Lisa Randall mówi mi, że może mieć wskazówkę do następnej wielkiej tajemnicy w kosmologii.
powiązana zawartość
- Otwieranie dziwnych portali w fizyce
Jemy lunch w restauracji w hotelu Charles niedaleko Harvardu, gdzie uczy fizyki teoretycznej, specjalizując się w fizyce cząstek, teorii strun, matematyce, astrofizyce i kosmologii. Randall, szczupła kobieta, obecnie 50-letnia, przypomina młodszą Joan Didion - lata świetlne świadomości za jej oczami.
Jest gwiazdorskim profesorem gwiazd, kosmologiczną gwiazdą i tylko częściowo dlatego, że jest pierwszą kobietą-fizykiem teoretycznym zatrudnionym na Harvardzie. To właśnie jej przypuszczenie z późnych lat 90. o „dodatkowych wymiarach” teorii strun zyskało jej znaczącą pozycję w tej dziedzinie. Zwróciła większą uwagę na wyjaśnienie misji bozonu Higgsa oraz na jej kolejne pisma próbujące wyjaśnić reszcie z nas, co robi i jak ekscytujące jest to robić, ostatnio Pukanie do Niebios .
A teraz myśli, że ona i jej koledzy z Harvardu znaleźli coś nowego. Jest podekscytowana „ciemną materią”, która wraz z „ciemną energią” stanowi ogromną większość znanego wszechświata. Według obecnych szacunków 70 procent wszechświata to ciemna energia, a 26 procent ciemnej materii. Co stanowi 96 procent. Oznacza to, że to, co widzimy i wiemy, stanowi marne 4 procent.
Cztery procent! Niewidoczny 96 procent najwyraźniej utrzymuje wszechświat w równowadze grawitacyjnej, zapobiegając jego zapadnięciu się lub rozproszeniu w wirtualną nicość. Ale nie wiemy o tym prawie nic więcej. Problem polegał na tym, że ciemne rzeczy nie wydają się wchodzić w interakcje z 4 procentami, które znamy w sposób, który daje nam wskazówkę co do ich natury.
Ale Randall uważa, że mogła znaleźć wskazówkę. W rzeczywistości dzień przed naszym spotkaniem wygłosiła wykład na konferencji American Association for Advancement of Science w Bostonie, w której oznajmiła, że mogła znaleźć dowody na interakcję ciemnej materii z naszą materią. Potencjalnie sensacyjny rozwój kosmologów właśnie wkraczających w niezbadany bezmiar wszechświata ciemnej materii.
Zaczęło się, mówi mi, ponieważ „był sygnał, który chciałem zrozumieć”.
„Sygnał z kosmosu?” Zapytałem ją.
„Sygnał z satelity, który mógł widzieć w centrum galaktyki”. Daleko, daleko, w pobliżu serca Drogi Mlecznej, dwie nieskończenie małe cząstki ciemnej materii mogły się zderzyć i „unicestwić”. Ale zamiast pozostawiać żadnych śladów, sygnały anihilacji przemierzyły przestrzeń kosmiczną, aby zostać wykrytym przez orbitującego wokół Ziemi satelity Fermi. Jeśli te sygnały zostaną potwierdzone, Randall mówi, mogą być dowodem interakcji ciemnej materii - być może są to pierwsze czytelne odciski palców ciemnej materii, które zostaną zebrane w naszym skromnym 4-procentowym królestwie.
„Wiem doskonale, że sygnał może być fałszywy”, mówi, ale ważne jest „próba stworzenia modelu, który to przewiduje. Zastanawiałem się nad modelem, w którym zachodziły interakcje dla ciemnej materii, a potem zdałem sobie sprawę, że tak naprawdę jest to zupełnie inny scenariusz, który sam w sobie jest interesujący i faktycznie działa lepiej i może doprowadzić do ochłodzenia składnika ciemnej materii, co sprawiłoby, że zapadłby się w dysk tak jak bariony. ”
W tym momencie, w którym „bariony zapadają się na dysk”, jestem całkowicie zagubiony, ale „ważną rzeczą”, kontynuuje, „jest to, że jest to scenariusz, który, o dziwo, nikt nie wziął pod uwagę. Ludzie myśleli o interakcji ciemnej materii - ale o interakcji całej ciemnej materii. I [w tym modelu] jest bardzo ograniczony. ”To nieskończenie mały kawałek 96 procent raczy wchodzić w interakcje z naszymi biednymi, żałosnymi 4 procentami.
Reporter we mnie nagle czuje, że to może być ogromna miarka, kosmiczna miarka - jeszcze wczoraj kurtyna mogła zostać podniesiona na 96 procentach wszechświata, o którym nie mieliśmy pojęcia. Ale porzucenie we mnie programu matematycznego przygnębia mnie, gdy naprawdę rozumiem, co mi mówi.
Na szczęście pokazuje mi kopię notatek z przemówienia AAAS, zatytułowana „What Is Dark Matter?”. Mimo że pozostawia mi wiele rzeczy niejasnych, daje doskonałe poczucie głosu podczas rozmowy z rówieśnikami - ostrożna, ale czasami żywiołowa .
Oto kilka próbek:
—Nie jest ciemno — jest efektywnie przezroczysty!
—Chce zobaczyć, że jest to trochę nieprzejrzyste.
- Porozmawiaj dziś ... alternatywy dla standardowego paradygmatu WIMP.
Randall mówi mi, że WIMP oznacza „słabo interaktywne masywne cząstki”, dominujący paradygmat dotyczący ciemnej materii.
—Dlaczego wszystko powinno być jak nasza sprawa?
—Tajemnicze jest to, że energia zmagazynowana w ciemnej materii i zwykła materia są tak podobne.
- Eksperymentalne latarnie: LHC.
(LHC to Wielki Zderzacz Hadronów, wielomiliardowy akcelerator cząstek na szwajcarskiej granicy, który znalazł dowód na obecność cząstki Higgsa - lub „czegoś bardziej skomplikowanego”, jak mówi w nowej przedmowie do Niebiańskich Drzwi, ponieważ wierzy, że istnieją pewne niejednoznaczności w dowodzie, że Wielkie Odkrycie faktycznie było cząsteczką Higgsa. LHC jest teraz w sklepie, że tak powiem, modernizowany, aby wytwarzać jeszcze bardziej zadziwiająco energiczne zderzenia cząstek, które, jak powiedziała mi, mogą odkryć więcej anomalii, które wskaż coś o ciemnej materii.
- Czekam na wyższe energie, więcej intensywności.
(Czyż nie jesteśmy wszyscy?)
—Nie wiem jeszcze, czy ta latarnia we właściwym regionie.
(Oznacza to nie Szwajcarię, ale super-subatomową nieskończoność.)
Oto jej sygnał:
—Cząstka ciemnej materii uderza w inną cząsteczkę ciemnej materii i unicestwia.
— Anihilacja wytwarza cząstki modelu standardowego [już odkryte 4-procentowe typy].
-Nieciemny!
Potem jest nagłówek strony, prawie o calach:
—To zmienia wszystko!
Kończy z tymi krzywymi liniami:
—Wiem, że wszyscy chcą wiedzieć, kiedy zobaczymy ciemną materię.
- Odpowiedź może być wcześniej - lub później - niż nam się wydaje!
Wydaje się dość pewne, że kiedy to się stanie, jeśli nastąpi to w najbliższym czasie, Lisa Randall będzie jedną z pierwszych osób, które się dowiedzą.
(Ostatnie raporty pojawiające się od czasu naszej rozmowy wskazują na inne możliwe obserwacje ciemnej materii, ale Randall uważa, że jej scenariusz częściowej interakcji jest nadal znaczący.)
***
Chociaż praca Randalla przenosi jej myśli w kosmos, jest to pytanie o inny wymiar, przestrzeń wewnętrzną, na którą daje najbardziej wyszukaną odpowiedź podczas naszego lunchu. Temat zbliża się do końca, gdy przerzuca widelce mojego jagodowego szewca. Pytam ją o ludzką świadomość - ciemną materię w nas - mianowicie, czy myślała o pytaniu umysł / mózg: Czy umysł jest produktem mózgu, wszystkie nasze myśli są zdeterminowane neurochemicznie (jak mówią „materialiści”), czy też jest umysł nie jest niewolnikiem fizycznego mózgu, zdolnym w jakiś sposób do wolnej woli (jak wierzą „dualiści”)? Czy nigdy nie możemy odpowiedzieć na to pytanie? Filozof Colin McGinn nazywa siebie „Mysterianem” jako hołdem dla cudownego zespołu z lat 60. („96 łez”) Question Mark & The Mysterians, ponieważ uważa, że nasza świadomość może nigdy nie być w stanie zrozumieć tajemnicy własnej natury .
Randall wydaje się traktować argument McGinna jako wyzwanie: „Po pierwsze, myślę, że zawsze błędem jest mówić„ nigdy ”, ponieważ prawdopodobnie możemy zrozumieć o wiele więcej, nawet jeśli ostatecznie tego nie rozumiemy. Po drugie, od bardzo dawna nie próbowaliśmy odpowiedzieć na to pytanie. Rozumiemy teraz wiele rzeczy, których wcześniej nie rozumieliśmy. I to jest niesamowicie trudne, ponieważ nawet nie wiemy, co rozumiemy przez świadomość. ”
To, o czym mówi Randall, gdy mówi o świadomości, jest kontinuum.
„Wydaje mi się, że jednym błędem, który często popełniamy, jest to, że myślimy o tym jako o binarnej rzeczy, tak jakbyśmy byli świadomi, albo nieświadomi. Wydaje mi się, że istnieje spektrum świadomości i myślę, że interesujące jest zbadanie tego - różnica między rośliną a psem, różnica między psem a dzieckiem, między dzieckiem a nieco starszym człowiekiem ... Myślę, że to trochę kontinuum. ”Patrząc na to w ten sposób, mówi, „ byłby to dobry początek ”.
„Chciałbym zobaczyć, jak się to bierze” - mówię.
„Tak, może wezmę to dalej”, odpowiada ze śmiechem - następnie po rozwiązaniu pytania o 96 procent wszechświata, o którym nie wiemy.
Jej pojęcie ciągłości świadomości przypomina mi spostrzeżenie wielkiego szekspirowskiego reżysera Petera Brooka. „Powiedzieć, że ktoś żyje, nie wystarczy” - powiedział Brook. „Możesz żyć jeden procent, możesz żyć dwadzieścia procent. U Szekspira jest coś niezwykłego - człowiek, który żyje nie tylko w stu procentach, ale może w tysiącach, a nawet dziesięciu tysiącach, milionach. ”
To, co uważamy za tak fascynujące, tak inspirujące dla kosmologów, astrofizyków, geniuszy matematycznych. O ile bardziej żywa dla natury istnienia - dla ogromnych wymiarów dodatkowych wymiarów - wydają się być. Jak to musi być? Ekscytujące, przerażające, może izolujące, ponieważ na Ziemi jest tak mało ludzi, którzy mogą to zrozumieć, a tym bardziej dzielić się nimi.
Pytam Randall o pytanie, w jaki sposób inspiracja wpisuje się w jej twórczość. Cytuje wielkiego rosyjskiego poetę Puszkina: „Inspiracja jest tak samo potrzebna w geometrii, jak w poezji”. Inspiracja do jej kariernego pojmowania „dodatkowych wymiarów”, powiedziała mi, przyszła na spacer, którą odbyła stary łukowaty most nad rzeką Charles.
„Masz pomysł na dodatkowe wymiary na tym moście?” - pytam ją.
Odmawia pogłębienia anegdoty - w annałach fizyki jest już wiele znanych historii z epoką eureki - i po prostu mówi: „Cóż, to był wgląd”, wypowiadając to ostatnie słowo w deprecjonujący sposób. Wgląd niekoniecznie oznacza nową prawdę. Czasami jest to po prostu nowy sposób patrzenia na rzeczy. „Dużo czasu, kiedy wykonujemy naszą pracę, zbieramy razem formuły i czasem nie myślisz o tym jako o świecie, w którym żyjesz”., „Po prostu fajnie było pomyśleć, że może są te dodatkowe wymiary”.
Dodatkowe wymiary oznaczają dziedziny matematyczne poza trzema (lub czterema, jeśli liczysz czas - i powinieneś), których znamy. Teoria strun liczy teraz co najmniej 11 wymiarów. Po drodze, gdy stało się bardziej skomplikowane, stało się bardziej kontrowersyjne. W rzeczywistości, podczas jednego z jej rzadkich przejawów emocji podczas naszego lunchu, Randall powiedział mi, że „ma dość ludzi pytających o to, co mówi Lee Smolin” na temat teorii strun. Smolin jest szanowanym, choć sprzecznym fizykiem teoretycznym, który twierdzi, że teorie strun posunęły się za daleko w budowaniu zamków w powietrzu. Randall chroni jej dodatkowe wymiary.
Pomimo jej przywiązania do cytatu Puszkina, mówi mi, że nie lubi myśleć o swojej pracy jako o czysto zwolnionym z „inspiracji”. Nazywa to „odgórnym” myśleniem - najpierw wymyślając wysoki koncept, a potem próbując znaleźć struktury, które by to wspierały. Woli myśleć oddolnie. Rzeczywiście z pewną pokorą opisuje swoją metodę jako „rozwiązywanie zagadek” i znajduje najlepszą metaforę w swoim ulubionym sporcie, wspinaczce skalnej.
„Jesteś na zewnątrz. Jest piękna - mówi - koncentruje się na ciekawym problemie ... a ty gdzieś wstajesz. Zastanawiając się, która ścieżka w stronę skały jest owocna, a która doprowadzi do martwego lub niebezpiecznego końca - i to robiąc to. Ze wszystkimi związanymi z tym ryzykami i niebezpieczeństwami. (Mówi, że niedawno miała „upadek” wspinający się w Grecji.) W swojej pracy stosuje to samo podejście krok po kroku. W rezultacie jest mniej niż zauroczona romantycznymi terminami ze świata nauki, takimi jak „piękno” i „elegancja”. „Nie sądzę, aby w kategoriach„ prawda była pięknem ”lub„ piękno jest prawdą ”- mówi. „Wolę to, co działa, nie tyle elegancko, co ekonomicznie” - jeśli nie najkrótsza odległość między dwoma punktami, to najprostszy sposób, aby się tam dostać.
Nawet dla osoby z zewnątrz oczywiste jest, że Randall nie tylko robi ważną naukę, ale także robi coś bardzo odważnego w kulturze nauki. W swoim wystąpieniu podejmuje się największej tajemnicy wszechświata i mówi głównie męskiej społeczności naukowej, która faworyzowała model WIMP, że mogą zboczyć z kursu. Trzeba unikać tendencji do myślenia o Nancy Drew kontra Hardy Boys.
Wiedziałeś, że w którymś momencie będziemy musieli rozmawiać o płci, prawda?
Harvard był zerowy na punkcie wojen związanych z płcią i nauką kilka lat temu, kiedy Larry Summers, ówczesny prezydent uniwersytetu, wysunął podpalającą sugestię, że powodem tak małej liczby kobiet na szczycie matematyki i zawodów naukowych może być to, że kobiety są po prostu nie nadaje się do nauki i matematyki. Implikuje to, że nie było to uwarunkowanie kulturowe, ale genetyczne okablowanie mózgu.
„Prawdopodobnie odpowiedziałeś na to pytanie milion razy”, mówię Randallowi, „ale pozwól, że zapytam cię w inny sposób: nie to, czy kobiety są lepsze czy gorsze, ale czy jest różnica w sposobie postrzegania pytań naukowych przez kobiety. ”
„Powiem tylko, że prawdopodobnie kulturowo kobiety są traktowane inaczej”, mówi, „co oznacza, że myślę, że jesteś bardziej krytykowany, musisz słuchać trochę więcej, musisz się usprawiedliwić. Sądzę więc, że są sposoby, które prawdopodobnie będą musiały ciężej pracować. Mogę być dobrym słuchaczem. Często mogę zadawać właściwe pytania. Często nie będąc w domu, widzisz to trochę inaczej.
„To może być dobra i zła, prawda? Widzisz coś w rodzaju obcokrajowców przybywających do nowego kraju, widzisz to trochę inaczej ”.
Usłysz sygnały, że inni nie ...
„I, wiesz, dorastałem w tym samym świecie, prawie chodziłem na te same zajęcia [jako rówieśnicy płci męskiej], ale masz nieco inne doświadczenie…”
Mówi, że nacisk na naukę jest niewłaściwy w dyskusji na temat płci. „Jest to część większego problemu dotyczącego kobiet w społeczeństwie i myślę, że [skupienie się na nauce] jest jak próba rozwiązania problemu umierającego drzewa przez spojrzenie gdzieś na mały korzeń”.
***
Od końców wszechświata do końca wszechświata: rozmawiając z Randallem przypomniałem Woody'ego Allena w „ Gwiezdnym Pamięci”, żałując raportu, że wszechświat skończy się, gdy cała materia „rozpadnie się” po trylionach lat. Jego ponura implikacja - taka, która pozostaje współczesnym przedmiotem debaty wśród fizyków i filozofów - była taka, że kosmos nie ma ostatecznego celu, żadnej „teleologii”, a więc jaki jest sens naszego dążenia do stworzenia trwałego znaczenia, gdy nic nie trwa. Radość, nie?
Cieszyłem się, że miałem okazję zapytać jednego z wiodących kosmologów na świecie o jej zdanie na ten temat: „Jak myślisz, jak skończy się wszechświat?”, Zapytałem ją.
„Biorąc pod uwagę energie, które znamy, i materię, o której wiemy”, mówi, „będzie się po prostu rozszerzać, a otaczające ją rzeczy ostatecznie utworzą czarne dziury i ostatecznie promieniują i ostatecznie rozrócą się w rozcieńczoną nicość. To jedno przypuszczenie. To interesujące - mówi - właśnie tam wygląda na to, że zmierza teraz.
Nie do końca różni się od obaw Woody'ego - choć bez cienia niepokoju Woody'ego Allena. Raczej rodzaj kosmicznej równowagi. Ale to nie znaczy, że Randall nie jest zdolny do radości, wyrażania tego, jak to jest odczuwać dreszcz kosmicznej świadomości. Kiedy mówię, że jestem przerażony naszą niewiedzą o 96 procentach wszechświata, po całym tym czasie studiowania, ona ma inne spojrzenie na to: „Myślę, że myślę o tym inaczej”, mówi. „Wydaje mi się, że to niesamowite, że wiemy tyle samo, co my. Jesteśmy tylko ludźmi, którzy utknęli na tej planecie pośród Układu Słonecznego. To niesamowite, jak wiele się zorientowaliśmy. I dlaczego wszystko powinno być tak bardzo podobne do nas, że możemy to rozgryźć? Nawet po prostu coś prostego, na przykład wiedza o życiu roślin w Afryce, trudno to zrobić, chyba że faktycznie się tam dostaniesz, więc jesteśmy w tej jednej lokalizacji i to niesamowite, jak wiele odkryliśmy ”o miejscach - głębokiej przestrzeni kosmicznej —Nie byliśmy i możemy nigdy nie iść.
To poczucie perspektywy - różnych wymiarów - robi takie wrażenie u kogoś takiego jak Randall. Możesz więc sobie wyobrazić dreszczyk (nienaukowego) odkrycia, które odczułem, gdy znalazłem dla niej nowy wymiar - w libretcie napisanej przez nią opery. Tak, Lisa Randall napisała operę pod tytułem Hypermusic: Prolog, na zaproszenie Hèctora Parry, ówczesnego profesora kompozycji elektroakustycznej w Konserwatorium Muzyki Aragońskiej w Hiszpanii. Opera została po raz pierwszy wykonana w Centrum Pompidou w Paryżu, a następnie w Barcelonie, a we fragmentach - w Guggenheim w Nowym Jorku.
Zawiera fragmenty jej książek, a także oryginalne teksty i jest bardzo awangardowy, ale jednocześnie niemal szokująco namiętny w bardzo staromodny sposób.
Oto kilka chwil:
Sopran, postać Lisy Randall, wchodzi w „PLANE 1”, zastanawiając się:
—Ten krajobraz ...?
Ten etap dla naszego istnienia?
Gdzie to jest?
Gdzie to się kończy?
Struktury wspierają istnienie
Czy mogę je znaleźć?
[albo czy oni]
Zagadki, których nigdy nie rozszyfruję.
Następnie następuje nagie wyrażenie:
-Boleść
Zniekształcenie.
Agonia.
(Musisz wyobrazić sobie te słowa dramatyzowane przez sopran operowy.)
Ale w „PLANE III: STRACH I NADZIEJA” domysł o dodatkowych wymiarach zmienia rzeczy:
—Ten krok — nowy wymiar—
podnieca mnie
ponad wszystko, co kiedykolwiek czułem.
Nagle w „Planie IVA” sprawy stają się trochę potworne, ponieważ ...
—Wprowadzam piąty wymiar ...
-Przestrzeń
i czas
są żywi!
— Widzę więcej—
Pełny zasięg naszego wszechświata ... !!
Jest więcej, ale zostawię tekst opery z jej dwoma wykrzyknikami.
Kończy PLANE V:
—Jak mam się tym z tobą podzielić?
I w pewnym sensie, w formie operowej, znalazła sposób na dzielenie się operowymi emocjami, jej poczuciem zdumienia i podziwu w doświadczaniu kosmosu. Dodatkowe wymiary w jej umyśle. Randall nie może doprowadzić nas do swojego wizjonerskiego poziomu, ale może dać nam poczucie, jak ekscytujące i przerażające, a ostatecznie spełniające się, ma takie wizje. Być, powiedzmy, tysiąc procent żywych.
