Lisa Randall kertoo minulle, että hänellä voi olla vihje seuraavaan suurta mysteeriä kosmologiassa.
Asiaan liittyvä sisältö
- Muiden portaalien avaaminen fysiikassa
Lounastamme Charles-hotellin ravintolassa, lähellä Harvardia, jossa hän opettaa teoreettista fysiikkaa, erikoisuuksin hiukkasfysiikan, jousiteorian, matematiikan, astrofysiikan ja kosmologian aloilla. Randall, hoikka nainen, nyt 50-vuotias, muistuttaa yhtä nuoremmasta Joan Didionista - valoajan tietoisuutta silmiensä takana.
Hän on tähdetutkijaprofessori, kosmologinen julkkis, ja vain osittain siksi, että hän on ensimmäinen Harvardissa palkattu naispuolinen teoreettinen fyysikko. Se oli hänen 90-luvun lopun olettamuksensa jousiteorian "ylimääräisistä ulottuvuuksista", jotka saivat hänen huomionsa kentällä. Hän kiinnitti enemmän huomiota selittämiseen Higgsin boson-etsinnästä ja myöhemmistä kirjoituksistaan, jotka yrittivät selittää muille, mitä hän tekee ja kuinka mielenkiintoista on tehdä se, viimeksi koputtaen taivaan oveen .
Ja nyt hän ajattelee, että hän ja hänen Harvardin fysiikan kollegansa ovat löytäneet jotain uutta. Hän on innoissaan "tummasta aineesta", joka - yhdessä "tumman energian" kanssa - muodostaa valtaosan tunnetusta maailmankaikkeudesta. Nykyisen arvion mukaan 70 prosenttia maailmankaikkeudesta on tummaa energiaa ja 26 prosenttia tummaa ainetta. Joka on jopa 96 prosenttia. Tarkoittaa, että mitä näemme ja tiedämme, muodostuu mittava 4 prosenttia.
Neljä prosenttia! Näkymätön 96 prosenttia pitää ilmeisesti maailmankaikkeuden painovoimaisessa tasapainossa, estäen sitä romahtamasta itselleen tai jakautumasta virtuaaliseen tyhjyyteen. Mutta emme tiedä melkein mitään muuta siitä. Ongelmana on ollut, että tummat tavarat eivät näytä olevan vuorovaikutuksessa tunnettujen 4 prosentin kanssa tavalla, joka antaa meille vihjeen sen luonteelle.
Mutta Randall uskoo löytäneensä vihjeen. Itse asiassa päivä ennen tapaamistamme hän piti keskustelun Bostonissa pidetyssä American Association for Science of Science -konferenssissa, jossa hän ilmoitti löytäneensä todisteita tumman aineen vuorovaikutuksesta aineemme kanssa. Mahdollisesti sensaatiomainen kehitys kosmologeille, joka on juuri aloittamassa pimeän aineuniversumin kuvaamattomaan laajuuteen.
Se alkoi, hän kertoo minulle, koska ”oli merkki, jonka halusin ymmärtää”.
”Signaali ulkoavaruudesta?” Kysyin häneltä.
”Signaali satelliitista, joka voisi nähdä galaksin keskustaan.” Kaudella, kaukana, Linnunradan sydämen lähellä, kaksi äärettömän pienet tumman aineen hiukkaset olisivat voineet törmätä ja “tuhota” toistensa. Mutta sen sijaan, että se olisi jättänyt jälkeä, tuhoutumisen signaalit kulkivat avaruuden laajuuden läpi, jotta maapallon kiertävä Fermi-satelliitti havaitsisi sen. Jos nämä signaalit validoidaan, Randall sanoo, ne saattavat olla todisteita pimeän aineen vuorovaikutuksesta - ehkä ensimmäiset pimeän aineen luettavat sormenjäljet, jotka on poimittu nöyrässä 4-prosenttisessa valtakunnassamme.
"Tiedän täysin, että signaali voi olla vääriä", hän sanoo, mutta tärkeintä on prosessi yrittää tehdä malli, joka ennustaa sitä. Ajattelin mallia, jossa tapahtui vuorovaikutusta tumman aineen kanssa, ja huomasin sitten, että tämä on itse asiassa kokonaan toinen skenaario, joka on itsessään mielenkiintoinen ja toimii itse asiassa paremmin ja voi johtaa tumman aineen komponentin jäähtymiseen, joka tekisi siitä romahtavan levylle samalla tavalla kuin baryonit tekevät. "
Tässä vaiheessa, jossa ”baryonit romahtavat levylle”, olen täysin kadonnut, mutta ”tärkeä asia”, hän jatkaa, ”on, että kyse on vain skenaariosta, jota kummallista kyllä kukaan ei ole ajatellut. Ihmiset ajattelivat pimeän aineen vuorovaikutuksessa - mutta kaiken pimeän aineen vuorovaikutuksessa. Ja [tässä mallissa] se on erittäin rajoitettu. ”Se on ääretön pieni osa 96 prosenttia, joka on tarkoitettu toimimaan vuorovaikutuksessa köyhien, säälittävien 4 prosenttiomme kanssa.
Minun toimittajan mielestä yhtäkkiä se voi olla valtava kauha, kosminen kauha - juuri eilen verho on ehkä nostettu suureen osaan sitä 96 prosenttia maailmankaikkeudesta, josta olemme olleet aavistustakaan. Mutta matematiikkaohjelman keskeyttäminen minussa epätoivoisesti ymmärtää todella sen, mitä hän sanoo minulle.
Onneksi hän näyttää minulle kopion muistiinpanoistaan AAAS-puheestaan, nimeltään ”What Is Dark Matter?”. Vaikka se jättää minulle monia asioita hämärtäväksi, se antaa hänen äänestään upean tunteen puhuessaan ikäisensä kanssa - varovainen, mutta joskus runsas .
Tässä on muutama näyte:
—Se ei ole tumma - se on läpinäkyvä!
—Toivoo näkevänsä sen perustuvan siihen, että se on hieman läpinäkymätön.
—Puhelun tänään ... vaihtoehtoja WIMP: n tavanomaiselle mallille.
Randallin mukaan WIMP tarkoittaa "heikosti interaktiivisia massiivisia hiukkasia", joka on tähän asti hallitseva paradigma pimeästä aineesta.
- Miksi kaiken pitäisi olla kuin asiamme?
- On salaperäistä, että pimeään aineeseen ja tavallisiin aineisiin varastoitunut energia on niin samanlaista.
—Kokeelliset lamput: LHC.
(LHC on suuri Hadron-törmäyslaite, usean miljardin dollarin hiukkaskiihdytin Sveitsin rajalla, joka löysi todisteita Higginin hiukkasesta - tai ”jotain yksityiskohtaisempaa”, kuten hän sanoo taivaan oven uudessa esipuheessa, koska hän uskoo olevan olemassa joitain epäselvyyksiä todisteissa siitä, että iso löytö todella oli Higgs-hiukkas. LHC on nyt kaupassa, niin sanotusti, jälkiasennettua tuottamaan vielä hämmästyttävämmin virran omaavia hiukkasten törmäyksiä, jotka hänen kertoessaan saattavat löytää enemmän poikkeavuuksia, jotka osoita jotain pimeästä aineesta.
—Odottaa korkeampia energioita, enemmän voimakkuutta.
(Eivätkö me kaikki ole?)
—En tiedä vielä, onko tämä valaisimen posti oikealla alueella.
(Ei tarkoita Sveitsiä, vaan super-subatomista äärettömyyttä.)
Nyt tässä on hänen signaalinsa:
—Tämäainehiukkaset osuvat toiseen tummaainepartikkeliin ja hävittävät.
- Tuhoaminen tuottaa standardimallin [jo löydetty 4 prosenttia tyyppiä] hiukkasia.
- Ei pimeää!
Sen jälkeen on sivu, jonka otsikko on lähes tuumaa korkea:
—Tämä muuttaa kaiken!
Hän päättyy näihin vinoihin linjoihin:
- Tiedän, mitä kaikki haluavat tietää, milloin näemme pimeän aineen.
- Vastaus voi olla aikaisemmin - tai myöhemmin - kuin luulemme!
Vaikuttaa melko varmalta, että kun se tapahtuu, jos se tapahtuu milloin tahansa pian, Lisa Randall on ensimmäisten joukossa, joka tietää.
(Viimeaikaiset raportit, jotka ilmestyivät puhumme jälkeen muista mahdollisista tumman aineen havainnoista, mutta Randall uskoo hänen osittaisen vuorovaikutusskenaarionsa olevan edelleen houkutteleva.)
***
Vaikka Randallin teos vie ajatuksensa avaruuteen, on kysymys toisesta ulottuvuudesta, sisätilasta, johon hän antaa yksityiskohtaisimman vastauksen lounaamme aikana. Aihe nousee loppupuolelle, kun hän puhuu mustikkakukkaroni haarukoita. Kysyn häneltä ihmisten tietoisuudesta - pimeästä aineesta sisällämme - nimittäin siitä, onko hän ajatellut mieli- / aivokysymystä: Onko mieli aivojen tuote, kaikki ajatuksemme määritetään neurokemiallisesti (kuten “materialistit” sanovat) vai onko mieli ei fyysisten aivojen orja, jollakin tavalla kykenevä vapaaseen tahtoon (kuten “dualistit” uskovat)? Vai emmekö voi koskaan vastata tähän kysymykseen? Filosofi Colin McGinn kutsuu itseään “Mysterianiksi” kunnianosoituksena 60-luvun yhden hitin ihmebändille (“96 Tears”) kysymysmerkkiä ja mysteeriä, koska hänen mielestään tietoisuutemme ei ehkä koskaan pysty ymmärtämään oman luonteensa mysteeriä. .
Randall näyttää ottavan McGinnin väitteen haasteena: ”Ensinnäkin mielestäni on aina virhe sanoa” ei koskaan ”, koska luultavasti ymmärrämme siitä paljon, vaikka emme lopulta ymmärrä sitä. Toiseksi, emme ole yrittäneet vastata tähän kysymykseen kauan. Ymmärrämme nyt monia asioita, joita emme ymmärtäneet aiemmin. Ja se on kovin vaikeaa, koska emme edes tiedä mitä tarkoitamme tietoisuudella. "
Se mitä Randall puhuu tietoisuutta puhuessaan, on jatkoa.
”Mielestäni yksi virhe, jonka usein teemme, on sitä, että ajattelemme sitä binaarisena asiana, kuten olemme joko tietoisia tai olematta tietoisia. Mielestäni on olemassa tietoisuuden kirjo ja mielestäni on mielenkiintoista tutkia sitä - ero kasvin ja koiran välillä, ero koiran ja vauvan välillä, vauvan ja hieman vanhemman ihmisen välillä ... Minusta se on eräänlainen jatkoa. "Hän sanoo, että" tarkastelemalla sitä tällä tavalla "olisi hyvä alku."
"Haluaisin nähdä, että otat sen eteen", sanon.
"Joo, voin ottaa sen seuraavana", hän vastaa nauraen - ensi jälkeen ratkaistakseni kysymyksen 96 prosentille maailmankaikkeudesta, josta emme tiedä.
Hänen käsitys tietoisuuden jatkumosta muistuttaa minua suuren Shakespearen ohjaaja Peter Brookin havainnosta. "Sanoa, että joku on elossa, ei riitä", Brook sanoi. ”Voit olla yksi prosenttia elossa, kaksikymmentä prosenttia elossa. Shakespearen kanssa jollain on jotain hyvin erikoista - mies, joka ei ole vain sataprosenttisesti elossa, vaan ehkä tuhannen, jopa kymmenentuhannen, miljoonan prosenttisesti elossa. "
Tätä meistä on niin kiehtovaa, niin kauhistuttavaa kosmologeista, astrofysiikista, matemaattisista neroista. Kuinka paljon elävämpiä olemassaolon luonteelle - ylimääräisten ulottuvuuksien valtaville alueille - ne näyttävät olevan. Minkä sen täytyy olla? Jännittävä, pelottava, ehkä eristävä, koska maan päällä on niin vähän ihmisiä, jotka kykenevät ymmärtämään sen, ja vähemmän jakamaan sen.
Kysyn Randallilta kysymystä siitä, kuinka inspiraatio tulee hänen työhönsä. Hän on lainannut suurta venäläistä runoilijaa Puškinia: ”Inspiraatiota tarvitaan geometriassa yhtä paljon kuin runoutta.” Inspiraatio uransa tekemiselle "ylimääräisistä ulottuvuuksista", jonka hän sitten kertoi minulle, tuli kävelylle, jonka hän vei läpi vanha kivikaareva silta Charles-joen yli.
”Onko sinulla idea ylimääräisistä mitoista tuolla sillalla?” Kysyn häneltä.
Hän kieltäytyy polttamasta anekdoota - fysiikan vuosikirjoissa on jo paljon kuuluisia eureka-hetken tarinoita ja sanoo vain: "No, se oli oivalluksena", ääntämällä viimeksi mainittua sanaa itsehukkaavalla tavalla. Oikeus ei välttämättä tarkoita uutta totuutta. Joskus se on vain uusi tapa katsoa asioita. "Suuren osan ajasta, kun teemme työtä, olemme [sisätiloissa], laitamme kaavoja yhteen, ja joskus et ajattele sitä maailmalle, jossa asut." Ottaen tuon kävelyn, hän sanoo, "Oli vain hauskaa ajatella, että ehkä on olemassa nämä ylimääräiset ulottuvuudet."
Lisädimensioilla tarkoitetaan matemaattisia alueita, jotka ylittävät ne kolme (tai neljä, jos lasket aikaa - ja sinun pitäisi), jotka olemme tuttuja. Jousteoria laskee nyt ainakin 11 ulottuvuutta. Ajan myötä, kun se tuli monimutkaisemmaksi, siitä tuli kiistanalaisempaa. Itse asiassa Randall kertoi minulle yhdellä harvinaisista tunnetilanteistaan lounaan aikana lounaalla, että hänellä oli ”kyllästyneitä ihmisiin, jotka kysyvät Lee Smolinin sanomista” jousiteoriasta. Smoliniä kunnioitetaan, jos kielen teoriaa puolustava ristiriitainen fyysikko on mennyt liian pitkälle rakentamalla linnoja ilmaan. Randall suojaa ylimääräisiä mittojaan.
Huolimatta kiintymyksestään Pushkin-lainaukselle, hän sanoo, että hän ei halua ajatella työtään puhuttavan pelkästään ”inspiraatiosta”. Hän kutsuu tätä ”ylhäältä alas”-ajattelua - keksimään ensin korkean konseptin ja sitten yrittämään löytää rakenteita sen tukemiseksi. Hän pitää parempana alhaalta ylöspäin suuntautuvaa ajattelua. Itse asiassa hän kuvailee menetelmäänsä jossain määrin nöyrästi pelkkänä ”palapelinratkaisuna” ja löytää sille parhaimman metaforin suosikkiurheilulajeissaan, kiipeilyssä.
“Olet ulkona. Se on kaunista ", hän sanoo, " se on keskittynyt mielenkiintoiseen ongelmaan ... ja sinä nouset ylös jonnekin. "Selvittää, mikä polku kalliokalliolta ylöspäin on hedelmällinen ja mikä johtaa kuolleeseen tai vaaralliseen päähän - ja sitten teet sen. Kaikkien siihen liittyvien riskien ja vaarojen kanssa. (Hänellä oli "huono pudotus" kiipeily Kreikassa vasta kauan sitten, hän sanoo.) Hän noudattaa samaa vaiheittaista lähestymistapaa työssään. Seurauksena on, että hän on vähemmän kuin innostunut romanttisista tiedemaailman termeistä, kuten ”kauneus” ja “tyylikkyys”. “En usko, että 'totuus on kauneutta' tai 'kauneus on totuus' ', hän sanoo. "Pidän parempana sitä, mikä toimii, ei tyylikkäämpää kuin taloudellista" - jos ei ole lyhyintä etäisyyttä kahden pisteen välillä, yksinkertaisin tapa päästä sinne.
Jopa ulkopuoliselle on ilmeistä, että Randall ei ole vain tekemässä tärkeää tiedettä, vaan hän tekee myös jotain erittäin rohkeaa tiedekulttuurissa. Hän puhuu puheessaan maailmankaikkeuden suurimman salaisuuden ja kertoo WIMP-mallia suosineille enimmäkseen miehiä tiedeyhteisölle, että he saattavat olla poissa kurssista. On vältettävä taipumusta ajatella sitä Nancy Drew vastaan Hardy Boys.
Tiesit, että meidän piti joskus puhua sukupuolesta, eikö totta?
Harvard oli nolla sukupuolten tasa-arvoa ja tiedettä koskeviin sotaan useita vuosia sitten, kun yliopiston tuolloinen presidentti Larry Summers esitti syyttävän syytteen siitä, että matematiikan ja tieteen ammattien huipulla on niin vähän naisia, että naiset ovat vain ei sovellu luonnontieteiden ja matematiikan aloille. Epäillään, että se ei ollut kulttuurin muuttaminen, vaan geneettinen aivojen johdotus.
"Olet todennäköisesti vastannut tähän kysymykseen miljoona kertaa", sanon Randallille, "mutta annan kysyä sinulta eri tavalla: ei siitä, ovatko naiset parempia vai huonompia, mutta onko eroa siinä, miten naiset kokevat tieteellisiä kysymyksiä. ”
"Sanon, että luultavasti kulttuurisesti naisia kohdellaan eri tavalla", hän sanoo, "mikä tarkoittaa sitä, että mielestäni sinua kritisoidaan enemmän, sinun on kuunneltava vähän enemmän, sinun on perusteltava itsesi. Joten mielestäni on olemassa tapoja, joilla sinun on todennäköisesti työskenneltävä kovemmin. Voin olla hyvä kuuntelija. Voin kysyä oikeita kysymyksiä paljon aikaa. Usein kun et ole aivan kotona, näet asiat hieman eri tavalla.
"Se voi olla hyvä ja huono asia, eikö niin? Näet sellaisia asioita kuin ulkomaalaiset tulevat uuteen maahan, näkevät asiat vähän eri tavalla. ”
Kuule signaalit, muut eivät ...
"Ja tiedätkö, olen kasvanut melko paljon samassa maailmassa, käynyt melko paljon samoihin luokkiin [kuin miesten ikäisensä], mutta sinulla on hiukan erilainen kokemus ..."
Keskittyminen tieteeseen on väärin, hän sanoo sukupuoleen liittyvässä keskustelussa. "Se on osa suurempaa naisia koskevaa kysymystä yhteiskunnassa, ja luulen, että [keskittyminen tieteeseen] on kuin yrittäisi ratkaista kuolevan puun ongelma katsomalla jotain pientä juuria jonnekin."
***
Universumin päästä maailmankaikkeuden loppuun: Puhuessani Randallin kanssa, muistin Woody Allenia Stardust Memories -sivustossa mielenosoituksena siitä, että maailmankaikkeus loppuu, kun kaikki aine "rapistuu" biljoonien vuosien jälkeen. Hänen synkkä implikaationsa - joka pysyy nykypäivän keskusteluaiheena fyysikkojen ja filosofien keskuudessa - oli, että kosmosella ei ole lopullista tarkoitusta, ei ”teleologiaa”, ja niin mikä on meidän kaikkien pyrkimyksillemme luoda pysyvä merkitys, kun mikään ei kestä. Iloinen, ei?
Olin iloinen, että sain tilaisuuden kysyä yhdeltä maailman johtavista kosmologeista hänen näkemyksensä kaikesta tästä: ”Kuinka luulet maailmankaikkeuden loppuneen?” Kysyin häneltä.
"Ottaen huomioon tiedämme energiat ja asia, josta tiedämme", hän sanoo, "se vain jatkaa laajentumistaan ja ympärillä olevat asiat muodostavat lopulta mustia reikiä, ja ne säteilevät lopulta ja laajentuvat lopulta laimeaksi tyhjyydeksi. Se on yksi arvaus. Se on mielenkiintoista ", hän sanoo, " siltä se näyttää siltä, että se menee nyt. "
Ei täysin erilainen kuin Woodyn pelot - vaikka ilman edes aavistusta Woody Allenin angstista. Pikemminkin eräänlainen kosminen tasapaino. Mutta se ei tarkoita, että Randall ei kykenisi ilomaan, ilmaisemaan, miltä tuntuu tuntea kosmisen tietoisuuden jännitystä. Kun sanon, että olen kauhistunut tietämättömyydestämme 96 prosenttia maailmankaikkeudesta, tutkiessaan tätä koko ajan, hänellä on toinen asia: "Luulen ajattelevan sitä eri tavalla", hän sanoo. ”Mielestäni on hämmästyttävää, että tiedämme yhtä paljon kuin me. Olemme vain ihmisiä, jotka ovat jumissa tällä planeetalla keskellä aurinkokuntaa. On uskomatonta, kuinka paljon olemme keksineet. Ja miksi kaiken pitäisi olla niin paljon kuin me, jotta voimme selvittää sen? Jopa jotain yksinkertaista, kuten tietää, millainen kasvien elämä on Afrikassa, on vaikea tehdä, ellet todella pääse sinne, joten olemme yhdessä paikassa ja on hämmästyttävää, kuinka paljon olemme keksineet ”paikoista - syvästä avaruudesta - emme ole olleet ja emme voi koskaan mennä.
Juuri tämä näkökulma - eri ulottuvuuksista - on niin vaikuttavaa Randallin kaltaiselle. Joten voit kuvitella (ei-tieteellisen) löytön jännityksen, jonka tunsin, kun löysin hänelle uuden ulottuvuuden - hänen kirjoittamansa oopperan libretossa. Kyllä, Lisa Randall on kirjoittanut Hypermusic: Prologue -nimisen oopperan Hèctor Parran, silloisen elektroakustisen sävellysprofessorin professorin kutsusta Aragonian musiikkikonservatoriossa Espanjassa. Ooppera esiteltiin ensin Pompidou-keskuksessa Pariisissa ja myöhemmin Barcelonassa ja osina Guggenheimissa New Yorkissa.
Se sisältää kappaleita kirjoistaan sekä alkuperäisiä sanoituksia ja se on hyvin avantgardilaista, mutta samanaikaisesti melkein järkyttävää kiihkeyttä hyvin vanhanaikaisella tavalla.
Tässä on muutama hetki:
Sopraano, Lisa Randall -hahmo, saapuu ”PLANE 1: hen” ihmetteleen:
—Tämä maisema ...?
Tämä vaihe olemuksellemme?
Missä se on?
Missä se loppuu?
Rakenteet tukevat olemassaoloa
Voinko löytää ne?
[vai ovatko he]
Palapelit, joita en koskaan tulkitse täältä.
Jota seuraa alasti ilmaisu:
-Anguish
Vääristymä.
Tuska.
(Sinun täytyy kuvitella nämä sanat, jotka operoitu sopraano on dramaattanut.)
Mutta ”PLANE III: FEAR and HOPE” -arvostelu ylimääräisistä ulottuvuuksista muuttaa asioita:
—Tämä askel — uusi ulottuvuus—
innostaa minua
yli kaiken, mitä olen koskaan tuntenut.
Sitten yhtäkkiä ”Plane IVA: ssa” asiat saavat hieman trippisiä kuin ...
- Sisään viidenteen ulottuvuuteen ...
-Space
ja aika
ovat elossa!
—Näen lisää—
Koko maailmankaikkeuksemme ... !!
Siellä on enemmän, mutta jätän oopperatekstin kahden huutonsa kanssa.
Hän lopettaa suunnitelman V:
- Kuinka voin jakaa tämän kanssasi?
Ja tietyllä tavalla, operaattisessa muodossa, hän on löytänyt keinon jakaa oopperaattiset tunteet, ihmetunnetta ja kunnioitusta kosmon kokemuksen suhteen. Lisämitat hänen mielessään. Randall ei voi viedä meitä visionääriselle tasolleen, mutta hän voi antaa meille käsityksen siitä, kuinka jännittävää ja pelottavaa ja viime kädessä sen toteuttaa on tällainen visio. Ollaan, sanotaan, tuhat prosenttia elossa.
