Harvardin yliopiston teoreetikko Lisa Randall tutki uudessa kirjassaan Koputus taivaan ovelle miten fysiikka voi muuttaa ymmärrystämme maailman perustavasta luonteesta. Hän ajattelee, että ylimääräinen ulottuvuus voi olla lähellä tuttua todellisuuttamme, piilossa paitsi painovoiman omituisen hölynpölyn näyttäessämme. Hän pohtii myös tumman aineen meikkiä, näkymättömiä hiukkasia, jotka ovat muokanneet koko kosmoksen kasvua. Nämä ideat, kun ne ovat ainoa kaunokirjallisuuden kirjoittajien maakunta, joutuvat todellisiin kokeisiin uuden sukupolven kokeissa. Herkät ilmaisimet haistavat nyt tummaa ainetta, kun taas monimutkaisin tieteellinen kone, joka koskaan on luotu, Sveitsin ja Ranskan rajan alla oleva suuri hadronikoppija (LHC), purkaa subatomiset hiukkaset toisiinsa melkein valon nopeudella.
Tästä tarinasta
[×] SULJE
Fyysikko Lisa Randall uskoo, että tutun todellisuutemme läheisyydessä voi olla ylimääräinen ulottuvuus, piilossa paitsi painovoiman omituisen hölynpölyn sellaisena kuin me sen näemme. (Boston Globe kautta Getty Images) 
Kuvagalleria
Asiaan liittyvä sisältö
- Lisa Randallin opas galaksiin
- Etsitkö Neutrinoja, Luonnon aavepartikkeleita
- Musta reikä räppi
Mitkä olivat päätavoitteesi uudelle kirjallesi?
Yksi tavoite oli kuvata tiedettä, josta olen tänään kiinnostunut: LHC: ssä tapahtuvaa fysiikkaa, joka etsii tummaa ainetta. Mutta halusin myös selventää tieteen luonnetta: mitä tarkoittaa olla oikea ja väärä, mitä tarkoittaa mittausten tekeminen, sekä epävarmuuden, riskin ja luovuuden roolit.
Tunnetko fysiikkayhteisön olevan löytämässä jotain merkittävää?
Toivon todella. Meillä on hyvät mahdollisuudet [LHC: n kanssa] nähdä Higgsin hiukkanen, joka kertoo meille, kuinka alkuainepartikkelit saavat massan. Muita syviä kysymyksiä ovat avaruus-aika-symmetria ja onko ylimääräisiä ulottuvuuksia. Meillä on todella mahdollisuus päästä tuntemaan näitä aiheita.
Täällä on paljon omituisia ideoita, jousiteoriasta ylimääräisten ulottuvuuksien "brareen" aivan oman vieressä. Miksi meidän pitäisi pitää näitä ideoita enemmän kuin kekseliäitä rakenteita?
En todellakaan pyydä ketään ottamaan uskoon mitään esittämistäni ideoista. Se on osa kirjan kohtaa: tiede etenee, ja loppumme systemaattisesti uusilla ideoilla ja selityksillä siirtymällä hyvin tuttujen ihmisasteikosta asteikkoihin, jotka ovat niin etäisiä, että niistä on vaikea saada intuitiota. Tiede on myös itsekorjautuva prosessi, jotain, mitä odotan tapahtuvan äskettäin julkaistun neutriinojen kanssa, jotka saattavat liikkua valon nopeutta nopeammin.
Voitko kuvailla ylimääräisiä ulottuvuuksia koskevan ideasi ytimen?
Universumissa voi olla enemmän kuin kolme tuttua ulottuvuutta. Ne ovat jollakin tavalla piilossa meiltä, ehkä siksi, että ne ovat pieniä tai vääntyneitä. Mutta vaikka ne olisivat näkymättömiä, ne voivat vaikuttaa siihen, mitä todella havaitsemme maailmankaikkeudessa. On monia asioita, joita emme voi nähdä paljain silmin ja jotka osoittautuvat todellisuuteen perustuviksi.
Lisämitat voivat olla merkityksellisiä yhdelle kysymykselle, johon yritämme vastata LHC: ssä: kuinka hiukkaset saavat massansa ja miksi heillä on massat, jotka he tekevät, jotka ovat paljon pienempiä kuin fyysikot odottaisivat olevansa. Joten ideaamme on, että on olemassa niin vääntynyt lisäulottuvuus, massat olisivat yhdessä paikassa suuret ja toisessa pienet. Toisin sanoen painovoima voi olla heikompi yhdessä ja vahvempi toisessa. Jos niin, se voi olla luonnollinen selitys sekä sille, miksi hiukkasmassat ovat sellaisia kuin ne ovat, ja miksi painovoima on niin paljon heikompi kuin muut havaitsemamme elementtivoimat.
Tämä ylimääräinen ulottuvuus voitaisiin erottaa miljoonasta triljoonalla senttimetrillä omastamme. Onko tämä rinnakkainen, johon ei vielä pääse käsiksi?
Se on vuorovaikutuksessa ulottuvuuksiemme kanssa vain painovoiman kautta. Ja painovoima on erittäin heikko. Alkuhiukkas tavallisissa energioissa aiheuttaa vähäisen painovoiman. Mutta jos tämä ajatus on oikea, LHC: llä näemme todisteita tästä ylimääräisestä ulottuvuudesta. Hiukkaset voisivat viedä vauhtia ylimääräiseen ulottuvuuteen, ja se voisi olla todella havaittavissa.
Mutta se ei ole jotain mitä ajattelet "rinnakkaisuniversumiksi?"
Kyllä, kyllä, se voisi olla rinnakkain maailmankaikkeuden kanssa. Mutta se ei ole vain maailmankaikkeuden hiilikopio, jota monet ihmiset ajattelevat kuuleessaan tämän lauseen.
Jos fyysikot löytävät vankkaa näyttöä ylimääräisistä ulottuvuuksista, miten se vaikuttaisi näkemykseemme maailmankaikkeudesta ja paikkamme siinä?
Sinulla voi olla hyvin eksoottisia taustalla olevia ilmiöitä, mutta ne ovat silti yhdenmukaisia tuttujen tavallisten sääntöjen kanssa. Tietyllä tasolla se ei muuta mitään. Se tarkoittaa kuitenkin, että jollain syvällä taustalla on paljon rikkaampi maailmankaikkeus. On vain hieno asia tietää, mistä universumimme on tehty.
Kuvailette LHC: tä "uskomaton saavutus".
Teknisesti se on kiertomatka. Se, että tämä asia toimii, on hämmästyttävää. Etsimme erittäin harvinaisia tapahtumia, joten tarvitset erittäin tarkan, hyvin ymmärretyn koneen, jotta ne ja ilmaisimet ymmärtävät näkemäsi. Tarvitset äärimmäisen määrän energiaa, joka on keskittynyt hyvin pienelle alueelle, jotta nämä törmäykset tapahtuisivat, jolloin protonien alakomponentit - kvarkit ja gluonit - törmäävät suoraan. Ja kun he tekevät, he voivat tehdä uusia muotoja raskaammasta aineesta.
Monet ihmiset pelkäsivät LHC: n tuottavan planeetan syövän mustan aukon.
Tutkijat ottivat sen erittäin vakavasti, ja he sulkivat tämän mahdollisuuden paitsi teoreettisesti myös tarkastelemalla kosmisten säteiden törmäyksiä, jotka luovat saman tyyppisen energian. Elämme maailmassa, jossa on monia riskejä, ja on korkea aika alkaa ottaa vakavasti niitä riskejä, joista meidän pitäisi olla huolissaan. Fyysikot osoittivat, että tämä ei ole riski.
Tarjoat suoraa keskustelua uskonnosta ja sen yhteensopivuudesta tieteen kanssa. Miksi päätitte avata kyseisen aiheen?
Minun piti melkein kirjassa, jonka otsikko oli Koputtaa taivaan ovelle . Mutta oikean ja väärän merkitys on sekaannusta - ero henkisten uskomusten ja tieteen välillä. Tunsin, että jos aion selittää tiedettä, oli tärkeää selittää nämä erot. Halusin suhtautua vakavasti ihmisten erilaisiin näkemyksiin maailmankaikkeudesta, mutta sanoa, että todella on eroja.
Kirjoitit: "Aivoidesi uskonnollinen osa ei voi toimia samanaikaisesti tieteellisen kanssa. Ne ovat yksinkertaisesti yhteensopimattomia."
Kun sanon ne olevan yhteensopimattomia, tarkoitan jotain hyvin erityistä: Hengellinen uskomus, joka perustuu joihinkin, joka ei perustu todelliseen aineistoon tai syyyn - seurauksiin, joilla ymmärrämme tieteellisesti - on vain erilainen kuin tiede. Se on hyvin tarkka lausunto.
Kun puhut yleisölle, mikä suosittu fysiikan väärinkäsitys lyö sinua eniten?
Yrität saada minut vaikeuksiin! Se on todennäköisesti kvanttimekaniikan liiallinen soveltaminen. Ihmisten mielestä se selittää asioita, joita se ei voi. Kvanttimekaniikkaan liittyy paljon salaisuuksia, mutta ne syntyvät useimmiten erittäin yksityiskohtaisissa mittauksissa kontrolloiduissa olosuhteissa.
Kuvailette LHC: n jättiläisindetektoreita taideteoksina. Onko maailmankaikkeuden luonteen koettaminen yhtä esteettinen kuin tieteellinen pyrkimys?
Taide ja tiede vetoavat samoihin luoviin vaistoihin. Arvostamme jotain itseämme suurempaa, mitä mielestäni sekä taide että tiede osoittavat. Tieteessä voi kuitenkin olla kaunis idea, ja se voi olla vain väärä - ei siksi, että se olisi matemaattisesti epäjohdonmukainen, vaan koska se ei ole toteutunut maailmassa.
Kirjoitit tekstin oopperalle "Hypermusic Prologue: Projective Opera in Seven Planes", jonka ensi-ilta oli vuonna 2009 Pariisin Pompidoun keskustassa. Kuinka se tapahtui?
Säveltäjä [Hector Parra] kirjoitti minulle kysyäkseni haluaisin osallistua. Se oli mielenkiintoinen tilaisuus tutkia taiteen ja tieteen risteystä uudella tavalla. Taide pohtii usein ajan ideoita. Joten pidin todella työskentelystä taiteilijoiden kanssa, jotka arvostavat sitä ja jotka sisällyttävät tieteen uuteen asiaan - mutta ei vain tavalla, joka kopioi sen. Oli suuria luovia haasteita, kuten kuinka edustat korkeampia ulottuvuuksia lavalla.
Oopperassa oli kahden hengen näyttelijä, minimalistinen lavasuunnittelu abstraktin projektioineen ja partituuri, jota digitaalisesti muutettiin paikoissa. Yleisössä istuminen on pitänyt olla sinulle melkoinen kokemus.
Työskentelen lyijykynällä ja paperilla tai tietokoneella, joten itse asiassa fantastisten laulajien laulavan sanojani muusikoiden mukana ja upea sarja oli vain jotain nähtävää. Osat, jotka menivät edestakaisin ulottuvuuden ulkopuolisen maailman ja maailman välillä, olivat todella mahtavia. Hector ajatteli, että [tutkimukseni] antaisi hänelle käsityksen erilaisten musiikkityyppien tekemiseen, ja todellakin. Luulen, että minua pyydettiin lisäämään fysiikkaa enemmän kuin minulla olisi mieluiten, ja lopulta musiikki oli hyvin abstraktia. Se oli kuitenkin hienoa musiikkia, ja oli hetkiä, jotka olivat todella kauniita.
Teet leikkisä musiikkiviittauksia teoksen otsikkoon ja tekstiin, Poliisista ja Suzanne Vegasta Beatlesiin ja Bob Dylaniin. Oletko suuri suositun musiikin fani?
Minulla on tämä tuntematon kyky, jossa sanat tarttuvat päähän, joten kuulen kappaleen ja monta kertaa se tapahtuu automaattisesti, että käytän sanoituksia myöhemmin. Se ei ehkä ole sanojen alkuperäinen tarkoitus, mutta ne sopivat joskus hienosti siihen, mitä yritän sanoa.
Mitä seuraavaksi sinulla on tieteessä?
Olen tutkinut ideoita, jotka liittyvät pimeään aineeseen tavalliseen aineeseen. On hämmästyttävää, että pimeän aineen kuljettama energia maailmankaikkeudessa on noin kuusi kertaa tavallisen aineen kuljettama energia. Kysymys kuuluu, miksi niin on? [Suhde] olisi voinut olla täysin erilainen. Joten etsin tapoja, joilla nämä kaksi asiatyyppiä voisivat olla yhteydessä toisiinsa, mikä selittäisi sattumaa.
