Elegant Universe – Einstein’s Dream

Lima puluh tahun yang lalu, rumah ini adalah tempat salah satu misteri terbesar dari ilmu pengetahuan modern, sebuah misteri begitu mendalam bahwa hari ini ribuan ilmuwan masih mencoba memecahkan.
Albert Einstein menghabiskan dua dekade terakhir di rumah sederhana di Princeton, New Jersey. Dan di lantai dua studi Einstein tanpa henti mencari teori tunggal begitu kuat itu akan menjelaskan semua cara kerja alam semesta. Bahkan saat ia mendekati akhir hidupnya Einstein terus memegang catatannya, mencoba dengan persamaan untuk mengetahui apa yang akan dikenal sebagai “Teori Segalanya.”
Sekarang, hampir setengah abad kemudian, tujuan Einstein menggabungkan semua hukum alam semesta dalam satu, semua yang mencakup teori telah menjadi Holy Grail fisika modern. Dan kita berpikir kita mungkin akhirnya mencapai mimpi Einstein dengan yang baru dan ide-ide radikal yang disebut “teori string.”
Tapi kalau ini teori revolusioner yang benar, kita cukup mengejutkan. String teori mengatakan bahwa kita mungkin saja hidup di alam semesta mana realitas memenuhi fiksi ilmiah-alam semesta dimensi sebelas dengan alam semesta parallel sebelah kanan pintu alam semesta elegan terdiri sepenuhnya dari musik string.
Tapi untuk semua ambisinya, gagasan dasar dari teori string adalah mengherankan sederhana.
Tensor Ricci, Tidak peduli seberapa keras Anda mencoba, Anda tidak dapat mengajar fisika untuk anjing. Otak mereka memang tidak bisa untuk memahaminya.
Unifikasi akan menyusun suatu hukum yang menjelaskan, mungkin, segala sesuatu di alam semesta dari satu ide tunggal, satu persamaan master. Dan kita berpikir bahwa mungkin ada persamaan master, karena seluruh program dari 200 tahun terakhir ini, pemahaman kita tentang alam semesta telah memberi kita berbagai penjelasan yang semuanya menunjuk ke satu tempat. Mereka tampaknya semua akan berkumpul di satu bongkah ide bahwa kita masih berusaha mencari.
Unifikasi adalah tempatnya. Unifikasi adalah apa yang kita capai. Tujuan seluruh fisika fundamental adalah untuk melihat semakin banyak fenomena di dunia dalam hal prinsip lebih sedikit dan lebih sedikit dan sederhana dan sederhana.
Ada hampir satu aspek emosional untuk jalan di mana teori-teori besar dalam fisika semacam mencakup berbagai fenomena fisik tampaknya berbeda. Jadi gagasan bahwa kita harus bertujuan untuk menyatukan pemahaman kita melekat, pada dasarnya, dengan cara keseluruhan yang semacam ini kemajuan ilmu pengetahuan.
Dan jauh sebelum Einstein, pencarian dimulai dengan penyatuan kecelakaan paling terkenal dalam sejarah ilmu pengetahuan. Seperti ceritanya, suatu hari pada tahun 1665, seorang pemuda sedang duduk di bawah pohon ketika, tiba-tiba, ia melihat apel jatuh dari atas. Dan dengan jatuhnya apel itu, Isaac Newton merevolusi gambaran kita tentang alam semesta.
Dalam proposal berani untuk waktunya, Newton menyatakan bahwa gaya menarik apel untuk tanah dan kekuatan menjaga bulan di orbit mengelilingi bumi benar-benar satu dan sama. Dalam satu gerakan, Newton menyatukan langit dan bumi dalam sebuah teori tunggal yang disebut gravitasi.
Penyatuan dari langit dengan-terestrial bahwa hukum sama yang mengatur planet-planet dalam gerakan mereka mengatur pasang surut dan jatuh buah di bumi ini-itu perpaduan fantastis dari gambar kita tentang alam.
Gravitasi adalah kekuatan pertama yang dipahami secara ilmiah, meskipun akhirnya tiga lagi akan menyusul. Dan, meskipun Newton menemukan hukum gravitasi nya lebih dari 300 tahun yang lalu, persamaan nya menggambarkan gaya ini membuat prediksi yang akurat seperti yang kita masih menggunakan mereka hari ini. Dalam kenyataannya dibutuhkan ilmuwan tak lebih dari persamaan Newton untuk plot perjalanan sebuah roket yang mendarat di bulan orang.
Namun ada masalah. Sementara hukum itu menggambarkan kekuatan gravitasi dengan sangat teliti, Newton menyimpan sebuah rahasia memalukan: dia tidak tahu bagaimana gravitasi benar-benar bekerja.
Selama hampir 250 tahun, para ilmuwan puas dengan melihat ke arah lain ketika berhadapan dengan misteri ini. Tetapi di awal 1900-an, seorang petugas yang tidak diketahui bekerja di kantor paten Swiss akan mengubah semua itu. Ketika meninjau aplikasi paten, Albert Einstein juga merenungkan perilaku cahaya. Dan tidak sedikit Einstein tahu bahwa renungan di atas cahaya akan menyebabkan ia untuk memecahkan misteri Newton tentang apa gravitasi.
Pada usia 26, Einstein membuat sebuah penemuan mengejutkan: bahwa kecepatan cahaya adalah semacam batas kecepatan kosmis, sebuah kecepatan yang tidak ada di alam semesta dapat melebihi.
Masalahnya adalah, ide yang tidak bisa pergi lebih cepat dari kecepatan cahaya terbang di hadapan gambar gravitasi Newton. Untuk memahami konflik ini, kita harus menjalankan beberapa percobaan. Dan untuk mulai dengan, mari kita ciptakan sebuah bencana kosmik.
Bayangkan bahwa semua tiba-tiba, dan tanpa peringatan apapun, menguap matahari dan benar-benar menghilang. replay Sekarang, mari kita bahwa bencana dan melihat apa efeknya akan di planet menurut Newton.
Teori Newton memprediksi bahwa dengan kehancuran matahari, planet-planet akan segera terbang keluar dari orbitnya meluncur ke angkasa. Dengan kata lain, Newton berpikir bahwa gravitasi merupakan kekuatan yang bertindak cepat di seluruh jarak. Dan jadi kita segera akan merasakan efek kehancuran matahari.
Tapi Einstein melihat masalah besar dengan teori Newton, masalah yang muncul dari karyanya dengan cahaya. Einstein tahu perjalanan cahaya tidak instan. Bahkan, dibutuhkan delapan menit untuk sinar matahari untuk perjalanan 93 juta mil ke bumi.
Kemenangan persamaan Newton berasal dari upaya untuk memahami planet-planet dan bintang-bintang, dan terutama masalah mengapa planet memiliki orbit yang mereka lakukan. Dan dengan persamaan Newton Anda bisa menghitung cara bahwa planet akan bergerak. Einstein punya untuk menyelesaikan dilema ini.
Pada akhir dua puluhan, Einstein harus datang dengan gambar baru alam semesta yang berat tidak melebihi batas kecepatan kosmis. Hari kerja masih bekerja di kantor paten, Einstein memulai sebuah pencarian tunggal untuk memecahkan misteri ini. Setelah hampir sepuluh tahun, ia menemukan jawabannya dalam jenis baru unifikasi.
Einstein datang untuk memikirkan tiga dimensi ruang dan satu dimensi waktu sebagai diikat bersama dalam kain tunggal “ruang-waktu.” Ini adalah harapan bahwa dengan memahami geometri dari kain empat-dimensi ruang-waktu, bahwa ia hanya bisa berbicara tentang hal-hal yang bergerak di sepanjang permukaan kain ini ruang-waktu.
Seperti permukaan trampolin, ini adalah kesatuan kain melengkung dan menggeliat dengan benda berat seperti planet dan bintang-bintang. Dan ini warping atau melengkung ruang-waktu yang menciptakan apa yang kita rasakan sebagai gravitasi.
Planet seperti bumi disimpan di orbit, bukan karena matahari mencapai keluar dan seketika itu menyambar terus, seperti dalam teori Newton, tetapi hanya karena mengikuti kurva dalam kain spasial yang disebabkan oleh kehadiran matahari. Jadi, dengan pemahaman baru tentang gravitasi, mari kita memutarkan lagi bencana kosmik. Mari kita lihat apa yang terjadi sekarang jika matahari menghilang.
Gangguan gravitasi yang dihasilkan akan membentuk gelombang yang bergerak di kain spasial dalam banyak cara yang sama bahwa kerikil yang dijatuhkan ke dalam kolam membuat riak yang berjalan di permukaan air. Jadi kita tidak akan merasakan perubahan dalam orbit kita mengelilingi matahari sampai gelombang ini mencapai bumi.
Terlebih lagi, Einstein dihitung bahwa riak perjalanan tepat gravitasi kecepatan cahaya. Jadi, dengan pendekatan baru ini, Einstein memecahkan konflik dengan Newton atas bagaimana perjalanan cepat gravitasi.
Einstein menyebut gambar baru gravitasi “Relativitas Umum,” dan dalam beberapa tahun Albert Einstein menjadi ternama.
Einstein seperti batu bintang pada zamannya. Dia adalah salah satu yang paling dikenal luas dan hidup tokoh dikenali. Dia dan mungkin Charlie Chaplin adalah raja memerintah media populer.
Orang-orang mengikuti pekerjaannya. Dan mereka mengantisipasi … karena hal indah yang telah dia lakukan dengan relativitas umum, ini membentuk kembali hukum gravitasi dari kepalanya … ada pikir dia bisa melakukannya lagi, dan mereka, kau tahu, orang ingin berada dalam pada itu.
Meskipun semua yang telah dicapai Einstein tidak puas. Dia segera memusatkan pada tujuan bahkan lebih besar, penyatuan gambar baru tentang gravitasi dengan gaya lain hanya dikenal pada saat itu, elektromagnetisme.
Sekarang elektromagnetisme adalah kekuatan yang telah bersatu itu sendiri hanya beberapa dekade sebelumnya. Pada pertengahan 1800-an, listrik dan magnet yang memicu minat para ilmuwan ‘. Kedua gaya tampak untuk berbagi hubungan aneh yang seperti Samuel Morse penemu adalah mengambil keuntungan dari dalam perangkat bermodel baru, seperti telegraf.
Sebuah pulsa listrik dikirim melalui kawat telegraf ke ribuan mil jauhnya magnet menghasilkan titik akrab dan strip dari kode Morse yang memungkinkan pesan yang akan dikirim di seluruh benua dalam sepersekian detik. Meskipun telegraf merupakan sensasi, ilmu dasar mengemudi itu tetap sesuatu yang misteri.
Tetapi untuk seorang ilmuwan Skotlandia bernama James Clark Maxwell, hubungan antara listrik dan magnet begitu jelas di alam yang menuntut unifikasi.
Jika Anda pernah berada di puncak gunung selama badai, Anda akan mendapatkan gagasan tentang bagaimana listrik dan magnet yang erat kaitannya. Ketika aliran arus partikel bermuatan listrik, seperti di petir, hal tersebut menciptakan medan magnet. Dan Anda dapat melihat bukti ini di kompas.
Terobsesi dengan hubungan ini, Skotlandia bertekad untuk menjelaskan hubungan antara listrik dan magnet dalam bahasa matematika. Casting cahaya baru pada subjek, Maxwell menyusun satu set dari empat persamaan matematika terpadu elegan bahwa listrik dan magnet dalam gaya tunggal yang disebut “elektromagnetisme.” Dan seperti Isaac Newton depannya, unifikasi Maxwell mengambil ilmu pengetahuan selangkah lebih dekat untuk retak kode dari alam semesta.
Itu benar-benar hal yang luar biasa, bahwa fenomena yang berbeda benar-benar terhubung dengan cara ini. Dan contoh lain dari fenomena beragam yang berasal dari sebuah blok bangunan tunggal yang mendasari atau prinsip dasar tunggal.
Einstein berpikir bahwa ini adalah salah satu momen kemenangan dari semua fisika dan dikagumi Maxwell sangat untuk apa yang telah dilakukannya.
Sekitar 50 tahun setelah Maxwell unified listrik dan magnet, Einstein yakin bahwa kalau dia bisa menyatukan teori baru tentang gravitasi dengan elektromagnetisme Maxwell, ia akan mampu merumuskan persamaan master yang bisa menjelaskan segala sesuatu, seluruh alam semesta.
Einstein jelas berpendapat bahwa alam semesta memiliki pola keseluruhan besar dan indah cara kerjanya.
Saat ini, ini tujuan dari teori string adalah: untuk menyatukan pemahaman kita tentang segala sesuatu dari kelahiran alam semesta ke galaksi berputar keagungan hanya dalam satu set prinsip, satu persamaan master. Newton telah menyatukan langit dan bumi dalam teori gravitasi. Maxwell telah bersatu listrik dan magnet. Einstein beralasan semua orang yang masih membangun “Teori Segalanya”-sebuah teori tunggal yang bisa mencakup semua hukum alam semesta-adalah untuk menggabungkan foto baru tentang gravitasi dengan elektromagnetisme.
Dia jelas memiliki motivasi. Mungkin salah satu dari mereka mungkin telah estetika memiliki, atau ini untuk mempermudah pencarian. Satu lagi mungkin hanya fakta fisik yang tampaknya seperti kecepatan gravitasi adalah sama dengan kecepatan cahaya. Jadi, jika mereka berdua pergi dengan kecepatan yang sama, maka mungkin itu indikasi dari beberapa simetri yang mendasarinya.
Tapi seperti Einstein mulai mencoba untuk menyatukan gravitasi dan elektromagnetisme ia akan menemukan bahwa perbedaan dalam kekuatan antara dua kekuatan ini akan lebih besar daripada persamaan mereka.
Mari kutunjukkan apa yang saya maksud. Kita cenderung berpikir bahwa gravitasi adalah kekuatan. Lagi pula, itu gaya yang, sekarang, adalah penahan saya untuk langkan ini. Tapi dibandingkan dengan elektromagnetisme, itu sebenarnya sangat lemah. Bahkan, ada tes kecil sederhana untuk menunjukkan ini. Bayangkan bahwa aku melompat dari gedung ini agak tinggi. Sebenarnya, kita tidak hanya membayangkannya. Mari kita lakukan. Anda akan melihat apa yang saya maksud.
Sekarang, tentu saja, aku benar-benar harus sudah diratakan. Tetapi pertanyaan penting adalah: apa yang membuat saya dari menabrak trotoar dan meluncur sampai ke pusat bumi? Yah, kedengarannya aneh, jawabannya adalah elektromagnetisme.
Segala sesuatu yang kita lihat, dari Anda dan saya untuk trotoar, terbuat dari potongan-potongan kecil materi yang disebut atom. Dan kulit terluar setiap atom memiliki muatan listrik negatif. Jadi, ketika atom saya bertabrakan dengan atom dalam semen ini muatan listrik saling tolak dengan kekuatan seperti itu hanya bagian kecil dari trotoar dapat menahan gravitasi seluruh bumi dan menghentikan saya dari jatuh. Bahkan gaya elektromagnetik adalah miliaran dan miliaran kali lebih kuat dari gravitasi.
Yang tampaknya sedikit aneh, karena gravitasi terus kaki kami ke tanah, itu terus terjadi bumi mengelilingi matahari. Namun, dalam kenyataannya, itu berhasil melakukan itu hanya karena bekerja pada konglomerat besar besar materi, kau tahu-kau, aku, bumi, matahari-tapi benar-benar pada tingkat atom individu, gravitasi adalah benar-benar sangat lemah kekuatan kecil.
Ini akan menjadi perjuangan berat bagi Einstein untuk menyatukan kedua kekuatan kekuatan yang sangat berbeda. Dan untuk membuat hal-hal buruk, hampir tidak ia menyapu mulai sebelum perubahan dalam dunia fisika akan meninggalkan di belakang.
Einstein telah mencapai begitu banyak dalam tahun-tahun sampai sekitar tahun 1920, bahwa ia alami diharapkan bahwa ia bisa terus dengan memainkan game teoretis yang sama dan terus mencapai hal-hal besar. Dan ia tidak bisa. Alam menyatakan dirinya sendiri dengan cara lain pada 1920-an dan 1930-an, dan trik tertentu dan alat-alat yang Einstein yang dimilikinya telah begitu sukses luar biasa, hanya tidak berlaku lagi.
Anda lihat, pada tahun 1920 sekelompok ilmuwan muda mencuri sorotan dari Einstein ketika mereka datang dengan cara yang aneh baru berpikir tentang fisika.
Visi mereka alam semesta itu begitu aneh, itu membuat fiksi ilmiah tampak jinak, dan ternyata pencarian Einstein untuk penyatuan di atas kepalanya. Dipimpin oleh fisikawan Denmark Niels Bohr, para ilmuwan telah mengungkap sebuah dunia yang sama sekali baru alam semesta.
Atom, lama dianggap sebagai unsur terkecil dari alam, ternyata terdiri dari partikel lebih kecil bahkan: inti sekarang-akrab dari proton dan neutron dikelilingi oleh elektron. Dan teori Einstein dan Maxwell tidak berguna di menjelaskan cara aneh bit-bit kecil dari materi berinteraksi satu sama lain di dalam atom.
Ada misteri besar tentang bagaimana ke account untuk semua ini, bagaimana menjelaskan apa yang terjadi pada inti sebagai atom mulai membongkar terpisah dengan cara yang berbeda. Dan teori-teori lama sama sekali tidak cukup untuk menjelaskan tugas mereka. Gravitasi tidak relevan. Hal itu terlalu lemah. Dan listrik dan magnet tidak cukup.
Tanpa teori untuk menjelaskan ini dunia baru yang aneh, para ilmuwan ini hilang di wilayah atom asing mencari apapun landmark dikenali.
Kemudian, pada akhir tahun 1920, semua itu berubah. Selama tahun-tahun, fisikawan mengembangkan teori baru yang disebut “mekanika kuantum,” dan ia dapat menggambarkan alam mikroskopis dengan sukses besar. Tapi ada satu hal: mekanika kuantum begitu radikal teori yang benar-benar hancur semua cara sebelumnya dalam memandang alam semesta.
Teori Einstein bahwa alam semesta ini teratur dan dapat diprediksi, tetapi Niels Bohr tidak setuju. Dia dan rekan-rekannya menyatakan bahwa pada skala atom dan partikel, dunia adalah permainan kesempatan. Pada tingkat atom atau kuantum, ketidakpastian aturan. Yang terbaik yang dapat Anda lakukan, menurut mekanika kuantum, adalah memprediksi peluang atau probabilitas dari satu hasil atau yang lain. Dan ide ini aneh membuka pintu ke foto baru meresahkan realitas.
Ini sangat meresahkan bahwa jika fitur aneh mekanika kuantum yang nyata dalam dunia kita sehari-hari, seperti mereka di sini di Café Quantum, Anda mungkin berpikir Anda akan kehilangan pikiran Anda.
Hukum di dunia kuantum sangat berbeda dari hukum-hukum yang kami digunakan untuk. pengalaman sehari-hari kami sangat berbeda dari apa yang akan Anda lihat di dunia kuantum. kuantum Dunia gila. Mungkin cara terbaik untuk menaruh itu: itu adalah dunia gila.
Selama hampir 80 tahun, mekanika kuantum telah berhasil mengklaim bahwa aneh dan aneh yang khas tentang bagaimana alam semesta kita benar-benar berperilaku pada skala yang sangat kecil. Pada skala kehidupan sehari-hari, kita tidak langsung mengalami keanehan mekanika kuantum. Tapi di sini di Café Quantum, besar, hal sehari-hari kadang-kadang bersikap seolah-olah mereka mikroskopis kecil. Dan tidak peduli berapa kali aku datang ke sini, sepertinya aku tidak pernah bisa digunakan untuk itu.
Aku akan memiliki jus jeruk, silakan.
Aku akan mencoba.
“Aku akan coba,” katanya. Anda lihat, mereka tidak digunakan untuk orang menempatkan perintah tertentu di Café Quantum, karena di sini semuanya sudah diatur oleh kebetulan. Sementara aku seperti jus jeruk, hanya ada kemungkinan tertentu yang saya benar-benar akan mendapatkan satu.
Dan tidak ada alasan untuk kecewa dengan salah satu hasil tertentu atau yang lain, karena mekanika kuantum menunjukkan bahwa setiap kemungkinan seperti mendapatkan jus kuning atau merah jus dapat benar-benar terjadi. Mereka hanya terjadi terjadi di alam semesta yang sejajar dengan kita, alam semesta yang tampaknya nyata untuk penduduk mereka sebagai alam semesta kita tampaknya kita.
Jika ada seribu kemungkinan, dan mekanika kuantum tidak bisa, dengan kepastian, mengatakan yang mana dari ribuan akan, maka semua ribu akan terjadi. Dan bahkan di alam semesta kita sendiri, mekanika kuantum mengatakan ada kemungkinan bahwa hal-hal yang biasanya kami anggap sebagai tidak mungkin benar-benar dapat terjadi. Sebagai contoh, ada kemungkinan bahwa partikel dapat melewati menembus dinding atau hambatan yang tampaknya tak tertembus kepada Anda atau saya. Bahkan ada kemungkinan bahwa aku bisa melewati sesuatu yang kokoh, seperti dinding. Sekarang, perhitungan kuantum lakukan menunjukkan bahwa probabilitas untuk terjadi di dunia sehari-hari sangat kecil bahwa aku harus terus berjalan ke dinding selama hampir seabad sebelum memiliki kesempatan yang masuk akal untuk berhasil. Tapi di sini, hal-hal seperti terjadi setiap waktu.
Anda harus belajar untuk meninggalkan asumsi-asumsi yang Anda miliki tentang dunia untuk memahami mekanika kuantum. Einstein tidak pernah kehilangan kepercayaan bahwa alam semesta berperilaku dengan cara tertentu dan dapat diprediksi. Gagasan bahwa semua bisa kita lakukan adalah menghitung kemungkinan bahwa hal-hal yang akan menjadi satu atau cara lain adalah sesuatu yang sangat ditentang Einstein.
Mekanika kuantum mengatakan bahwa Anda tidak dapat mengetahui dengan pasti hasil percobaan apapun, Anda hanya dapat menetapkan probabilitas tertentu hasil percobaan apapun. Dan ini, Einstein tidak menyukai intens. Dia sering mengatakan “Tuhan tidak melemparkan dadu.”
Namun, percobaan setelah percobaan menunjukkan Einstein salah dan bahwa mekanika kuantum benar-benar menggambarkan bagaimana dunia bekerja pada tingkat sub-atomik.

Mekanika kuantum adalah fantastis akurat. Tidak pernah ada prediksi mekanika kuantum yang bertentangan observasi, tidak pernah.
Pada tahun 1930-an, pencarian Einstein untuk penyatuan itu mengalami kesulitan, sedangkan mekanika kuantum sedang membuka rahasia atom. Para ilmuwan menemukan bahwa gravitasi dan elektromagnetisme tidak hanya kekuatan penguasa alam semesta. Menyelidiki struktur atom, mereka menemukan dua kekuatan lebih.
Satu, disebut “gaya nuklir kuat,” bertindak seperti lem super, memegang inti atom setiap bersama, mengikat proton neutron. Dan yang lainnya, yang disebut “gaya nuklir lemah,” memungkinkan neutron berubah menjadi proton, memancarkan radiasi dalam proses.
Pada tingkat kuantum, memaksa kami paling akrab dengan, gravitasi, benar-benar dibayangi oleh elektromagnetisme dan dua kekuatan baru.
Sekarang, kekuatan yang kuat dan lemah mungkin tampak jelas, tetapi di satu sisi paling tidak, kita semua sangat menyadari kekuatan mereka. Pukul 05:29 pada pagi hari 16 Juli 1945, kekuatan itu diturunkan dengan tindakan yang akan mengubah arah sejarah. Di tengah gurun, di New Mexico, di puncak menara baja sekitar seratus meter di atas puncak monumen ini, bom atom pertama meledak.
Itu hanya sekitar lima meter di seluruh, tetapi bom yang dikemas setara pukulan sekitar dua puluh ribu ton TNT. Dengan ledakan kuat, ilmuwan mengeluarkan gaya nuklir kuat, gaya yang membuat neutron dan proton erat direkatkan di dalam nukleus atom. Dengan melanggar ikatan lem itu dan membelah atom terpisah, luas, jumlah yang benar-benar luar biasa energi destruktif dibebaskan.
Kami masih bisa mendeteksi sisa-sisa ledakan yang melalui kekuatan nuklir lainnya, gaya nuklir lemah, karena itu bertanggung jawab untuk radioaktivitas. Dan hari ini, lebih dari 50 tahun kemudian, tingkat radiasi di sini masih sekitar 10 kali lebih tinggi dari biasanya.
Jadi, meskipun dibandingkan dengan elektromagnetisme dan gravitasi kekuatan nuklir bertindak atas skala yang sangat kecil, dampaknya terhadap kehidupan sehari-hari adalah setiap bit sebagai mendalam.
Mekanika kuantum mengatakan kepada kita bagaimana semua kekuatan alam bekerja dalam dunia mikroskopis kecuali gaya gravitasi. Sama sekali tidak ada yang bisa mengetahui bagaimana gravitasi beroperasi ketika Anda turun ke ukuran atom dan partikel sub-atomik. Artinya, tidak ada yang bisa menemukan cara untuk menempatkan relativitas umum dan mekanika kuantum bersama menjadi satu paket.
Selama beberapa dekade, setiap upaya untuk menggambarkan gaya gravitasi dalam bahasa yang sama sebagai bahasa-lain kekuatan dari mekanika kuantum-telah bertemu dengan bencana.
Ini sangat ironis karena itu adalah kekuatan pertama yang benar-benar dipahami dengan cara kuantitatif yang layak, tapi, tapi, tetapi masih tetap memisahkan diri dan sangat berbeda dari, dari yang lain.
Hukum alam yang seharusnya berlaku di mana-mana. Jadi, jika hukum Einstein yang seharusnya untuk menerapkan mana-mana, dan hukum-hukum mekanika kuantum yang seharusnya berlaku di mana-mana, baik Anda tidak bisa memiliki dua everywheres terpisah.
Pada 1933, setelah melarikan diri Nazi Jerman, Einstein menetap di Princeton, New Jersey. Bekerja dalam kesendirian, ia keras kepala melanjutkan pencarian ia mulai lebih dari satu dekade sebelumnya, untuk menyatukan gravitasi dan elektromagnetisme. Setiap beberapa tahun, judul muncul, Einstein menyatakan berada di ambang kesuksesan. Tapi sebagian besar rekan-rekannya percaya pencariannya adalah sesat dan bahwa hari-harinya terbaik sudah di belakangnya.
Einstein, di tahun-tahun kemudian, masuk agak terlepas dari pekerjaan pada umumnya dan fisika, dan berhenti membaca tulisan orang. Aku bahkan tidak berpikir ia tahu ada sesuatu seperti gaya nuklir lemah. Dia tidak memperhatikan hal-hal itu. Dia terus bekerja pada masalah yang sama bahwa ia mulai bekerja sebagai seorang pria muda.
Ketika komunitas fisikawan teoritis mulai penyelidikan atom, Einstein sangat pasti akan pergi keluar dari gambar. Dia, dalam arti tertentu, memilih untuk tidak melihat fisika berasal dari percobaan ini. Itu berarti bahwa hukum mekanika kuantum tidak memainkan peran dalam semacam tentang penyelidikan lebih lanjut. Dia dianggap tokoh, loyo tua simpatik yang memimpin revolusi sebelumnya tapi entah jatuh dari itu.
Hal ini seolah-olah seorang jenderal yang ahli kavaleri kuda, yang telah mencapai hal-hal besar sebagai komandan pada awal Perang Dunia Pertama, akan mencoba untuk membawa mount kavaleri berperan terhadap parit barbwire dan senjata mesin dari sisi lain .
Albert Einstein meninggal pada tanggal 18 April 1955. Dan selama bertahun-tahun tampaknya mimpi Einstein menyatukan kekuatan dalam sebuah teori tunggal mati dengan dia.
Jadi pencarian untuk penyatuan menjadi terpencil fisika. Pada saat kematian Einstein di 50-an, hampir tidak ada fisikawan serius terlibat dalam pencarian untuk unifikasi.
SISI KANAN Pada tahun-tahun sejak, fisika dibagi menjadi dua kubu yang berbeda: salah satu yang menggunakan relativitas umum untuk mempelajari benda-benda besar dan berat, hal-hal seperti bintang, galaksi dan alam semesta secara keseluruhan …
KIRI SISI … dan lain yang menggunakan mekanika kuantum untuk mempelajari terkecil dari benda, seperti atom dan partikel. Semacam ini telah menjadi seperti memiliki dua keluarga yang tidak bisa akur dan tidak pernah berbicara satu sama lain …
SISI KANAN … tinggal di bawah satu atap.
KIRI SISI ada sepertinya tidak ada cara untuk menggabungkan mekanika kuantum …
SISI KANAN … dan relativitas umum dalam suatu teori tunggal yang dapat menggambarkan alam semesta pada semua skala.
Sekarang, meskipun ini, kami telah membuat kemajuan luar biasa dalam memahami alam semesta. Tapi ada menangkap: ada alam aneh kosmos yang tidak akan pernah sepenuhnya dimengerti sampai kita menemukan sebuah teori terpadu.
Dan tempat ini lebih jelas daripada di kedalaman lubang hitam. Sebuah astronom Jerman nama Karl Schwarzschild pertama kali diajukan apa yang sekarang disebut lubang hitam tahun 1916. Sementara ditempatkan di garis depan dalam Perang Dunia I, ia memecahkan persamaan relativitas umum Einstein dengan cara yang baru dan membingungkan. Antara perhitungan dari lintasan artileri, Schwarzschild menemukan bahwa sejumlah besar massa, seperti sebuah bintang yang sangat padat, terkonsentrasi di area kecil, akan lungsin struktur ruang-waktu sehingga parah bahwa tidak ada, bahkan cahaya, dapat lolos nya gravitasi menarik.
Selama beberapa dekade, fisikawan yang skeptis bahwa perhitungan Schwarzschild itu adalah sesuatu yang lebih dari teori. Tapi hari ini teleskop satelit menyelidik jauh ke dalam ruang yang menemukan daerah dengan daya tarik gravitasi yang sangat besar bahwa kebanyakan ilmuwan percaya adalah lubang hitam. Schwarzschild teori sekarang tampaknya menjadi kenyataan.
Mekanika kuantum benar-benar berfungsi dengan baik untuk hal-hal kecil, dan relativitas umum benar-benar berfungsi baik untuk bintang-bintang dan galaksi, tapi atom, hal-hal kecil, dan galaksi, mereka bagian dari alam semesta yang sama. Jadi harus ada beberapa deskripsi yang berlaku untuk semuanya. Jadi kita tidak bisa memiliki satu penjelasan untuk atom dan satu untuk bintang.
Sekarang, dengan teori string, kita berpikir kita mungkin menemukan cara untuk menyatukan teori kita tentang besar dan teori kita dari kecil dan memahami alam semesta pada semua skala dan semua tempat. Alih-alih banyak partikel kecil, teori string menyatakan bahwa segala sesuatu di alam semesta, semua kekuatan dan semua materi yang terbuat dari satu bahan tunggal, helai bergetar kecil energi yang dikenal sebagai string.
Sebuah string dapat menggoyangkan dalam berbagai cara, sedangkan, tentu saja, titik tidak bisa. Dan cara yang berbeda di mana menggoyangkan string mewakili berbagai jenis partikel dasar.
Jadi memiliki kekuatan luar biasa unifikasi, hal itu menyatukan pemahaman kita dari semua jenis partikel.
Jadi kesatuan kekuatan yang berbeda dan partikel dicapai karena mereka semua berasal dari berbagai macam getaran dari string dasar yang sama.
Itu ide sederhana dengan konsekuensi jauh.
Apa teori string itu tidak mengulurkan janji bahwa, “Dengar, kita benar-benar dapat memahami pertanyaan-pertanyaan yang Anda bahkan mungkin tidak berpikir adalah pertanyaan ilmiah: pertanyaan tentang bagaimana alam semesta dimulai, mengapa alam semesta adalah cara dia terletak di paling mendasar tingkat. ” Gagasan bahwa suatu teori ilmiah yang sudah kita miliki di tangan kita bisa menjawab pertanyaan-pertanyaan yang paling mendasar adalah sangat menggoda.
Tapi ini teori baru menggoda juga kontroversial. Strings, jika ada, sangat kecil, ada sedikit harapan untuk bisa melihat satu.
String dan teoretisi teori string tidak memiliki masalah yang sebenarnya.

Jika teori string gagal untuk memberikan prediksi diuji, maka tak harus percaya. Di sisi lain, ada semacam keanggunan ke hal-hal ini, dan mengingat sejarah bagaimana teori fisika telah berkembang sejauh ini, ia benar-benar dipikirkan bahwa beberapa kalau tidak semua ide-ide ini akan berubah menjadi benar.
Saya pikir, seratus tahun dari sekarang, masa khusus ini, ketika sebagian besar fisikawan teoretis paling cemerlang muda bekerja pada teori string, akan dikenang sebagai usia heroik ketika teoretikus mencoba dan berhasil mengembangkan teori terpadu dari semua fenomena alam. Di sisi lain, mungkin akan dikenang sebagai kegagalan tragis.

Pemahaman kita tentang alam semesta telah datang dengan cara yang sangat panjang selama tiga abad terakhir. Harap diingat. Isaac Newton, yang mungkin merupakan ilmuwan terbesar sepanjang masa, pernah berkata, “Aku telah seperti anak laki-laki bermain di pantai laut, mengalihkan diri sekarang dan kemudian menemukan kerikil halus atau shell lebih cantik dari biasanya, sementara samudera besar kebenaran ada di depan saya, semua yang belum ditemukan. ”
Namun, dua ratus lima puluh tahun kemudian, Albert Einstein, yang adalah penerus sejati Newton, bisa serius menyarankan bahwa samudra luas, semua hukum alam, mungkin berkurang menjadi ide-ide dasar beberapa diungkapkan oleh segelintir simbol matematika .

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s


%d bloggers like this: