Time Magazine wybrał go jako Man of the Century. Albert Einstein had three great theories. Albert Einstein miał trzy wielkie teorie. His first theory of Special Relativity (1905) gave us E = mc², which led to the atomic bomb and unlocked the secret of the stars. Jego pierwszym teorii szczególnej teorii względności (1905) dał nam E = mca ², które doprowadziły do bomby atomowej i odblokowany sekret gwiazd. His second great theory was General Relativity (1915), which gave us space warps, the Big Bang, and black holes. Jego drugą wielką teorię General Relativity (1915), który dał nam wybieraki przestrzeni, Big Bang, i czarne dziury. But many don't realize that his greatest theory was never finished: "a theory of everything". Ale wielu nie zdaje sobie sprawy, że jego największym teoria nigdy nie została ukończona "teoria wszystkiego". Einstein's crowning achievement was to have been the unified field theory, an attempt to "read the mind of God". Ukoronowaniem Einsteina miał być jednolitej teorii pola, próba "czytać myśli Boga".
But on the third try, Einstein failed. Ale na trzeci spróbować, Einstein nie. He spent the last 30 years of his life chasing after an equation, perhaps no more than one inch long, that would explain all physical phenomena. Spędził ostatnie 30 lat swojego życia pogoni za wzór, a może nie więcej niż jeden cal długości, która wyjaśnia wszystkie zjawiska fizyczne. Everything from Creation, to supernovas, to atoms and molecules, perhaps even DNA, people, and love was to be explained by this equation. Wszystko, począwszy od tworzenia grafiki, supernowe, atomów i molekuł, a nawet DNA, ludzi i miłość do wyjaśnienia tego równania. If discovered, it was to have been the ultimate achievement of 2,000 years of investigation into the nature of space and matter, ever since the Greeks asked what was the smallest particle and the smallest unit of space. W przypadku wykrycia, że miała być ostatecznym osiągnięciem 2000 roku dochodzenia do natury przestrzeni i materii, odkąd Grecy zapytał, co najmniejsze cząstki i najmniejszą jednostkę powierzchni. Although there are many unresolved questions, today the leading and, in fact, only candidate for the Theory of Everything is ‘superstring’ theory, defined in 10 dimensional hyperspace. Choć istnieje wiele nierozwiązanych kwestii, dzisiaj wiodącym, aw rzeczywistości jedynym kandydatem do Teorii Wszystkiego jest â € ~ superstringâ € ™ teorii, określone w 10 wymiarowej hiperprzestrzeni. Superstring theory, in turn may one day answer some of the deepest questions of the universe, such as: Teoria superstrun, co z kolei może pewnego dnia znaleźć odpowiedzi na najgłębsze pytania wszechświata, takie jak:
What happened before the big bang? Co zdarzyło się przed wielkim wybuchem?
Is it possible to build a time machine? Czy można zbudować wehikuł czasu?
Can we punch a hole in space? Czy możemy uderzyć pięścią dziurę w kosmosie?
Not only has the power of this theory startled the world of mathematics and shaken the world of physics, it is also the craziest theory ever proposed. Nie tylko moc tej teorii zaskoczył świat matematyki i wstrząsały światem fizyki, ale także szalona teoria zawsze proponowane.
Four fundamental forces Czterech podstawowych sił
Today, we realize that the entire universe is governed by four fundamental forces: Dziś zdajemy sobie sprawę, że cały wszechświat jest regulowany przez cztery podstawowe siły:
The gravitational force, which keeps us from flying into outer space, and prevents our sun (a gigantic hydrogen bomb) from exploding outward. Siły grawitacji, która utrzymuje nas lotów w kosmos oraz zapobiega nasze Słońce (gigantycznej bomby wodorowej) z eksploduje na zewnątrz.
The electromagnetic force, which light up our cities and energizes our lasers and our computers. Elektromagnetyczne, które rozświetlają nasze miasta i energetyzuje nasze lasery i naszych komputerów.
The strong and weak nuclear forces, which lights up the stars and galaxies. Mocnych i słabych sił jądrowych, które zapala się gwiazdy i galaktyki.
Gravity can be described by Einstein's general relativity theory. Waga może być opisany przez ogólną teorię względności Einsteina. Matter warps the space surround it, thereby creating the "force" of gravity. Matter wybieraki miejsca otaczające go, tworząc w ten sposób "życie" grawitacji.
Imagine an ant walking on a crumpled sheet of paper. Wyobraź sobie mrówka chodzenie na zmięte kartki papieru. The ant would say that there was a mysterious "force" which pulled it left and right. Ant byłoby powiedzieć, że był tajemniczy "życie", która odciąga go w lewo iw prawo. But we know that there is no "force" pulling the ant; there is only the crumpled sheet of paper pushing the ant left and right. Wiemy jednak, że nie istnieje "życie" ciągnięcie mrówki, jest tylko zmiętą kartkę papieru przesuwając ant lewo iw prawo. Gravity does not pull: empty space pushes. Gravity nie ciągnąć: pusta przestrzeń popycha.
Pozostałe trzy siły można opisać za pomocą teorii kwantów. The quantum theory has a tortured history. Teoria kwantowa torturowany historii. Back in the 1950s, when scores of strange new "fundamental" particles were flooding out of our atom smashers, J. Robert Oppenheimer (father of the atomic bomb) was so frustrated that he declared, "the Nobel Prize in physics shall go to the physicist who does NOT discover a new particle that year." Jeszcze w 1950, kiedy wyniki dziwnych nowych "podstawowych" cząstki powodzi z naszego Smashers atomu, J. Robert Oppenheimer (ojciec bomby atomowej) był tak sfrustrowany, że powiedział: "Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki, idąc do fizyk, który NIE odkryć nowe cząstki tego roku. " There were so many particles, each given strange Greek names, that Enrico Fermi said, "if I had known there would be so many particles, I would have become a botanist rather than a physicist." Było tak wiele cząstek, każdego podanego dziwne imiona greckie, Enrico Fermi, że powiedział: "gdybym wiedział, nie byłoby tak wielu cząstek, to bym się botanik niż fizyka.
Ale po wielu latach tułaczki na pustyni (i wydatków miliardy dolarów podatników) fizycy jednolity tych trzech sił kwantowych do tego, co nazywamy Model standardowy, w oparciu o zoo bizarre cząstki, zwane kwarków, leptonów, bozonów Higgsa, Yang - cząstek Mills, gluony, bozony W-i więcej. Remarkably, all known physical phenomenon can, in principle, be described by these two great theories, relativity and the quantum theory. Co godne uwagi, wszystkie znane zjawisko fizyczne mogą w zasadzie być opisany przez te dwie wielkie teorie, teoria względności i teorii kwantów.
Although these two great theories represent the two pillars upon which ALL physical knowledge is based, the fundamental mystery is why these two theories are so different in almost every way. Chociaż te dwie wielkie teorie stanowią dwa filary, na których wszystkie fizyczne wiedza oparta jest podstawowym tajemnicą jest, dlaczego te dwie teorie są tak różne w niemal każdym względem. The first theory is based on the curvature of smooth surfaces, which describes the world of the very large. Pierwsza teoria oparta jest na krzywizny gładkiej powierzchni, która opisuje świat bardzo duże.
The second theory is based on tiny discrete packets of energy (called "quanta") and explains the world of the very small, such as atoms and nuclei. Druga teoria opiera się na małe pakiety dyskretne energii (tzw. "quanta") i wyjaśnia świecie bardzo małych, takich jak atomy i jąder.
But why should nature, at the most fundamental level, create two totally dissimilar theories? Ale dlaczego natura, na poziomie najbardziej podstawowym, stworzyć dwie zupełnie odmienne teorie? Sadly, every attempt to merge these two theories has failed. Niestety, każda próba połączenia tych dwóch teorii nie. Some of the greatest minds of the century have tackled this problem, only to be unsuccessful. Niektóre z największych umysłów wieku ma rozwiązać ten problem, tylko się niepowodzeniem.
As physicist Freeman Dyson has pointed out, the road to the unified field theory is "littered with the corpses". Jako fizyk Freeman Dyson wskazał drogę do jednolitej teorii pola "usiana trupami". Neils Bohr once attended a meeting when Nobel Laureate Wolfgang Pauli was presenting his version of the unified field theory. Neils Bohr raz uczestniczył w spotkaniu, gdy laureat Nagrody Nobla Wolfgang Pauli przedstawiał swoją wersję jednolitej teorii pola. Bohr stood up and said, "Mr. Pauli, we in the back are all convinced that your theory is crazy. But what divides us is whether your theory is crazy enough!" Bohr wstał i powiedział: "Pan Pauli, mamy z tyłu są przekonani, że twoja teoria jest szalona. Ale co nas dzieli, czy twoja teoria jest na tyle szalony!"
This is perhaps the greatest challenge of all time, to unite all four fundamental forces into a consistent, coherent picture. Jest to prawdopodobnie największe wyzwanie cały czas, aby zjednoczyć wszystkich czterech podstawowych sił w spójny, obraz spójny. At present, the sole candidate for the theory of everything is superstring theory. Obecnie jedynym kandydatem na teorię wszystkiego jest teoria superstrun.
Superstrun i 10. Wymiary
Teoria superstrun to połączenie teorii względności oraz kwantowej w elegancki i intuicyjny sposób. First, it describes the myriad of quantum particles of nature because each particle represents a "note" on a vibrating string. Po pierwsze, opisuje niezliczone cząstki kwantowej natury, ponieważ każda cząstka reprezentuje "Uwaga" na sznurku wibracyjny. Think of a violin string. Pomyśl o struna skrzypcowa. No one says that A or B is more fundamental than C. What is fundamental is the string itself. Nikt nie mówi, że A i B jest bardziej podstawowe niż C. Co jest podstawowym jest łańcuch się.
Superstring theory says that, if we had a supermicroscope and could peer at an electron, we would see a string vibrating in a certain mode. Teoria superstrun mówi, że gdybyśmy mieli supermicroscope i może opinia na elektron, widzimy napis wibracyjne w określonym trybie. The string is extremely small (10 to the minus 33 centimeters!) so that the electron looks like a point particle to us. Ciąg jest bardzo małe (10 do minus 33 centymetrów!), Tak aby elektron wygląda cząstek punkt dla nas. If we shake the string, so it vibrates in a different mode, then the electron can turn into something else, such as a quark, the fundamental constitute of protons and neutrons. Jeśli shake string, więc wibruje w innym trybie, wtedy elektron może przekształcić się w coś innego, jak twaróg podstawowych stanowią protonów i neutronów. Shake it again, and the string could vibrate in the mode which describes photons (the quanta of light). Shake it again, i napis może drgać w trybie, który opisuje fotonów (kwantów światła). Shake it again and it turns into a graviton (the quanta of gravity). Shake it again i przekształca się w grawitonów (kwantów grawitacji).
In fact, the collective set of vibrations corresponds to the entire spectrum of known particles. W rzeczywistości zbiorowego zestaw drgań odpowiada całe spektrum znanych cząstek. Instead of postulating millions of different particles, one only has to postulate a single object, the superstring. Zamiast postulowanie miliony różnych cząstek, trzeba tylko postulat jednego obiektu, superstrun. The sub-atomic particles are notes on the superstring. Sub-atomowych cząsteczek są notatki na superstrun. Our bodies are symphonies of strings, and the laws of physics are the laws of harmony of the superstring. Nasze ciała są symfonii łańcuchy, a prawa fizyki są prawa harmonii superstrun.
The superstring theory can also explain gravity. Teoria superstrun może również wyjaśnić grawitacji. When the superstring moves in space and time, splitting and rejoining into other strings, it forces the space-time surrounding it to curl up, just as Einstein's equations predict. Kiedy porusza się strun w czasie i przestrzeni, podziału i dołączając do innych ciągów znaków sił czaso-przestrzeni otaczającej go zwijają się, tak jak równania Einsteina przewidzenia. In other words, even if Einstein never dreamed up general relativity, we might have discovered it through superstring theory. Innymi słowy, nawet jeśli nigdy nie śniło się Einsteina ogólnej teorii względności, abyśmy odkryli ich przez teorią superstrun.
Hyperspace Hiperprzestrzeń
Superstring theory, of course, has its detractors. Teoria superstrun, oczywiście, ma przeciwników. Many point out it predicts the universe is defined in 10 dimensional hyperspace, which sounds more like science fiction than real physics. Wiele uwagę to przewiduje wszechświat jest określony w 10 wymiarowej hiperprzestrzeni, która brzmi bardziej jak science-fiction niż rzeczywiste fizyki. It's indisputable that the universe exists in four dimensions (3 spatial dimensions and one time dimension). Jest bezsporne, że wszechświat istnieje w czterech wymiarach (3 wymiarów przestrzennych i jednego wymiaru czasu pracy). Every object in the universe, from the tip of your nose to the farthest star, can be located by giving just 3 co-ordinates (length, width, and height). Każdy obiekt we wszechświecie, od czubka nosa do najdalszych gwiazd, może znajdować się podając tylko 3 współrzędne (długość, szerokość i wysokość). If we also give the time, then we can describe every event in the universe with just four numbers. Jeśli także dać czas, to możemy opisać każde zdarzenie we wszechświecie zaledwie cztery numery. For example in New York, we might say to a friend, "meet me at 42nd street and 5th avenue, on the 25th floor, at 12:00." Na przykład w Nowym Jorku, można powiedzieć do przyjaciela: "Meet Me at 42nd street i avenue 5th, na 25 piętrze, o godzinie 12:00. Thus, four numbers (42,5,25,12) completely specifies this event in space-time. Tak więc, cztery numery (42,5,25,12) całkowicie określa to wydarzenie w czasoprzestrzeni.
Teoria superstrun, jednak przewiduje wszechświat powinien istnieć w 10 rozmiarach, a nie cztery. To explain where the other six dimensions went, physicists believe that the universe originally existed in 10 dimensions. Wyjaśnić, gdzie pozostałe sześć wymiarów poszedł, fizycy wierzą, że wszechświat istniał początkowo w 10 rozmiarach. However, at the instant of the Big Bang, for reasons we don't understand, six of the 10 dimensions "curled up" and collapsed, while the other four dimensions expanded rapidly. Jednak w chwili Wielkiego Wybuchu, z przyczyn nie rozumiemy, sześć z 10 wymiarów "zwinięty" i upadł, a pozostałe cztery wymiary szybko się rozrastała. In some sense, our universe expanded at the expense of a twin universe which collapsed down to microscopic size. W pewnym sensie, nasz wszechświat rozszerzony kosztem twin wszechświata, który załamał się w dół do mikroskopijnych rozmiarów.
Innych krytyków teorii superstrun punkt, że atom kociak wystarczająco silne, aby teoria superstrun test musiałby być wielkości galaktyki. The theory is untestable. Teoria jest niesprawdzalne. I think this criticism is a bit silly. Myślę, że ta krytyka jest trochę głupie. Most science is done indirectly, not directly. Większość nauki odbywa się pośrednio, nie bezpośrednio. No one has ever been to the sun or seen a black hole, yet we know what the sun is made of and we have found 20 galactic black holes in space. Nikt nigdy nie był na słońcu lub widział czarnej dziury, ale wiemy, co jest słońce i mamy Znaleziono 20 galactic czarnych dziur w przestrzeni kosmicznej. Similarly, we might be able to detect echos of the 10th dimension from the Large Hadron Collider (LHC), now being build outside Geneva, Switzerland. Podobnie, możemy być w stanie wykryć echa 10. wymiar z Large Hadron Collider (LHC), obecnie budować poza Genewa, Szwajcaria. There is a small hope that we will be able to find "sparticles," (or superparticles) which would represent higher vibrations of the superstrings. Jest mała nadzieja, że będziemy w stanie znaleźć "sparticles" (lub superparticles), które stanowią wyższe wibracje superstrun.
Personally, I think that the problem will be solved by pure mathematics. Osobiście uważam, że problem ten zostanie rozwiązany przez czystej matematyki. Once the theory is solved completely, it should yield not just the origin of the universe, but it should also perfectly match the masses of the quarks, leptons, Higgs particles and others. Gdy teoria jest całkowicie rozwiązany, należy nie tylko plon pochodzenia wszechświata, ale także doskonale pasuje do masy kwarki, leptony, cząstki Higgsa i innych.
Time Travel? Podróże w czasie?
Although a quantum theory of gravity has immediate practical application there is one budding area of physics devoted to a novel application of quantum physics: time travel. Mimo, że kwantowa teoria grawitacji ma bezpośredniego praktycznego zastosowania jest jeden talent dziedzinie fizyki poświęcony stosowania nowej fizyki kwantowej: podróż w czasie. Oddly enough, Einstein's equations admit the possibility of time travel. Co dziwne, równania Einsteina przyznać możliwość podróży w czasie. But it may take the full power of the unified field theory to calculate whether it's really possible or not. Ale może to potrwać pełną moc jednolitej teorii pola do obliczenia, czy to naprawdę możliwe, czy nie. Back in 1949, Einstein's next door neighbor at the Institute for Advance Study, the great mathematician Kurt Goedel, demonstrated Einstein's own equations allowed for time travel. Powrót w 1949 roku, obok drzwi sąsiada Einsteina w Institute for Advance Study, wielki matematyk Kurt Goedel, przedstawienia własnych równań Einsteina dopuszczonych do podróży w czasie. If the universe rotated, and you went around the universe, you could arrive back before you left! Gdyby wszechświat obraca się, a ty chodził wszechświata, można przyjechać z powrotem, zanim w lewo!
In his memoirs, Einstein pointed out that Goedel's solution could be dismissed on "physical grounds." W swoich pamiętnikach, Einstein zauważył, że rozwiązanie Goedel mogłyby zostać odwołany "fizyczne podstawy. Our universe expands, it doesn't rotate. Nasz wszechświat rozszerza się, to nie obraca się. But this leaves open the possibility that if the universe rotated, then time travel would be common place! Ale pozostawia otwartą możliwość, że jeśli wszechświat obraca się, to czas podróży będzie wspólne miejsce!
Since then, literally hundreds of solutions of Einstein's equations have been found which yield time travel solutions. Od tego czasu setki rozwiązań równań Einsteina, które zostały uznane rozwiązania czasie plon podróży. They include: Należą do nich:
Nieskończony, spinning cylinder. This allows for time travel if one travels around the cylinder. To pozwala na podróż w czasie jeśli ktoś podróżuje po butli.
Cosmic strings. Cosmic strun. They allow for time travel if the cosmic strings collide. Pozwalają na podróże w czasie, gdy kosmicznej zderzają strun.
A spinning black hole. Wirowania czarnej dziury. This collapses into a spinning ring (not a point), so anyone falling through the ring might actually fall through a wormhole (the Einstein-Rosen Bridge) which, like Alice's Looking Glass, connects two different regions of space and time. To zapada w przędzenia pierścienia (bez punktu), więc każdy objęte przez pierścień może faktycznie objęte przez wormhole (Einstein-Rosen Bridge), które podobnie jak Looking Glass Alice, łączy dwa różne regiony czasie i przestrzeni.
Negative matter. Negatywne sprawy. If enough negative matter were to be found,then it might open up a wormhole large enough so that a trip through time wouldn't be any more jarring than a ride on an airplane. Jeśli wystarczająca liczba negatywnych kwestii było znaleźć, może to otworzyć wormhole wystarczająco duże, aby podróż w czasie nie będzie żadnych bardziej rażący niż jazda na samolot.
Negative energy. Negatywnej energii. Similarly, an intense concentration of negative energy can also open up a wormhole. Podobnie, skupienie negatywnej energii można również otworzyć wormhole. A crude version of "warp drive" can be obtained if one stretches the space in front of you and compress the space behind you via negative energy. Ropy wersja "warp drive" można uzyskać jeśli jeden wycinków przestrzeni przed sobą i kompres przestrzeń za tobą przez negatywną energię.
Theory of Everything może również pomóc w wyjaśnieniu, lepki paradoksów znaleźć w historii podróży w czasie, takie jak paradoks dziadka (co się dzieje, jeśli zabijesz wasi przodkowie, zanim urodził). Because the entire universe must be quantized, it’s possible the universe splits in half when you alter the past. Ponieważ cały wszechświat należy krokowe, ita € ™ s możliwe wszechświat dzieli się na pół, kiedy zmienić przeszłości. The "river of time" forks into two different rivers. "Rzeka czasu" widełki w dwóch rzek.
If you go back in time to save President Kennedy from being assassinated, you will only save someone else's President Kennedy. Jeśli cofnąć się w czasie, aby uratować prezydenta Kennedy'ego przed zamordowany, będzie tylko uratować czyjeś prezydenta Kennedy'ego. Your own past cannot be changed. Twój własny przeszłości nie można zmienić.
But don't expect any amateur inventor to announce the invention of a time machine anytime soon. Ale nie spodziewają się żadnych amatorskich wynalazca ogłosić wynalazek maszyny czasu w najbliższym czasie. Negative matter has never been seen (it falls up, not down) and you need a fantastic amount of both negative and positive energy, called the Planck energy (which is a quadrillion times larger than the energy of the LHC). Negatywne sprawy nigdy nie widział (mieści się on w górę, nie w dół) i trzeba fantastyczne ilości energii, zarówno negatywnych i pozytywnych, zwany energii Plancka (która jest kwadrylion razy większa niż energia LHC). When Michael J. Fox jumped into his plutonium-fired De Lorean car in ‘Back to the Future’, we can calculate that his plutonium power source does not have enough energy to open a hole in space-time. Kiedy Michael J. Fox wskoczył do swojego plutonu Kotły De Lorean samochód â € ~ Powrót do Futureâ € ™, możemy obliczyć, że jego źródła zasilania plutonu nie ma wystarczająco dużo energii, aby otworzyć dziurę w czasoprzestrzeni. Even if we could buld one the stability of these time machines is in question. Nawet jeśli uda się nam buld jednej ze stabilnością tych maszynach czasu jest pytanie. We don't know if they will be stable enough to transport us safely back in time. Nie wiem, czy będą wystarczająco stabilny do transportu nas bezpiecznie wstecz w czasie.
O
Outlook
At present, superstring theory has emerged from being a fringe theory of physics to becoming one of the dominant areas of research, generating tens of thousands of papers. W chwili obecnej, teorią superstrun wyłoniła się z teorii skraju fizyki staje się jednym z dominujących obszarów badań, generując dziesiątki tysięcy dokumentów. The pace of research is feverish. Tempo badań gorączkowe. Edward Witten of the Institute of Advanced Study, one of the principle researchers in string theory, recently made another discovery, that there might even be a hidden eleventh dimension. Edward Witten z Institute of Advanced Study, jeden z naukowców zasady w teorii strun, w ostatnim czasie kolejne odkrycie, że może nawet zostać ukryty jedenastego wymiaru. But the truth is that no one is smart enough to completely solve the theory and settle intriguing theoretical questions about what happened before the Big Bang and if time travel is possible. Ale prawda jest taka, że nikt nie jest wystarczająco inteligentny, aby całkowicie rozwiązać teorii i rozliczenia intrygujących pytań teoretycznych, co zdarzyło się przed Wielkim Wybuchu, a jeśli podróż w czasie jest możliwa.
Perhaps a young person reading this article will become inspired to solve the greatest problem of fundamental physics! Być może młody człowiek przeczytaniu tego artykułu będzie inspiracją do rozwiązania największych problemów podstawowych fizyki!