מדריך ליסה רנדל לגלקסיה

ליסה רנדל אומרת לי שאולי יש לה מושג לתעלומה הגדולה הבאה בקוסמולוגיה.

תוכן קשור

• פתיחת פורטלים מוזרים בפיזיקה

אנחנו אוכלים ארוחת צהריים במסעדה במלון צ'ארלס, לא הרחק מהרווארד, שם היא מלמדת פיזיקה תיאורטית, עם התמחויות בפיזיקת החלקיקים, תורת המיתרים, מתמטיקה, אסטרופיזיקה וקוסמולוגיה. רנדל, אישה רזה, כיום בת 50, מזכירה לאחת ג'ואן דידיון הצעירה יותר - שנות אור של תודעה מאחורי עיניה.

היא פרופסור לכוכבים, סלבריטאי קוסמולוגי, ורק בחלקה מכיוון שהיא הפיסיקאית הנשית התיאורטית הראשונה שהייתה בהרווארד. זה היה באמת השערה שלה בסוף שנות ה -90 בנוגע ל"ממדים הנוספים "של תורת המיתרים שזכו להבלטה בשטח. היא קיבלה תשומת לב רבה יותר לבירור שלה במסע הבוזון של היגס, ולכתביו הבאים שניסתה להסביר לשארנו מה היא עושה וכמה זה מרגש לעשות את זה, לאחרונה דופקת על דלת השמיים .

ועכשיו היא חושבת שהיא ועמיתיה לפיזיקה בהרווארד מצאו משהו חדש. הדבר שהיא מתרגשת ממנו הוא "חומר אפל", אשר - יחד עם "אנרגיה אפלה" - מהווה את הרוב המכריע של היקום הידוע. ההערכה הנוכחית היא ש -70 אחוז מהיקום הוא אנרגיה אפלה ו -26 אחוז חומר אפל. מה שמסתכם ב- 96 אחוזים. כלומר, מה שאנחנו רואים ויודע מסתכם בארבעה אחוזים בערך.

ארבעה אחוזים! 96 האחוזים הבלתי נראים ככל הנראה שומרים על היקום בשיווי משקל כבידתי, מונעים ממנו להתמוטט על עצמו או להתפזר לאין וירטואלי. אבל אנו יודעים כמעט שום דבר אחר על זה. הבעיה הייתה שהחומר האפל לא נראה שיש לו אינטראקציה עם ארבעת האחוזים המוכרים לנו בצורה כזו שנותנת לנו מושג לאופיו.

אבל רנדל מאמין שהיא אולי מצאה רמז. למעשה, יום לפני שנפגשנו היא העבירה שיחה בוועידה האמריקאית לקידום המדע בבוסטון בה הודיעה שאולי היא מצאה עדויות לאינטראקציה של חומר אפל עם העניין שלנו. התפתחות סנסציונית פוטנציאלית לקוסמולוגים ממש עכשיו יוצאת אל תוך הרחבה הבלתי מוגדרת של יקום החומר האפל.

זה התחיל, היא אומרת לי, כי "היה איתות שרציתי להבין."

"איתות מהחלל החיצון?" שאלתי אותה.

"איתות מלוויין שיכול היה לראות את מרכז הגלקסיה." הרחק הרחק, סמוך ללב שביל החלב, שני חלקיקי חומר כהה קטנים עד אינסוף יכלו להתנגש ו"להשמיד "זה את זה. אך במקום שלא להותיר עקבות, אותות ההשמדה עברו על פני מרחב המרחב שאותו יתגלה על ידי לוויין פרמי המקיף את כדור הארץ. אם אותות אלו מקבלים תוקף, אומר רנדל, הם עשויים להוות עדות לאינטראקציות של חומר אפל - אולי טביעות האצבע הקריאות הראשונות של חומר אפל שנאספו בתחום הצנוע של 4 אחוזים.

"אני יודע היטב שהאיתות עלול להיות מזויף", היא אומרת, אבל מה שחשוב "זה תהליך הניסיון ליצור מודל שמנבא אותו. שקלתי מודל שיש בו אינטראקציות לחומר האפל ואז הבנתי שלמעשה זהו תרחיש אחר לגמרי שמעניין בפני עצמו, ולמעשה עובד טוב יותר ויכול להביא להתקררות של מרכיב של חומר אפל, מה שיגרום לו להתמוטט לדיסק כמו שהבריונים עושים. "

בנקודה זו, שם "הבריונים מתמוטטים לדיסק", אני אבודה לחלוטין, אבל "הדבר החשוב", היא ממשיכה, "זה שזה פשוט תרחיש שלא די מוזר שאיש שקל. אנשים חשבו על אינטראקציה בין חומר אפל - אך עם קיום אינטראקציה של כל החומר האפל. וזה [במודל זה] זה מאוד מוגבל. "זה קטע אינסופי של 96 האחוזים שמתכננים ליצור אינטראקציה עם ארבעת האחוזים העניים והמצלמים שלנו.

הכתב שבי מרגיש פתאום שיכול להיות זה סקופ ענק, סקופ קוסמי - ממש אתמול המסך אולי הוסר על חלק גדול מ -96 אחוז היקום עליו לא היה לנו מושג. אבל נשירת תוכנית המתמטיקה בי מתייאשת מההבנה באמת של מה שהיא אומרת לי.

למרבה המזל היא מראה לי עותק של הרשימות שלה לנאום ה- AAAS שלה, שכותרתו "מה זה חומר אפל?" למרות שזה משאיר הרבה דברים מעורפלים בעיניי, זה נותן תחושה נהדרת של קולה כשמדברים עם בני גילם - זהירים אך לפעמים מרנינים. .

להלן מספר דוגמאות:

—זה לא חשוך — זה באמת שקוף!
- מקווה לראות את זה על בסיס שהוא מעט אטום.
- ספר היום ... אלטרנטיבות לפרדיגמת WIMP סטנדרטית.

WIMP, אומר לי רנדל, מהווה "חלקיקים מאסיביים חלשים", הפרדיגמה הדומיננטית לגבי חומר אפל עד כה.

—למה שהכל צריך להיות כמו העניין שלנו?
מה שמסתורי הוא שהאנרגיה המאוחסנת בחומר אפל וחומר רגיל דומים כל כך.
—לפוסטים ניסיוניים: LHC.

(ה- LHC הוא הגדול הדרון קולידר, מאיץ החלקיקים המיליארדי דולרים בגבול שוויץ שגילה עדות לחלקיק של היגס - או "משהו מורחב יותר", כפי שהיא אומרת בקדומה החדשה לדלת גן העדן, מכיוון שהיא מאמינה שיש כמה אי-בהירות בראיות לכך שהגילוי הגדול היה למעשה חלקיק של היגס. ה- LHC נמצא עכשיו בחנות, כביכול, מתחבר לייצור התנגשויות עוד יותר מעוררות-תדהמה של חלקיקים, שלדבריה, עשויים לגלות עוד חריגות מציינים משהו על חומר אפל.

- ממתין לאנרגיות גבוהות יותר, לאינטנסיביות רבה יותר.
(לא כולנו?)
- עדיין לא יודע אם הפנס הזה באזור הנכון.
(כלומר לא שוויץ אלא אינסוף סופר-תת אטומי.)
הנה האות שלה:
—חלקיק החומר הגוש פוגע בחלקיק אחר של חומר אפל ומשמיד.
—הקהילציה מייצרת חלקיקים מודל סטנדרטי [שכבר התגלה כבר כ -4 אחוזים].
-לא חשוך!

אחרי זה יש עמוד בראש, באותיות כמעט בגובה סנטימטרים:

זה משנה הכל!

היא מסכמת בשורות המעוותות האלה:

- אני יודע מה שכולם רוצים לדעת הוא מתי נראה חומר אפל.
- תשובה יכולה להיות מוקדם יותר - או מאוחר יותר - ממה שאנחנו חושבים!

נראה די בטוח שכשזה יקרה, אם זה יקרה בקרוב, ליסה רנדל תהיה בין הראשונות שיודעות.
(דיווחים אחרונים שהופיעו מאז שיחתנו מרמזים על תצפיות אפשריות אחרות על חומר אפל, אך רנדל סבורה כי תרחיש האינטראקציה החלקי שלה עדיין בולט.)

***

למרות שעבודתו של רנדל מוציאה את מחשבותיה לחלל החיצון, זו שאלה לגבי ממד אחר, מרחב פנימי, שהיא נותנת את התשובה המפורטת ביותר במהלך ארוחת הצהריים שלנו. הנושא עולה כמעט בסוף, כשהיא חודרת מזלגות של סנדל האוכמניות שלי. אני שואל אותה לגבי התודעה האנושית - החומר האפל שבתוכנו - כלומר האם היא חשבה על שאלת המוח / המוח: האם המוח הוא תוצר המוח, כל המחשבות שלנו נקבעות בנוירוכימיה (כמו שאומרים "החומרנים"), או שהוא המוח לא עבד של המוח הפיזי, שאיכשהו מסוגל לרצון חופשי (כפי שמאמינים "הדואליסטים")? או שאנחנו לעולם לא יכולים לענות על השאלה הזו? הפילוסוף קולין מק'גין מכנה את עצמו "מיסטרי" כהומאז 'ללהקת הפלא של להקת ה -60 ("96 דמעות") סימן שאלה והמיסטריונים משום שהוא חושב שהתודעה שלנו לעולם לא תוכל להבין את תעלומת טבעה שלה .

נראה כי רנדל רואה את הטיעון של מקגין כאתגר: "ראשית, אני חושב שזו תמיד טעות לומר 'לעולם לא', מכיוון שאנחנו בטח יכולים להבין הרבה יותר על זה גם אם אנחנו לא מבינים אותו בסופו של דבר. שנית, אנחנו לא מנסים לענות על שאלה זו הרבה מאוד זמן. אנו מבינים הרבה דברים עכשיו שלא הבנו קודם. וזה קשה להפליא, כי אנחנו אפילו לא יודעים למה הכוונה בתודעה. "

מה שרנדל מדבר עליו כשהיא מדברת על תודעה זה רצף.

"אני חושב שטעות אחת שאנחנו עושים לעתים קרובות היא שאנחנו חושבים על זה כדבר בינארי, כאילו שאנחנו מודעים או לא מודעים. אני חושב שיש ספקטרום של תודעה ואני חושב שמעניין ללמוד את זה - ההבדל בין צמח וכלב, ההבדל בין כלב לתינוק, בין תינוק לאדם קצת יותר מבוגר ... אני חושב שזה סוג של רצף. "אם תסתכל על זה ככה, היא אומרת, " תהיה התחלה טובה. "

"אשמח לראות אותך ממשיך בזה, " אני אומר.

"כן, אולי אני אקח את זה הלאה, " היא עונה וצוחקת - לאחר מכן פתרו את שאלת 96 אחוז היקום שאיננו יודעים עליה.

הרעיון שלה על רצף תודעתי מזכיר לי התבוננות של הבמאי השקספירי הגדול פיטר ברוק. "לא לומר שמישהו חי זה לא מספיק, " אמר ברוק. "אתה יכול להיות אחוז אחד בחיים, אתה יכול להיות עשרים אחוז בחיים. עם שייקספיר יש למשהו יוצא דופן מאוד - אדם שאינו חי מאה אחוז בלבד, אלא אולי אלף, אפילו עשרת אלפים, מיליון אחוז בחיים. "

זה מה שאנחנו מוצאים כה מרתקים, כה מעוררי התפעלות כלפי קוסמולוגים, אסטרופיזיקאים, גאונים מתמטיים. כמה הם חיים יותר לטבע הקיום - לתחומים האדירים של ממדים נוספים - הם נראים. איך זה חייב להיות? מרתק, מפחיד, אולי מבודד מכיוון שיש כל כך מעט בני אדם על פני האדמה שיכולים להבין אותו, הרבה פחות חולקים אותו.

אני שואל את רנדל בשאלה כיצד ההשראה מצטיינת ביצירתה. היא ציטטה את המשוררת הרוסית הגדולה פושקין: "יש צורך בהשראה בגיאומטריה באותה מידה כמו בשירה." ההשראה לתפיסת יצירת הקריירה שלה "ממדים נוספים", היא אומרת לי אז, יצאה לטיול שעברה על פני גשר עתיק מקושת אבן מעל נהר צ'ארלס.

"יש לך רעיון למידות נוספות בגשר ההוא?" אני שואל אותה.

היא מסרבת לשרוף את האנקדוטה - יש כבר הרבה סיפורי רגעים אירופיים מפורסמים בתולדות הפיזיקה - ופשוט אומרת, "ובכן, זו הייתה תובנה", ומכריזה את המלה האחרונה בצורה משפילה את עצמה. תובנה לא אומרת בהכרח אמת חדשה. לפעמים זו רק דרך חדשה להסתכל על הדברים. "הרבה זמן שאנחנו עושים את העבודה שלנו, אנחנו [בתוך הבית], מרכיבים נוסחאות ולפעמים אתה לא חושב על זה כמו העולם שאתה חי בו." ההליכה ההיא, היא אומרת "זה היה פשוט כיף לחשוב שאולי יש את המימדים הנוספים האלה."

ממדים נוספים שמשמעותם תחומים מתמטיים מעבר לשלושה (או ארבעה אם סופרים זמן - וכדאי לכם) שאנו מכירים. תורת המיתרים סופרת עד 11 ממדים לפחות. לאורך הדרך, ככל שהפכה מורכבת יותר, זה נעשה יותר שנוי במחלוקת. למעשה, באחת מתצוגות הרגש הנדירות שלה במהלך ארוחת הצהריים שלנו, רנדל אמרה לי שהיא "נמאס מאנשים ששואלים מה אומר לי סמולין" על תורת המיתרים. סמולין הוא פיזיקאי תיאורטי מכובד, שטוען כי תיאוריות המיתרים הרחיקו לכת בבניית טירות באוויר. רנדל מגן על הממדים הנוספים שלה.

למרות החיבה שלה לציטוט של פושקין, היא אומרת לי שהיא לא אוהבת לחשוב על עבודתה כמי שפוטרה אך ורק על ידי "השראה". היא מכנה חשיבה "מלמעלה למטה" - מעלה תחילה מושג גבוה ואז מנסה למצוא מבנים שתומכים בזה. היא מעדיפה חשיבה מלמטה למעלה. אכן, היא מתארת ​​את השיטה שלה, בענווה מסוימת, כ"פתרון חידות "בלבד ומוצאת את המטאפורה הטובה ביותר לה בספורט האהוב עליה, טיפוס על סלעים.

"אתה בחוץ. זה יפה, "היא אומרת, " זה מתמקד בבעיה מעניינת ... ואתה קם איפשהו. "להבין איזה מסלול במעלה צוק סלע יהיה פורה ואשר יוביל לסוף מת או מסוכן - וגם ואז עושה את זה. עם כל הסיכונים והסכנות הכרוכים בכך. (היא עברה "נפילה לא טובה" ביוון לפני זמן לא רב, היא אומרת.) היא נוקטת באותה גישה צעד אחר צעד בעבודתה. כתוצאה מכך, היא פחות מאוהבת במונחים עולמיים מדעיים רומנטיים כמו "יופי" ו"אלגנטיות "." אני לא חושבת במונחים של 'אמת זה יופי' או 'יופי זה אמת' ", היא אומרת. "אני מעדיף את מה שעובד, לא אלגנטי כמו חסכוני" - אם לא המרחק הקצר ביותר בין שתי נקודות, הדרך הפשוטה ביותר להגיע לשם.

אפילו מבחוץ, ניכר כי רנדל לא רק עושה מדע חשוב, אלא שהיא גם עושה משהו אמיץ מאוד בתרבות המדע. בשיחתה היא לובשת את התעלומה הגדולה ביותר של היקום ומספרת לקהילה המדעית הגברית ברובה, שהעדיפה את מודל ה- WIMP, שהם עשויים לצאת לדרך. צריך להימנע מהנטייה לחשוב על זה כמו ננסי דרו מול הבנים הארדי.

ידעת שנצטרך לדבר על מין בשלב מסוים, לא?

הרווארד הייתה אפס קרקע למלחמות המגדר והמדע לפני מספר שנים, כאשר לארי סאמרס, אז נשיא האוניברסיטה, העלה את הצעת התבערה שהסיבה שיש כל כך מעט נשים בראש מקצועות המתמטיקה והמדע עשויה להיות שנשים הן פשוט לא מתאים למדע ומתמטיקה. עם ההשלכה שזה לא התניה תרבותית אלא חיווט מוח גנטי.

"בטח ענית על השאלה הזו מיליון פעם, " אני אומר לרנדל, "אבל תן לי לשאול אותך בדרך אחרת: לא אם נשים טובות יותר או גרועות יותר, אלא אם יש הבדל באופן שבו נשים תופשות שאלות מדעיות. "

"הדבר שאגיד הוא שככל הנראה מבחינה תרבותית נשים מתייחסות אחרת", היא אומרת, "מה שאומר שאני חושב שמבקרים אותך יותר, אתה צריך להקשיב קצת יותר, אתה צריך להצדיק את עצמך. אז אני חושב שישנן דרכים שכנראה עליכם לעבוד קשה יותר. אני יכול להיות מאזין טוב. אני יכול לשאול את השאלות הנכונות הרבה זמן. לעיתים קרובות כשאתה לא ממש בבית, אתה רואה את הדברים קצת אחרת.

"זה יכול להיות דבר טוב ורע, נכון? אתה רואה דברים כמו כאשר זרים מגיעים למדינה חדשה, רואים דברים קצת אחרת. "

תשמעי שאחיות איתות לא ...

"ואתה יודע, גדלתי די באותו העולם, די הלכתי לאותם שיעורים [כמו גברים עמיתים], אבל יש לך חוויה קצת אחרת ..."

ההתמקדות במדע אינה במקומה, לדבריה, בדיון המגדרי. "זה חלק מנושא גדול יותר על נשים בחברה ולדעתי [ההתמקדות במדע] זה כמו לנסות לפתור את הבעיה של עץ גוסס על ידי התבוננות בשורש קטן קטנטן איפשהו."

***

מקצות היקום עד קצה היקום: בשיחה עם רנדל נזכרתי בוודי אלן בספרות סטארדאוסט שמתעוררים על דיווח כי היקום ייגמר כשכל החומר "יירקב" אחרי טריליוני שנים. ההשלכה העגומה שלו - זו שנותרה נושא עכשווי לוויכוח בקרב פיסיקאים ופילוסופים - הייתה שלקוסמוס אין מטרה סופית, שום "טלולוגיה", ולכן מה הטעם בכל שאיפתנו ליצור משמעות מתמשכת כאשר דבר לא נמשך. עליז, לא?

שמחתי שהייתה לי ההזדמנות לשאול את אחד הקוסמולוגים המובילים בעולם את השקפתה בכל זה: "איך אתה חושב שהיקום ייגמר?" שאלתי אותה.

"בהתחשב באנרגיות שאנו מכירים, ובעניין שאנו יודעים עליו, " היא אומרת, "זה פשוט ימשיך להתרחב והחומר שסביבו יווצר בסופו של דבר חורים שחורים וזה בסופו של דבר יקרין הלאה ובסופו של דבר יתפשט לאפס מדולל. זו ניחוש אחד. זה מעניין, "היא אומרת, " לכאן זה נראה כאילו זה הולך ברגע זה. "

לא שונה לחלוטין מפחדיו של וודי - אם כי בלי אפילו שמץ של חרדה של וודי אלן. במקום סוג של שוויון נפש קוסמי. אבל זה לא אומר שרנדל אינו מסוגל לשמחה, לבטא איך זה לחוש את הריגוש של המודעות הקוסמית. כשאני אומר שאני נחרד מהבורות שלנו עם 96 אחוז מהיקום, אחרי כל הזמן הזה שהיא לומדת אותו, יש לה עוד התחייבות: "אני מניחה שאני חושבת על זה אחרת, " היא אומרת. "אני חושב שלדעתי זה מדהים שאנחנו יודעים כמונו. אנחנו רק אנשים שתקועים בכוכב הלכת הזה באמצע מערכת השמש. לא ייאמן כמה גילינו. ולמה שהכל יהיה דומה אלינו שנוכל להבין זאת? אפילו רק משהו פשוט כמו לדעת איך יהיו חיי הצמח באפריקה, קשה לעשות זאת אלא אם כן אתה ממש מגיע לשם, אז אנחנו נמצאים במיקום האחד הזה וזה מדהים עד כמה גילינו "לגבי המקומות - חלל עמוק - לא היינו ולעולם לא נלך.

תחושת הפרספקטיבה הזו - ממדים שונים - היא כה מרשימה אצל מישהו כמו רנדל. אז אתם יכולים לדמיין את הריגוש של הגילוי (הלא-מדעי) שחשתי כשמצאתי לה מימד חדש - בליברטו של אופרה שכתבה. כן, ליסה רנדל כתבה אופרה, שנקראה Hypermusic: Prologue, על פי הזמנתו של הקטור פארה, אז פרופסור לחיבור אלקטרואקוסטי בקונסרבטוריון למוזיקה של אראגון בספרד. האופרה הוצגה לראשונה במרכז פומפידו בפריס ואחר כך בברצלונה, ובקטעים, בגוגנהיים בעיר ניו יורק.

זה משלב קטעים מספריה כמו גם מילות שירים מקוריות וזה מאוד אוונגרדי, אבל בו זמנית, בסערות כמעט מזעזעת בצורה מאוד מיושנת.

הנה כמה רגעים:

הסופרן, דמותה של ליסה רנדל, נכנס בסרט "מטוס 1" ותוהה:

הנוף הזה ...?
שלב זה להיותנו?
איפה זה?
איפה זה נגמר?
מבנים תומכים בקיום
האם אוכל למצוא אותם?
[או שהם]
פאזלים שלעולם לא אפענח מכאן.
שלאחריו הביטוי העירום של:
—הסתייג
עיוות.
יסורים.

(עליכם לדמיין את המילים האלה שהמחוטטו על ידי סופרן אופרטי.)

אבל בסרט "מטוס שלישי: פחד ותקווה" ההשערה לגבי מימדים נוספים משנה את הדברים:

—שלב זה - ממד חדש-
שמרגש אותי
מעבר לכל דבר שאי פעם הרגשתי.

ואז פתאום ב"מטוס IVA ", העניינים קצת משתוללים כ ...

—אני נכנס לממד החמישי ...
- שטח
והזמן
בחיים!
—אני רואה יותר -
היקפו המלא של היקום שלנו ... !!

יש עוד אבל אשאיר את טקסט האופרה עם שתי סימני קריאה.

היא מסיימת את מטוס V עם:

- איך אני משתף את זה איתך?

ובמובן מסוים, בצורה האופראית, היא מצאה אמצעי לחלוק את הרגשות האופראיים, את תחושת הפליאה והיראה שלה לחוות את הקוסמוס. הממדים הנוספים שבתוכה. רנדל לא יכולה להביא אותנו לרמה החזונית שלה, אבל היא יכולה לתת לנו תחושה עד כמה מרגש ומפחיד ובסופו של דבר להגשים את זה שיש חזיונות כאלה. להיות, נאמר, אלף אחוז בחיים.