda enerji ile ilişkili olduğu konusunda bağlantı oluyor. Ve bu bir şekilde kütleye dönüşüyor. Öyle mi, yoksa yaratılan ve sonra kaybolan sanal parçacıklar mı var? Ve tüm bunlar enerji ve dolayısıyla kütle mi yaratıyor?
Çin gizli derneği (13:16): Az önce söylediğin şeylerin ikisi de. Bu yalanı lisedeyken söyleriz - fizik, gençken yalan söylemek ve yaşlandıkça işlerin biraz daha karmaşık olduğunu fark etmekle ilgilidir. Söylediğimiz ve daha önce de söylediğim yalan, her protonun ve her nötronun içinde üç kuark olduğudur. Ve bu doğru değil. Doğru ifade, bir protonun içinde yüzlerce kuark, antikuark ve gluon olduğudur. Ve gerçekten üç kuark olduğu ifadesi, bunu söylemenin doğru yolu, herhangi bir zamanda, antikuarklardan üç fazla kuark olduğudur. Yani bir çeşit ek üç var. Ama bu olağanüstü karmaşık bir nesne, proton. Bu, güzel ve temiz bir şey değil. Çok karmaşık bir şekilde etkileşime giren bu yüzlerce, hatta muhtemelen binlerce farklı parçacığı içerir. Bu kuark-antikuark çiftlerini, sizin dediğiniz gibi sanal parçacıklar, boşluktan fırlayıp tekrar protonun içine giren şeyler olarak düşünebilirsiniz. Veya bunu düşünmenin başka bir yolu, protonların veya nötronların içinde karmaşık bir şekilde alanların kendilerinin uyarılmasıdır ve onlara kütlelerini veren de budur.
Strogatz (14:20): Daha önce bunun çok başarılı bir teori olduğunu ima ettim ve 12 ondalık basamaktan bahsettim. Bu konuda bize ne söyleyebilirsiniz? Bu, büyük zaferlerden biri olduğu için, sadece kuantum alan teorisinin, hatta fiziğin değil, tüm bilimin diyebilirim. Demek istediğim, insanlığın evreni anlama girişimi, bu muhtemelen şimdiye kadar yaptığımız en iyi şey. Ve nicel bir bakış açısından, bir tür olarak biz.
Çin gizli derneği (14:42): Bence kesinlikle doğru. Bu biraz olağanüstü. Söylemeliyim ki, olağanüstü derecede iyi hesaplayabileceğimiz birkaç şey var, ne yaptığımızı bildiğimizde gerçekten muhteşem bir şey yapabiliriz.
Strogatz (14:42): Matematiğin mantıksız etkinliğiyle ilgili bu soru, sizi felsefi bir ruh haline sokmak için yeterli.
Çin gizli derneği (14:52): Yani, belirli nesne veya belirli miktar, kuantum alan teorisi için poster çocuğu, çünkü bu hesaplamaları yapmak on yıllar alsa da çok iyi hesaplayabiliyoruz, kolay değiller. Ama daha da önemlisi, deneysel olarak çok iyi ölçebiliyoruz. Yani denilen bir numara g-2 , şeylerin büyük şemasında özellikle önemli değil, ancak sayı aşağıdaki gibidir. Bir elektron alırsanız, bir dönüşü vardır. Elektron, Dünya'nın kendi ekseni etrafında dönmesinden farklı olmayan bir eksen etrafında döner. Bundan daha kuantum, ama akılda tutulması gereken kötü bir benzetme değil.
(14:59) Ve eğer elektronu alır ve bir manyetik alana koyarsanız, bu dönüşün yönü zamanla işler ve bu sayı g-2 sadece ne kadar hızlı işlediğini söyler, -2 biraz garip. Ama safça bu sayının 1 olacağını düşünürdünüz. [Paul] Dirac Bu sayının aslında 2 üzeri ilk yaklaşım olduğunu gösterdiği için kısmen Nobel Ödülü'nü kazandı. Sonra [Julian] Schwinger Nobel Ödülü'nü kazandı, [Richard] Feynman ve [Sin-Itiro] Tomonaga ile birlikte, bilirsiniz, 2 değil, 2 noktalı bir şey-bir şey olduğunu göstermek için. Sonra zamanla, o şeyi-bir şeyi-bir şeyi sonradan başka dokuz şeyle yaptık. Dediğiniz gibi, teorik olarak çok iyi, deneysel olarak da çok iyi bildiğimiz bir şey. Ve bu sayıların, basamak basamak, birbiriyle aynı fikirde olduğunu görmek hayret verici. Oldukça özel bir şey.
(15:21) Sizi o yöne iten şeylerden biri de bu, çok iyi olması. Bu o kadar iyi ki bu dünya için bir model değil, bu bir şekilde gerçek dünyaya, bu denkleme çok daha yakın.
Strogatz (16:31): Kuantum alan teorisini övdükten sonra ve o övülmeyi hak ediyor, bunun son derece karmaşık ve bazı açılardan sorunlu bir teori veya teoriler dizisi olduğunu da kabul etmeliyiz. Tartışmamızın bu bölümünde, hangi çekinceye sahip olmamız gerektiğini anlamamıza yardımcı olabilir misiniz? Ya da sınırın nerede olduğu. Mesela teorinin eksik olduğu söyleniyor. Bunda eksik olan nedir? Kuantum alan teorisi hakkında geriye kalan büyük gizemler nelerdir?
Çin gizli derneği (17:01): Biliyorsunuz, bu gerçekten neye abone olduğunuza bağlı. Fizikçiyseniz ve bu sayıyı hesaplamak istiyorsanız g-2, o zaman kuantum alan teorisi hakkında eksik olan hiçbir şey yoktur. Deney daha iyiye gittiğinde, bilirsiniz, ya hesap yaparız ya da daha iyisini yaparız. Gerçekten istediğiniz gibi yapabilirsiniz. Bunun birkaç ekseni var. Bu yüzden, başlangıçta bir tanesine odaklanmama izin verin.
(17:22) Sorun, saf matematikçi arkadaşlarımızla konuştuğumuzda ortaya çıkıyor, çünkü saf matematikçi arkadaşlarımız akıllı insanlar ve biz bu matematiksel teoriye sahip olduğumuzu düşünüyoruz. Ama neden bahsettiğimizi anlamıyorlar. Ve bu onların suçu değil, bizim. Uğraştığımız matematiğin katı bir temele dayanan bir şey olmadığı. Çeşitli matematiksel fikirlerle hızlı ve gevşek oynadığımız bir şey. Ve deneylerle yapılan bu anlaşmanın gösterdiği gibi, ne yaptığımızı bildiğimizden oldukça eminiz. Ama kesinlikle matematikçilerin kesinlikle rahat edeceği bir titizlik düzeyinde değil. Ve giderek biz fizikçilerin de bundan rahatsız olmaya başladığımızı düşünüyorum.
(17:22) Bunun yeni bir şey olmadığını söylemeliyim. Ne zaman yeni fikirler, yeni matematiksel araçlar ortaya çıksa, fizikçiler genellikle bu fikirleri alır ve bir şeyleri çözebildikleri için onlarla çalışırlar. Ve matematikçiler her zaman - "titizlik" kelimesini severler, belki "bilgiçlik" kelimesi daha iyidir. Ama şimdi bizden daha yavaş gidiyorlar. i'leri noktalıyorlar ve T'leri geçiyorlar. Ve bir şekilde, kuantum alan teorisi ile, bilirsiniz, çok uzun zaman oldu, çok az ilerleme olduğunu hissediyorum, belki de onun hakkında yanlış düşünüyoruz. Yani bu bir sinirlilik, matematiksel olarak katı hale getirilememesidir. Ve bu denemek istemekten değil.
Strogatz (18:33): Peki, zorluğun püf noktasını anlamaya çalışalım. Ya da belki birçoğu vardır. Ama daha önce Michael Faraday hakkında konuştunuz. Ve uzayın her noktasında bir vektörümüz var, bir ok olarak düşünebileceğimiz bir nicelik, bir yönü ve bir büyüklüğü var, ya da tercih edersek, belki x, y gibi üç sayı olarak düşünebiliriz. ve her vektörün z bileşeni. Ancak kuantum alan teorisinde, her noktada tanımlanan nesneler, sanırım, vektörlerden veya sayılardan daha karmaşıktır.
Çin gizli derneği (18:33): Onlar. Bunu söylemenin matematiksel yolu, her bir noktada bir operatör vardır - dilerseniz uzayın her noktasında oturan ve bazı Hilbert uzayına etki eden sonsuz boyutlu matrislerden bazıları, kendisi çok karmaşık ve çok karmaşıktır. tanımlaması zor. Yani matematik karmaşıktır. Ve büyük ölçüde, bu konu yüzünden dünya bir sürekliliktir, uzay ve zamanın, özellikle de uzayın sürekli olduğunu düşünüyoruz. Ve böylece her noktada gerçekten bir şey tanımlamanız gerekiyor. Ve bir noktanın yanında, o noktaya sonsuz derecede yakın, başka bir operatöre sahip başka bir nokta. Gittikçe küçülen uzaklık ölçeklerine baktığınızda ortaya çıkan bir sonsuzluk var, dışa doğru giden bir sonsuzluk değil, içe doğru giden bir sonsuzluk.
(19:44) Bu, onu aşmanın bir yolunu önerir. Bunu aşmanın bir yolu, sadece bu amaçlar için, uzayın sürekli olmadığını iddia etmektir. Aslında, uzayın sürekli olmaması pekala olabilir. Matematikçilerin kafes dediği bir kafese sahip olmayı düşündüğünüzü hayal edebilirsiniz. Yani sürekli bir uzaya sahip olmak yerine, bir noktayı ve ondan sonlu bir uzaklığı, başka bir noktayı düşünürsünüz. Ve bundan sonlu bir uzaklık, başka bir nokta. Yani uzayı ayrıklaştırıyorsunuz, başka bir deyişle, ve sonra bizim serbestlik dereceleri dediğimiz şeyi, bir süreklilik içinde yaşamak yerine sadece bu kafes noktalarında yaşayarak hareket eden şeyleri düşünüyorsunuz. Bu, matematikçilerin çok daha iyi ele aldığı bir şey.
(19:44) Ama bunu yapmaya çalışırsak bir problem var demektir. Ve bence teorik fizikteki en derin problemlerden biri aslında. Bazı kuantum alan teorilerini bu şekilde ayrıklaştıramayız. Bazı kuantum alan teorilerinin ayrı bir versiyonunu yazmanızı yasaklayan bir matematiksel teorem var.
Strogatz (20:41): Oh, buna kaşlarım kalktı.
Çin gizli derneği (20:43): Teorem, Nielsen-Ninomiya teoremi olarak adlandırılır. Ayrıklaştıramayacağınız kuantum alan teorileri sınıfı arasında, evrenimizi tanımlayan Standart Model bulunur.
Strogatz (20:52): Şaka değil! Vay.
Çin gizli derneği (20:54): Biliyorsunuz, bu teoremi gerçek değerinden alırsanız, bu bize Matrix'te yaşamadığımızı söylüyor demektir. Bir bilgisayarda herhangi bir şeyi simüle etme şekliniz, önce onu ayrık hale getirmek ve sonra simüle etmektir. Yine de, bildiğimiz şekliyle fizik yasalarını ayrıklaştırmanın önünde görünüşte temel bir engel var. Yani fizik yasalarını simüle edemeyiz, ancak bu, başka kimsenin de yapamayacağı anlamına gelir. Yani bu teoremi gerçekten satın alırsanız, o zaman Matrix'te yaşamıyoruz demektir.
Strogatz (21:18): Gerçekten çok eğleniyorum David. Bu çok, çok ilginç. Kuantum alan teorisini inceleme fırsatım hiç olmadı. Princeton'da Jim Peebles'dan kuantum mekaniği dersi aldım. Ve bu harikaydı. Ve bundan çok keyif aldım, ama asla devam etmedim. Kuantum alan teorisi, buradaki dinleyicilerimizin çoğunun konumundayım, tarif ettiğiniz tüm harikalara endişeyle bakıyorum,
Çin gizli derneği (21:41): Standart Model'in bir bilgisayarda benzetim yapmayı zorlaştıran veya imkansız kılan yönü hakkında size biraz daha bilgi verebilirim. Güzel bir slogan var, Hollywood sloganı gibi ekleyebilirim. Sloganı, "Bizim dünyamızda olamayacak şeyler aynada olabilir." 1950 lerde, Chien Shiung Wu parite ihlali dediğimiz şeyi keşfetti. Bu, önünüzde olan bir şeye baktığınızda veya aynadaki görüntüsüne baktığınızda, farkı anlayabileceğiniz, gerçek dünyada mı yoksa aynada mı olduğunu anlayabileceğiniz ifadedir. Fizik yasalarının bu yönü, bir aynada yansıyan şeyin gerçekte olandan farklı olduğu, sorunlu olduğu ortaya çıkıyor. Bu teoriye göre simüle edilmesi zor veya imkansız olan bu yön.
Strogatz (22:28): Neden demek istediğimi anlamak zor, çünkü kafesin kendisi parite ile başa çıkmakta herhangi bir sorun yaşamayacaktı. Ama her neyse, bunun ince bir teorem olduğuna eminim.
Çin gizli derneği (22:36): Neden dünyamızdaki her parçacığın - elektronlar, kuarklar - hakkında biraz anlatmaya çalışabilirim. İki farklı parçacığa ayrılırlar. Bunlara solak ve sağlak denir. Ve temel olarak, hareket ettikçe dönüşlerinin nasıl değiştiği ile ilgilidir. Fizik yasaları öyledir ki, solak parçacıklar sağ elini kullanan parçacıklardan farklı bir kuvvet hissederler. Bu, bu parite ihlaline yol açan şeydir.
(22:59) Şimdi, tutarlı olan ve solak parçacıklar ile sağ elini kullanan parçacıkların farklı kuvvetler deneyimlediği bu özelliğe sahip matematiksel teoriler yazmanın zor olduğu ortaya çıktı. Atlamanız gereken boşluklar var. Kuantum alan teorisinde buna anomaliler veya anomali iptali denir. Ve bu incelikler, geldikleri bu boşluklar, en azından uzayın sürekli olduğu gerçeğini hesaplamanın belirli yollarında, bu boşlukları yalnızca boşluklar olduğunda veya bu gereksinimleri uzay sürekli olduğunda görürsünüz. Yani kafes bu konuda hiçbir şey bilmiyor. Kafes bu süslü anormallikler hakkında hiçbir şey bilmiyor.
(23:36) Fakat kafes üzerine tutarsız bir teori yazamazsınız. Yani kafes bir şekilde kıçını örtmeli, size verdiği her şeyin tutarlı bir teori olduğundan emin olmalıdır. Ve bunu yapmanın yolu, sadece solak ve sağ elini kullanan parçacıkların farklı kuvvetler hissettiği teorilere izin vermemektir.
Strogatz (23:50): Pekala, sanırım tadını aldım. Bu, topolojinin, zayıf kuvvet durumunda gördüğümüz şeyi görmek için gerekli olan, ayrı bir uzayın izin vermeyeceği bazı fenomenlere, bu anormalliklere izin vermesi gibi bir şeydir. Süreklilikle ilgili bir şey anahtardır.
Çin gizli derneği (24:06): Aslında benden daha iyi söyledin. Her şey topoloji ile ilgili. Bu kesinlikle doğru. Evet.
Strogatz (24:11): Pekala. İyi. Bu bizim için çok güzel bir geçiş aslında, daha sonra gidebileceğimizi umduğum yere, bu da kuantum alan teorisinin matematik için yaptıklarından bahsetmek, çünkü bu büyük başarı öykülerinden bir diğeri. Her ne kadar, bilirsiniz, evreni önemseyen fizikçiler için, bu belki de birincil bir endişe kaynağı olmasa da, matematikteki insanlar için çok minnettarız ve ayrıca tamamen matematiksel nesneler hakkında düşünerek yapılan büyük katkılar karşısında şaşkınız. , sanki onları kuantum alan teorisinden içgörülerle bilgilendiriyorlarmış gibi. Bize, örneğin 1990'larda başlayan bu hikayeden biraz bahseder misiniz?
Çin gizli derneği (24:48): Evet, bu gerçekten kuantum alan teorisinden çıkan harika şeylerden biri. Ve burada küçük bir ironi yok. Bilirsiniz, ironi şu ki, matematikçilerin son derece şüpheli oldukları bu matematiksel teknikleri kullanıyoruz çünkü öyle düşünmüyorlar, öyle değiller, katı değiller. Ve aynı zamanda, bir şekilde matematikçilerin önüne geçebiliyoruz ve belirli durumlarda onları neredeyse kendi oyunlarında yenebiliyoruz, burada onlara kendi alanlarında ilgilendikleri sonuçları verebiliriz. uzmanlık ve bazı durumlarda matematiğin bazı alanlarını tamamen dönüştüren sonuçlar.
(25:22) Bunun nasıl çalıştığı hakkında size biraz fikir vermeye çalışabilirim. Bunun en yararlı olduğu matematik alanı, geometri ile ilgili fikirlerdir. Tek değil. Ama bence fizikçiler olarak düşünmede en çok ilerleme kaydettiğimiz şey bu. Ve elbette, geometri her zaman fizikçilerin kalbine yakın olmuştur. Einstein'ın genel görelilik kuramı bize gerçekten uzay ve zamanın kendilerinin de geometrik birer nesne olduğunu söylüyor. Böylece matematikçilerin manifold dediği şeyi alıyoruz, bu biraz geometrik uzay. Aklınızda ilk olarak bir futbol topunun yüzeyini düşünebilirsiniz. Ve sonra belki bir çöreğin yüzeyi, ortasında bir delik varsa. Ve sonra, ortasında birkaç delik bulunan bir çubuk krakerin yüzeyine genelleyin. Ve sonra büyük adım, bunların hepsini alıp daha yüksek boyutlara itmek ve daha yüksek boyutlu deliklerle kendi etrafına sarılmış daha yüksek boyutlu bir nesne düşünmek vb.
(26:13) Ve böylece, matematikçilerin bizden bu gibi nesneleri sınıflandırmamızı, farklı nesneler hakkında neyin özel olduğunu, ne tür deliklere sahip olabileceklerini, üzerlerindeki yapıları ve benzerlerini sormamızı istedikleri türden sorular. Ve fizikçiler olarak, bir çeşit ekstra sezgiyle geliyoruz.
(26:28) Ancak buna ek olarak, kuantum alan teorisinin bu gizli silahına sahibiz. Bir nevi iki gizli silahımız var. Kuantum alan teorimiz var; titizliği kasıtlı olarak görmezden geliyoruz. Bu ikisi oldukça, oldukça güzel bir şekilde birleşiyor. Bu uzaylardan birini alıp üzerine bir parçacık koyacağız ve bu parçacığın uzaya nasıl tepki verdiğini soracağız. Şimdi parçacıklar veya kuantum parçacıkları ile oldukça ilginç bir şey oluyor çünkü uzaya yayılan bir olasılık dalgasına sahip. Ve bu kuantum doğası nedeniyle, uzayın küresel doğası hakkında bir çeşit bilgi sahibi olma seçeneğine sahiptir. Tüm alanı bir kerede hissedebilir ve deliklerin nerede olduğunu, vadilerin nerede olduğunu ve zirvelerin nerede olduğunu bulabilir. Ve böylece kuantum parçacıklarımız belirli deliklere takılıp kalmak gibi şeyler yapabilir. Ve bu şekilde bize uzayların topolojisi hakkında bir şeyler söyleyin.
(27:18) Kuantum alan teorisini buna uygulamanın çok büyük başarıları oldu, en büyüklerinden biri 1990'ların başındaydı, ayna simetrisi denen bir şey, basit geometri. Biraz sonra [Nathan] Seiberg ve [Edward] Tanık belirli bir dört boyutlu kuantum alan teorisini çözdü ve bu da dört boyutlu uzayların topolojisine yeni bakış açıları kazandırdı. Fizikçilerin kuantum alan teorisinden yeni fikirler ortaya çıkaracakları, ancak bu titizlik eksikliği nedeniyle tipik olarak kanıtlayamayacakları on yıllardır olan şey, gerçekten harika verimli bir program oldu. Ve sonra matematikçiler gelecekler, ama bu sadece gözleri kırpmak ve T'leri geçmek değil, genellikle fikirleri alırlar ve onları kendi yollarıyla ispatlarlar ve yeni fikirler sunarlar.
(28:02) Ve bu yeni fikirler daha sonra kuantum alan teorisini besliyor. Ve böylece matematik ve fizik arasında gerçekten harika, uyumlu bir gelişme oldu. Görünen o ki, genellikle aynı soruları soruyoruz, ancak çok farklı araçlar kullanıyoruz ve birbirimizle konuşarak, aksi takdirde yapabileceğimizden çok daha fazla ilerleme kaydettik.
Strogatz (28:18): Verdiğiniz sezgisel resmin, bir şekilde bu kuantum alanı kavramını yerel olmayan bir şey olarak düşünmek için çok yardımcı olduğunu düşünüyorum. Bilirsiniz, nokta gibi düşündüğümüz bir parçacıktan ziyade, teoride zaman varsa ya da sadece geometri yapıyorsak, uzay ve zamanın tamamına yayılan bu nesneye sahipsiniz, sanırım biz' sadece tüm alana yayıldığını düşünüyorum. Bu kuantum alanları, söylediğiniz gibi, küresel özellikleri tespit etmek için çok uygun.
(28:47) Ve bu, matematikte standart bir düşünme biçimi değildir. Bir noktayı ve bir noktanın komşuluğunu, bir noktanın sonsuz küçük komşuluğunu düşünmeye alışkınız. Bu bizim arkadaşımız. Biz matematikçiler olarak en miyop yaratıklar gibiyiz, oysa fizikçiler bu otomatik küresel algılama nesnelerini, sizin dediğiniz gibi dış hatları, vadileri, tepeleri, yüzeylerin bütününü koklayabilen bu alanları düşünmeye çok alışkınlar. küresel nesneler.
Çin gizli derneği (29:14): Evet, kesinlikle doğru. Ve fiziğe geri bildirimin bir kısmı çok önemliydi. Bu yüzden, topolojinin gerçekten kuantum alan teorisindeki pek çok düşünme biçimimizin altında yattığını takdir etmek, hem kuantum alan teorisinde hem de geometride küresel olarak düşünmemiz gerekir. Ve biliyorsunuz, örneğin, kuantum bilgisayarları inşa etmek için programlar var ve en iyilerinden biri, belki de kuantum bilgisayarları inşa etmenin daha iyimser yollarından biridir.
(29:34) Ama işe yarayabilirse, bir kuantum bilgisayar inşa etmenin en güçlü yollarından biri, bilginin yerel bir noktada depolanmadığı, ancak küresel olarak depolandığı kuantum alan teorisinin topolojik fikirlerini kullanmaktır. bir boşluk. Avantajı, bir noktada bir yere dürttüğünüzde, bir noktada saklanmadığı için bilgiyi yok etmemenizdir. Aynı anda her yerde saklanır. Dediğim gibi, matematik ve fizik arasında gerçekten harika bir etkileşim var, biz konuşurken oluyor.
Strogatz (30:01): Pekala, son bir kez vites değiştirelim matematikten tekrar fiziğe, hatta belki biraz kozmolojiye. Fiziksel teorinin başarı öyküsü ile ilgili olarak, kuantum alan teorisi dediğimiz teorilerin daha çok kümelenmesiyle ilgili olarak, bu deneyleri oldukça yakın zamanda CERN'de yaptık. Burası Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın olduğu yer mi, doğru mu?
Çin gizli derneği (30:01): Bu doğru. Cenevre'de.
Strogatz (30:04): Tamam. Higgs'in keşfinden 50-60 yıl önce uzun bir süre önce tahmin etmiştiniz, ama benim anladığıma göre fizikçiler - peki, doğru kelime nedir? Hayal kırıklığına uğramış, üzgün, şaşkın. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki deneylerde görmeyi umdukları bazı şeyler gerçekleşmedi. Süpersimetri, diyelim ki, bir olmak. Bize biraz o hikayeden bahset. Bu deneylerden daha fazlasını nerede görmeyi umuyoruz? Daha fazlasını görmeme konusunda nasıl hissetmeliyiz?
Çin gizli derneği (30:53): Daha fazlasını görmeyi umuyorduk. Nasıl hissetmemiz gerektiğine dair hiçbir fikrim yok, ama görmedik. Yapabilirim, sana hikayeyi anlatabilirim.
Çin gizli derneği (31:00): Böylece LHC inşa edildi. Ve Higgs bozonunu keşfedeceği beklentisiyle inşa edilmişti ki bunu yaptı. Higgs bozonu, Standart Modelin son parçasıydı. Ve Standart Modeli tamamladığımızda, Higgs bozonunun bizi bir sonraki aşamaya götüren portal olacağını düşünmek için nedenler vardı, bir sonraki gerçeklik katmanı, yani daha sonra gelecek. Ve Higgs'i keşfettiğinizde, Higgs'le aynı enerji ölçeğinde, Higgs bozonunu bir şekilde stabilize eden diğer bazı parçacıklarda, aynı mahallede bir çeşit çevre keşfetmeniz gerektiğini öne sürebileceğiniz argümanlar var. Higgs bozonu özeldir. Standart Modelde dönmeyen tek parçacıktır. Diğer tüm parçacıklar, elektron dönüşleri, foton dönüşleri, buna polarizasyon diyoruz. Higgs bozonu dönmeyen tek parçacıktır. Bir anlamda, Standart Modeldeki en basit parçacıktır.
(31:00) Ama dönmeyen bir parçacığın çok ağır bir kütleye sahip olması gerektiğini söyleyen teorik argümanlar var. Çok ağır araçlar, mümkün olan en yüksek enerji ölçeğine itildi. Bu argümanlar iyi argümanlardır. Kuantum alan teorisini, kuantum alan teorisi tarafından tanımlanan malzemelerde, başka birçok durumda kullanabiliriz. Bir parçacığın dönmüyorsa buna skaler parçacık dendiği her zaman doğrudur. Ve hafif bir kütlesi var. Kitlelerin hafif olmasının bir nedeni var.
(32:25) Böylece Higgs bozonunun sahip olduğu kütleye sahip olmasının bir nedeni olmasını bekledik. Ve mantığın Higgs ortaya çıktıktan sonra ortaya çıkacak bazı ekstra parçacıklarla geleceğini düşündük. Ve belki süpersimetriydi ve belki de teknik renk denen bir şeydi. Ve orada çok, birçok teori vardı. Ve Higgs'i keşfettik ve LHC'yi keşfettik - bence bunu eklemek önemli - makinenin çalışması, deneyler ve dedektörlerin hassasiyeti söz konusu olduğunda tüm beklentileri aştı. Ve bu insanlar deneyi yapan mutlak kahramanlardır.
(32:56) Ve cevap şu ki, enerji ölçeğinde şu anda keşfettiğimiz başka hiçbir şey yok. Ve bu bir bulmaca. Bu benim için bir bulmaca. Ve diğerleri için bir bilmece. Açıkça yanılmışız; yeni bir şey keşfetmemiz gerektiği beklentisi konusunda açıkça yanılmışız. Ama neden yanıldığımızı bilmiyoruz. Biliyorsunuz, bu tartışmalarda neyin yanlış olduğunu bilmiyoruz. Hala doğru hissediyorlar, hala bana doğru geliyorlar. Kuantum alan teorisinde kaçırdığımız bir şey var ki bu heyecan verici. Ve bilirsin, bilimin bu alanında yanılmak iyidir, çünkü bu sadece yanıldığın zaman, sonunda doğru yöne itilebilirsin. Ancak şu anda neden yanıldığımızdan emin olmadığımızı söylemek doğru olur.
Strogatz (33:32): Bu paradokslardan, o sırada hayal kırıklığı gibi hissettiren şeylerden bu kadar çok ilerleme kaydedildiğini görmek iyi bir tutum, değil mi? Ama bunu yaşamak ve bir nesil içinde olmak - yani, şey, bu çözülene kadar bitmiş olabileceğinizi söylemek istemiyorum, ama bu korkutucu bir ihtimal.
Çin gizli derneği (33:50): Yıkanmış olsa iyi olur. Ama hayatta olmak isterdim.
Strogatz (33:56): Evet, bunu söylerken bile kendimi kötü hissettim.
Küçükten büyüğe, neden bazı kozmolojik meseleleri düşünmüyoruz? Çünkü diğer bazı büyük gizemler, karanlık madde, karanlık enerji, erken evren gibi şeyler. Yani Büyük Patlama'dan hemen sonra, henüz parçacıklara sahip olmadığımız zaman, kendi büyük ilgi alanlarınızdan biri olarak çalışıyorsunuz. Az önce kuantum alanlarımız mı vardı?
Çin gizli derneği (34:22): Big Bang'den sonra enflasyon denilen bir zaman vardı. Yani evrenin çok, çok hızlı bir şekilde genişlediği bir zamandı. Ve bunlar olurken evrende kuantum alanları vardı. Ve bence tüm bilimdeki en şaşırtıcı hikayelerden biri, bu kuantum alanlarının dalgalanmaları olduğu. Sırf kuantum dalgalanmaları yüzünden her zaman yukarı ve aşağı zıplarlar, bilirsiniz. Tıpkı Heisenberg belirsizlik ilkesinin, bir parçacığın sonsuz momentuma sahip olacağı için belirli bir yerde olamayacağını, olamayacağını söylediği gibi, bilirsiniz, orada her zaman bir belirsizlik vardır. Aynı şey bu alanlar için de geçerli. Bu kuantum alanları tam olarak sıfır veya tam olarak bir değer olamaz. Kuantum belirsizliği içinde her zaman bir aşağı bir yukarı titreşirler.
(35:02) Ve bu ilk birkaç saniyede olanlar - saniyeler çok uzun. İlk birkaç 10-30 Diyelim ki Big Bang'in saniyesi, evrenin çok hızlı genişlemesidir. Ve bu kuantum alanları bir nevi dalgalandıkları eylemine kapıldılar, ama sonra evren onları büyük ölçeklere sürükledi. Ve bu dalgalanmalar orada kaldı. Temelde nedensellik nedenleriyle artık dalgalanamıyorlardı, çünkü artık o kadar uzağa yayılmışlardı ki, bilirsiniz, dalgalanmanın bir parçası diğerinin ne yaptığını bilmiyordu. Yani bu dalgalanmalar, çok eski zamanlarda, tüm evrene yayılıyor.
(35:43) Ve harika hikaye şu ki, onları görebiliyoruz, şimdi onları görebiliyoruz. Ve onların fotoğrafını çektik. Yani fotoğrafın korkunç bir adı var. Buna kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu denir. Bu fotoğrafı bilirsiniz, mavi ve kırmızı dalgalanmalardır. Ama bu, 13.8 milyar yıl önce evreni dolduran ateş topunun bir fotoğrafı ve orada dalgalanmalar var. Ve görebildiğimiz dalgalanmalar, Büyük Patlama'dan sonraki bir saniyenin ilk birkaç kesri içinde bu kuantum dalgalanmaları tarafından tohumlandı. Ve hesaplamayı yapabiliriz, kuantum dalgalanmalarının nasıl göründüğünü hesaplayabilirsiniz. Ve SPK'daki dalgalanmaları deneysel olarak ölçebilirsiniz. Ve sadece anlaşıyorlar. Dolayısıyla bu dalgalanmaların fotoğrafını çekebilmemiz şaşırtıcı bir hikaye.
(36:30) Ama burada da bir miktar hayal kırıklığı var. Gördüğümüz dalgalanmalar oldukça basit, bunlar sadece serbest alanlardan elde edebileceğiniz dalgalanmalar. Ve daha fazla bilgi alabilseydik iyi olurdu, eğer görebilseydik - istatistiksel isim, dalgalanmaların Gauss olduğudur. Ve bize çok, çok erken evrende alanlar arasındaki etkileşimler hakkında bilgi verecek bir Gauss olmayanlığı görmek güzel olurdu. Ve böylece yine, Planck uydusu uçtu ve SPK'nın her zamankinden daha net bir şekilde enstantane görüntüsünü aldı ve orada bulunan Gauss olmayanlar, eğer varsa, Planck'tan sadece daha küçüktür. uydu algılayabilir.
(36:52) Yani gelecek için başka CMB deneyleri olduğuna dair bir umut var, ayrıca bu Gauss olmayanların galaksilerin oluşum biçiminde ortaya çıkabileceğine dair bir umut var, galaksilerin evrendeki istatistiksel dağılımı da bunların bir hatırasını barındırıyor. Bu kadar çok bildiğimiz dalgalanmalar doğru ama belki oradan daha fazla bilgi alabiliriz. Bu nedenle, en erken evrelerden galaksilerin şu anda evrende dağılma şekline kadar 14 milyar yıl boyunca bu dalgalanmaların izini sürebilmeniz gerçekten inanılmaz.
Strogatz (37:36): Bu bana, kozmik mikrodalga arka plan üzerindeki bu kuantum dalgalanmalarının izi hakkında daha önce sahip olmadığım bir çok fikir verdi. Hep merak ederdim. Bunun özgür teori olduğundan bahsettiniz, yani —ne, bize “özgür”ün tam olarak ne anlama geldiğini söyle? Hiçbir şey yok değil mi? Yani, sadece, boşluğun kendisi mi?
Çin gizli derneği (37:45): Sadece boşluk değil, çünkü bu alanlar evren genişledikçe heyecanlanıyor. Ama bu sadece başka hiçbir alanla veya hatta kendisiyle etkileşime girmeyen bir alan, temelde harmonik bir osilatör gibi yukarı ve aşağı zıplıyor. Her nokta bir yay gibi yukarı ve aşağı zıplıyor. Yani hayal edebileceğiniz en sıkıcı alan.
Strogatz (38:11): Bu, evrenin başlangıcında belirli bir kuantum alanı varsaymak zorunda olmadığımız anlamına gelir. Sadece, böyle diyorsun, vanilya.
Çin gizli derneği (38:19): Vanilya. Bu yüzden, bu etkileşimlerin gerçekleştiğini veya bu etkileşimlerin gerçekleştiğini veya alanın bu özel özelliğe sahip olduğunu daha iyi ele almak güzel olurdu. Ve bu görünmüyor - belki gelecekte, ama şu anda henüz orada değiliz.
Strogatz (38:32): O halde belki de sizin kişisel umutlarınızla kapatmalıyız. Önümüzdeki birkaç yıl içinde veya kuantum alan teorisindeki araştırmaların geleceği için kişisel olarak çözülmesini görmek istediğiniz bir şeyi seçmek zorunda kalsaydınız, favoriniz ne olurdu? Eğer hayal edebilseydin.
Çin gizli derneği (38:48): O kadar çok var ki —
Strogatz: Daha fazlasını seçebilirsiniz.
Çin gizli derneği: Matematik tarafında bir şeyler var. Bu yüzden, matematiksel açıdan, bu Nielsen-Ninomiya teoremi hakkında, belirli kuantum alan teorilerini ayrıklaştıramayacağınız gerçeğini daha fazla anlamayı çok isterim. Ve teoremde boşluklar var mı? Atabileceğimiz ve bir şekilde bunu yapmayı başarabileceğimiz varsayımlar var mı?
(39:07) Bilirsiniz, fizikteki teoremler, genellikle “yok” teoremleri olarak adlandırılırlar. Bunu yapamazsın. Ancak bunlar genellikle nereye bakmanız gerektiğiyle ilgili işaretlerdir, çünkü bir matematik teoremi, açıkçası doğrudur, ancak bu nedenle, çok katı varsayımlarla birlikte gelir. Ve böylece belki bu varsayımı ya da varsayımı bir kenara atabilir ve bu konuda ilerleme kaydedebilirsiniz. Yani matematiksel tarafta, bu konuda ilerleme görmeyi çok isterim.
(39:28) Deneysel tarafta, bahsettiğimiz şeylerden herhangi biri – yeni bir parçacık, ötesinde ne olduğuna dair yeni ipuçları. Ve ipuçlarını oldukça düzenli olarak görüyoruz. En sonuncusu, kütlenin W Atlantik'in sizin tarafınızdaki bozonu, okyanusun kütlesinden farklıdır. W Atlantik'in benim tarafımda bozon ve bu garip görünüyor. Karanlık madde veya karanlık madde hakkında ipuçları. Her ne ise, kuantum alanlarından yapılmıştır. Buna hiç şüphe yok.
(39:53) Ve tahminler olduğunu ima ettiğiniz karanlık enerji çok güçlü bir kelime ama kuantum alan teorisinden öneriler var. kuantum alanlarının tüm bu dalgalanmaları evrenin genişlemesini tetikliyor olmalı. Ama bir şekilde, aslında gördüğümüzden çok daha büyük.
(40:07) Yani Higgs'teki bulmacanın aynısı. Higgs neden bu kadar hafif? Aynı zamanda karanlık enerjiyle oradadır. Evrenin kozmolojik ivmesi, bizim düşündüğümüzle karşılaştırıldığında neden bu kadar küçük? Yani içinde olmak biraz tuhaf bir durum. Yani, bu teoriye sahibiz. Bu tamamen harika. Ama aynı zamanda gerçekten anlamadığımız şeyler olduğu da açık.
Strogatz (40:26): Bu gerçekten geniş kapsamlı ve büyüleyici sohbet için sana teşekkür etmek istiyorum, David Tong. Bugün bana katıldığınız için çok teşekkür ederim.
Çin gizli derneği (40:33): Memnunum. Çok teşekkürler.
Spiker (40:39): İsterseniz Neden Sevinci, kontrol et Quanta Dergisi Bilim Podcast'i, sunucum, bu gösterinin yapımcılarından biri olan Susan Valot. Ayrıca arkadaşlarınıza bu podcast'ten bahsedin ve bize bir like atın veya dinlediğiniz yeri takip edin. İnsanların bulmasına yardımcı olur Neden Sevinci podcast.
Steve Strogatz (41: 03): Neden Sevinci gelen bir podcast Quanta DergisiSimons Vakfı tarafından desteklenen editoryal olarak bağımsız bir yayın. Simons Vakfı tarafından verilen fon kararlarının, bu podcast'te veya bu podcast'te konu seçimi, konuklar veya diğer editoryal kararlar üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Quanta Dergisi. Neden Sevinci Susan Valot ve Polly Stryker tarafından üretilmiştir. Editörlerimiz Matt Carlstrom, Annie Melchor ve Leila Sloman'ın desteğiyle John Rennie ve Thomas Lin'dir. Tema müziğimiz Richie Johnson tarafından bestelendi. Logomuz Jackie King'e ve bölümler için çizimler Michael Driver ve Samuel Velasco'ya ait. Ben sunucunuz Steve Strogatz. Bizim için herhangi bir sorunuz veya yorumunuz varsa, lütfen bize quanta@simonsfoundation.org adresinden e-posta gönderin. Dinlediğin için teşekkürler.
