You either have JavaScript turned off or have an old version of the Adobe Flash Player. To view this video you
need to get the latest Flash player.
If your browser allows only "trusted sites" to execute Javascript, you should add the "googleapis.com" domain to your whitelist to allow our Flash detection to work properly.
Share on Facebook
Share on digg
Share on Delicious
Share on Reddit
Share on StumbleUpon
Share on Blogger
Share on MySpace
Email This
Favorite
Download
Audio
- Audio to desktop (MP3)
- This link downloads an audio file directly to your computer. Right-click (or option-click on a Mac) to ensure download.
- Audio to iTunes (MP3)
- This link launches iTunes on your computer, and adds an audio file into your iTunes library.
Video
- Download video to desktop (MP4)
- This link downloads a video file directly to your computer or iPhone. Right-click (or option-click on a Mac) to ensure download.
- Download video to iTunes (MP4)
- This link launches iTunes on your computer, and adds a video file into your iTunes library.
- Watch high-res video (MP4)
- This link lets you watch a higher-quality version of this video. Right-click (or option-click on a Mac) to ensure download.
Discuss this Talk
Loading Comments... 
About this talk
Лауреат Нобелевской премии Мюррей Гелл-Манн с юмором и в понятных простому человеку терминах рассказывает TEDстерам о физике частиц, задаваясь вопросами, в частности, того, насколько вероятнее элегантная теория окажется более верной, нежели неэлегантная.
Translated into Russian by Ahmad Ali
Reviewed by tedxru
Comments? Please email the translators above.
About Murray Gell-Mann
Murray Gell-Mann brings visibility to a crucial aspect of our existence that we can't actually see: elemental particles. He won the Nobel Prize in Physics for introducing quarks, one of two… Full bio and more links
Interactive Transcript
Click on any phrase to play the video from that point.
Спасибо, что повесили там портреты моих коллег. (Смех). Мы поговорим о них. Я вот сейчас эксперимент проведу. Обычно я не провожу экспериментов. Я теоретик. Но всё же посмотрим, что случится, когда я нажму эту кнопку. Ожидаемо. ОК. Я занимался элементарными частицами. Что случится с материей, если нарубить её мелко-мелко? Из чего она сделана? Законы, которым подчиняются элементарные частицы, действуют во всей вселенной, и они тесно связаны с историей вселенной.
Мы изрядно знаем о четырёх видах взаимодействия. Их должно быть значительно больше, но остальные происходят на очень-очень маленьких расстояниях, и мы с ним пока практически не сталкивались. Главная тема моей речи такая: в фундаментальной физике наблюдается замечательный факт, красота — очень хороший критерий выбора верной теории. Как же такое может быть?
Вот пример из моего опыта. Производит, надо заметить, сильное впечатление, когда такое случается. В 1957 году мы втроём или вчетвером представили неполную теорию одного из этих взаимодействий, слабого. И она противоречила семи -- семи! -- экспериментам. Все эксперименты оказались ошибочными.
Мы опубликовали статью, ещё не зная этого, потому что решили: раз теория такая красивая, она обязана быть верной. Ошибочными должны были быть эксперименты, и они такими и оказались. Вот тут у нас портрет Альберта Эйнштейна, Так Эйнштейн вообще не обращал особого внимания на то, что говорят другие, "Тут вот один физик провёл эксперимент, который, кажется, противоречит специальной теории относительности. Д.К. Миллер. Что вы скажете?" А он отвечал: "Ничего страшного, это пройдёт". (Смех).
Вот и возникает вопрос, как же это может так работать. Во-первых, конечно, надо определиться, что значит "красивая" теория. Попробую, отчасти, это объяснить. Почему этот принцип должен работать, и связано ли это с природой человека? Я скажу вам свой ответ на второй вопрос: Нет, это не связано с природой человека. Где-то на другой планете, вращающейся вокруг отдалённой звезды, в какой-нибудь другой галактике, могут обитать существа не менее разумные, чем мы, и также заинтересованные в науке. Это не невозможно, мне так кажется, что таких уйма.
Весьма вероятно, что все они слишком далеко от нас, чтобы как-то с нами взаимодействовать, Но они, тем не менее, легко могут быть где-то там. И предположим, что у них совсем другие органы чувств, и так далее. У них по семь щупалец, 14 маленьких составных глаз, и мозг в форме кренделя. Будут ли у них при этом другие законы природы? Многие люди так и считают, но по-моему это — полная чепуха. Я считаю, что природа подчинена законам, и мы, конечно, не то что бы хорошо их в каждый конкретный момент времени понимаем, но мы стараемся. И стараемся всё ближе подойти к пониманию.
И когда-нибудь мы, возможно, создадим фундаментальную единую теорию частиц и сил, которую я называю "фундаментальный закон". Может быть, мы даже не безумно далеки от него. Но даже если на нашем веку мы на него не наткнёмся, всё равно можно думать, что он такой есть, и мы просто стараемся подойти ближе к нему. По-моему, вот основная идея, требующая осознания. Мы выражаем такие законы математически. И когда математика очень проста — то есть, когда какая-нибудь математическая нотация позволяет записать теорию компактно и без особых сложностей — мы и считаем такую теорию красивой или элегантной.
Вот что я хочу cказать про эти законы. Они существуют объективно. Ньютон определённо в это верил. И он сказал, что "Задача естественных наук состоит в нахождении этих законов". Основной закон — про него есть предположение. Предположение это в том, что основной закон представляет собой объединённую теорию всех частиц. Некоторые называют это теорией всего. Такое название неверно, потому что теория относится к квантовой механике. Я не буду сейчас вдаваться в подробности о квантовой механике, что она такое, и так далее. Вы и так слышали про неё кучу неверных вещей. (Смех). Про неё даже снимали фильмы с разной ерундой.
Главное в ней то, что она предсказывает вероятности. Иногда эти вероятности близки к наверняка. И в большинстве знакомых случаев это, конечно, так. Но иногда это неверно, и есть только вероятности различных исходов. Из этого следует, что история вселенной определяется не только фундаментальным законом. Она определяется фундаментальным законом и невероятно длинной последовательностью случайностей, или случайных исходов, впридачу.
Эти случайные исходы — приложение к фундаментальному закону, а не его часть. Так что это не теория всего. На самом деле, огромное количество информации о вселенной вокруг нас происходит от этих случайностей, а не только от фундаментальных законов. Часто постепенное приближение к фундаментальному закону через изучение явлений при низких энергиях, затем при высоких, затем при ещё более высоких, или на малых расстояниях, а потом ещё более коротких, и ещё более коротких, и так далее, сравнивают с чисткой лука. И мы продолжаем этим заниматься, и строим всё более мощные установки — ускорители частиц. Мы всё глубже всматриваемся в структуру частиц, и за счёт этого вероятно приближаемся к фундаментальному закону.
И вот, пока мы чистим понемногу луковицу, и приближаемся постепенно к закону в её основе, мы замечаем, что каждый слой имеет что-то общее с предыдущим и со следующим. Мы записываем их в виде формул, и замечаем, что они математически похожи. Для их описания используется очень похожая математика. Это совершенно замечательное наблюдение, и оно — главное, о чём я сегодня пытаюсь вам рассказать. Ньютон говорил про это — кстати, Ньютон — он на вот том портрете.
На этом — Альберт Эйнштейн. Привет, Ал! Возвращаясь, он говорил "Природа весьма согласна и подобна в себе самой" В итоге получается, что новые явления, новые слои, внутренние чуть меньшие слои луковицы, до которых мы добираемся, похожи на чуть большие. И математика, описывающая предыдущий слой, почти такая же, как требуется для следующего. Вот потому уравнения и выглядят такими простыми: мы используем уже имеющуюся математику.
Тривиальный пример: Ньютон открыл закон всемирного тяготения, где сила обратно пропорциональна квадрату расстояния между взаимодействующими объектами. Во Франции Кулон открыл тот же закон для электрических зарядов. Вот вам пример сходства. Смотрим на гравитацию, замечаем некий закон. Потом смотрим на электричество. Кто бы сомневался, видим тот же самый закон Это — очень простой пример. Есть уйма более сложных примеров. В этой дискуссии очень важна симметрия. Вы знаете что это такое. Круг, например, симметричен по отношению к поворотам вокруг своего центра. Сколько бы вы ни вертели круг относительно его центра, круг от этого не меняется. В трёхмерном пространстве возьмите сферу. Её тоже можно как угодно вертеть вокруг её центра, И она остаётся неизменной. Это — симметрии сферы. В общем случае мы говорим о симметрии по отношению к каким-то преобразованиям, если эти преобразования сохраняют явление или его описание неизменными.
Уравнения Максвелла, разумеется, симметричны по отношению к любому повороту пространства в целом. Как бы мы ни поворачивали пространство на какой-нибудь угол, это не изменит явление электричества или магнетизма. В XIX веке появилась новая нотация для выражения этой мысли, и с использованием этой нотации уравнения становятся значительно проще. Затем Эйнштейн, с его специальной теорией относительности, охватил все симметрии уравнений Максвелла, которые называются специальной относительностью. И все эти симметрии делают уравнения ещё короче и, как следствие, ещё симпатичнее.
Давайте посмотрим. Совершенно необязательно понимать, что эти формулы значат. Это не имеет значения. Достаточно просто посмотреть на форму. (Смех). Посмотрите на форму. Там, наверху, длинный список уравнений с тремя компонентами для трёх направлений пространства: x, y и z. Применяя векторный анализ, мы учитываем симметрию вращения, и получаем вот этот набор уравнений. Затем мы используем симметрию СТО и получаем ещё более простой набор, как вот здесь, внизу, показывающий, что симметрия проявляется всё лучше и лучше. Чем больше симметрии, тем лучше выражается простота и элегантность теории.
Из последних двух первое уравнение говорит о том, что все электрические заряды и токи порождают электрические и магнитные поля. Следующее, второе, уравнение утверждает, что никакого другого магнетизма в природе нет. Весь магнетизм порождается электрическими зарядами и токами. Когда-нибудь мы, возможно, обнаружим какую-нибудь дыру в этой теории. Но на данный момент это так.
А вот очень интересное развитие этого подхода, о котором мало кто слышал. Слышать-то следовало, но технические подробности довольно сложно рассказать, поэтому я не буду. Только упомяну о нём. (Смех.) Но Чен Нин Янг, которого мы называни "Фрэнк" Янг — (Смех) — и Боб Миллз 50 лет назад предложили обобщение уравнений Максвелла, учитывающем новую симметрию. Совершенно новую симметрию. Математика почти та же, но симметрия совершенно новая. Они надеялись, что оно окажется вкладом в физику частиц — но нет. Оно, само по себе, не стало вкладом в физику частиц.
Но потом нашлись те, кто расширил обобщение. И тут вдруг получилось! И вышло очень красивое описание сильного и слабого взаимодействий. Поэтому я повторю сказанное ранее: каждый слой луковицы обнаруживает сходство с соседними слоями. Поэтому математика прилегающих слоёв очень похожа на ту, которая нужна для нового слоя. И поэтому она выглядит красиво. Потому что мы уже знаем, как записать это в симпатичной и ёмкой форме.
Итого по пунктам. Мы верим, что есть общая теория, лежащая за всеми закономерностями. Шаги к унификации выявляют простоту. Симметрия выявляет простоту. Кроме того, есть самоподобие на разных уровнях шкалы масштабов — другими словами, при переходе от одного слоя луковицы к другому. Близкое самоподобие. Им и объясняется это явление. Оно так же объясняет, почему красота — удачный критерий для выбора верной теории.
Вот что говорил сам Ньютон: "Природа весьма согласна и подобна в себе самой" Среди прочего он имел в виду то, что сейчас большинство воспринимает как само собой разумеющееся, но в его время это было совсем не так. Рассказывают, не абсолютно надёжные источники, но многие. Четверо. Когда в Кембридже была чума, и он уехал на ферму к матери, потому что университет закрылся, он увидел, как яблоко упало с дерева, ему на голову, или что-то в этом роде. И он неожиданно понял, что сила, которая притягивает яблоко на землю, может быть той же силой, что управляет движением планет и лун.
По тем временам это было огромное обобщение, хотя сегодня оно воспринимается как само собой разумеющееся. Это одна и та же теория гравитации. Вот что он сказал о гармонии как принципе природы: "Этот принцип природы очень далёк от представлений философов я не стану описывать его в этой книге, чтобы не прослыть экстравагантным психом..." Вот чего нам всем надо остерегаться. (Смех). Особенно на этом собрании. "... и не создать у моих читателей предвзятого отношения к основному содержанию книги".
Кто сегодня стал бы утверждать, что это — всего лишь человеческое воображение? Что сила, заставляющая яблоко падать на землю — это та же сила, которая заставляет планеты и луны вращаться, и так далее? Все это знают. Это свойство силы тяготения. Это не просто игры человеческого разума. Человеческий разум может, конечно, оценить её порадоваться ей, и даже её использовать — но она не происходит из человеческого разума. Она происходит из свойств гравитации. И это верно для всех вещей, о которых мы сейчас говорим. Они — свойства фундаментального закона. Фундаментальный закон таков, что разные слои луковицы похожи друг на друга и, как следствие, математика, описывающая один слой, позволяет красиво и просто выразить явление следующего слоя.
Замечу, что Ньютон в тот год открыл массу вещей: тяготение, законы движения, математический анализ, разложение белого света на цвета радуги. Он мог бы написать неслабое сочинение на тему "Как я провёл лето". (Смех). Поэтому нам не надо считать эти принципы отдельными метафизическими постулатами. Они следуют из фундаментальной теории. Их мы называем эмергентными свойствами. Для получения чего-то дополнительного не требуются дополнительные исходные материалы. Вот что такое эмергентность.
Жизнь может произойти из физики, химии и длинной череды случайностей. Человеческий разум может возникнуть из нейробиологии и длинной череды случайностей, также, как химическая связь возникает из физики и некоторых случайностей. Важность темы не уменьшается от осознания того, что она состоит из более фундаментальной вещи с добавкой случайностей. Это общее правило, и его осознание критически важно. Для получения чего-то большего необязательно исходно иметь больше. Читатели моей книги "Кварк и ягуар" продолжают спрашивать, "Нет ли чего-то за пределами того, что вы здесь описываете?" Я предполагаю, они имеют в виду сверхъестественное. Как-бы то ни было, нет, нету. (Смех). Совершенно необязательно объяснять новые вещи новыми сущностями. Большое спасибо. (Аплодисменты).
What to watch next
-

-
TED2005
James Watson on how he discovered DNA20:11 Posted: Apr 2007
Rated:
Funny Informative Fascinating ...
Other talks from "Technology, History and Destiny"
-
-
Peter Ward on Earth's mass extinctions
19:41 Posted: Jan 2009
-
-
Clay Shirky on institutions vs. collaboration
20:46 Posted: Jul 2008
-
-
PW Singer on military robots and ...
16:05 Posted: Apr 2009
-
-
Bruce Bueno de Mesquita predicts ...
19:05 Posted: Apr 2009
-
-
Jay Walker's library of human imagination
07:09 Posted: Dec 2008
-
-
Evgeny Morozov: How the Net aids ...
11:53 Posted: Sep 2009
Subscribe to TED
New talks are released daily. Be the first to know!
- Video RSS:
-
Additional RSS Options
Related themes
Related tags
We want to share our Talks! Just follow the guidelines outlined under our Creative Commons license.


