ควอนตัมเต้นรำที่จุดบรรจบของวิทยาศาสตร์และวัฒนธรรม

ควอนตัมเต้นรำที่จุดบรรจบของวิทยาศาสตร์และวัฒนธรรม

ฉันรู้สึกทึ่งกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างวิทยาศาสตร์และวัฒนธรรม ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้ฉันมา ซึ่งจัดการแสดง  รอบปฐมทัศน์ของงานเต้นรำ ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งเคยเปิดตัวครั้งแรกในที่ที่มันถูกสร้างขึ้นที่เซิร์น งานจัดขึ้นในพื้นที่กล่องดำที่เรียบง่าย โดยผู้ชมจะนั่งรอบพื้นสี่เหลี่ยมสามแถวโดยไม่มีทางเดิน แต่เป็นกล่องสีดำสุดหรูพร้อมที่นั่งหรูหราหุ้มด้วยโลหะเงาสีน้ำเงินและทอง ไฟอุตสาหกรรมสี่ดวงถูกห้อยลงมา

จากเพดาน

ด้วยสายยาว ไฟหรี่ลง เมื่อพวกเขากลับเข้ามา นักเต้น 6 คนจับคู่กันเป็นคู่ๆ กระตุกและกระตุกราวกับว่าถูกกระแทกโดยกองกำลังแบบบราวเนียน ไฟเหนือศีรษะเริ่มเคลื่อนที่เป็นวงกลมช้าๆ เงียบๆ ทำให้ดูเหมือนเวทีกำลังเคลื่อนไหว ความสมมาตรปรากฏขึ้นในบางอิริยาบถของนักเต้น ส่งผ่านจากคู่หนึ่ง

ไปยังอีกคู่หนึ่ง ขณะที่ดนตรีสลับกัน เสียงแตก กังวาน และฟังดูเหมือนหยุดนิ่ง นักเต้นหยุดจับคู่และเริ่มเคลื่อนไหวเหมือนพลาสม่า จนถึงจุดหนึ่งพวกเขารวมตัวกันเพื่อสร้างทรงกลมด้วยมือของพวกเขา การเคลื่อนไหวของพวกเขากำลังสร้างวัตถุซึ่งการเคลื่อนไหวเริ่มสร้างรูปร่างของพวกเขาเอง 

ตอนนี้ไฟเหนือศีรษะทั้งสี่ดวงเริ่มเคลื่อนที่อย่างอิสระ ทำให้รอยแยกของแสงรวมและรวมเข้าด้วยกันอีกครั้งทั่วทั้งแดนเซอร์และฟลอร์ และทันใดนั้นฉันก็นึกขึ้นได้ว่าระบบไฟแบบนี้ก็เป็นส่วนหนึ่งของการแสดงเช่นกัน (ฉันไม่ได้อ่านโปรแกรมอย่างละเอียดมาก่อน) การเคลื่อนไหวของนักเต้นและแสงไฟก็ช้า

ลงจนหยุดลง แสงหายไป อาบกล่องดำอีกครั้งในความมืด ฉันคิดว่าการรวมตัวของการเคลื่อนไหวที่เหมือนคลื่นของนักเต้นที่มีรูปร่างเหมือนอนุภาคได้สร้างงานศิลปะทั้งหมด เอกอัครราชทูตสวิตเซอร์แลนด์และกงสุลใหญ่ประจำนครนิวยอร์ก กล่าวเปิดงานต้อนรับในภายหลังโดยอ้างถึงผลงานชิ้นนี้

ว่าเป็นผลมาจาก “การปะทะกันเชิงสร้างสรรค์” ระหว่างศิลปะและวิทยาศาสตร์ ผู้ออกแบบระบบแสงจลน์ศาสตร์ รูปร่างหน้าตาของเขา  สูง, โกนหัว, เครายาวสลวย  เป็นชื่อที่ยากจะลืมเลือน เขาเคยไปที่ CERN ด้วย และผมถามเขาว่า สภาพแวดล้อมในห้องปฏิบัติการมีส่วนหล่อหลอมการทำงานอย่างไร 

“การแทรกแซง” 

เขากล่าว “ฉันคิดมากเกี่ยวกับวิธีที่แสงโต้ตอบกับตัวเองเพื่อสร้างรูปแบบต่างๆ ความโกลาหลเช่นกัน วิธีที่รูปแบบสามารถเปลี่ยนไปสู่ความโกลาหลอย่างช้าๆ แต่เรายังคงแสวงหารูปแบบในความโกลาหล

 อยู่ในช่วงเริ่มต้นอาชีพของพวกเขา “ฉันรู้สึกว่าธรรมชาติต้องตั้งใจให้เราศึกษาทฤษฎีสตริง 

เพราะฉันไม่อยากเชื่อเลยว่ามนุษย์บังเอิญไปเจอบางสิ่งที่ร่ำรวยขนาดนี้” “หนึ่งในความกังวลที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่เราเผชิญคือทฤษฎีนี้อาจกลายเป็นเรื่องยากเกินกว่าจะเข้าใจได้” การอุทธรณ์ที่ไม่อาจต้านทานได้ในบางแง่ ทฤษฎีสตริงดูเหมือนเป็นเหยื่อของความสำเร็จของตัวเอง มันไม่ได้พยายามที่จะเชื่อมโยง

สองเสาหลักแห่งฟิสิกส์สมัยใหม่  กลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์  ในขณะเดียวกันก็รวมแรงโน้มถ่วงเข้ากับแรงพื้นฐานอื่น ๆ อีกสามแรงในธรรมชาติ: แม่เหล็กไฟฟ้า แรงที่แรงและแรงที่อ่อน แต่ทฤษฎีสตริงเริ่มต้นขึ้นในปี 1970 เมื่อนักฟิสิกส์อนุภาคตระหนักว่าแบบจำลอง

เช่น ค่าคงที่โครงสร้างละเอียด ผลที่ตามมาคือ กราวิตอนซึ่งเกิดจากการหาปริมาณเมตริกอวกาศ-เวลาในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป นำไปสู่การโต้ตอบแบบจุดที่มีความน่าจะเป็นเป็นอนันต์ ทฤษฎีสตริงได้รับสิ่งนี้โดยการแทนที่เส้นทาง 1 มิติที่ติดตามโดยอนุภาคคล้ายจุดในอวกาศ-เวลาด้วยพื้นผิว 2 มิติ

ที่ลากออกไปด้วยสตริง เป็นผลให้ปฏิสัมพันธ์พื้นฐานทั้งหมดสามารถอธิบายทอพอโลยีในแง่ของการแยก “แผ่นโลก” แบบ 2 มิติและเชื่อมต่อกันใหม่ในปริภูมิ-เวลา ความน่าจะเป็นที่การโต้ตอบดังกล่าวเกิดขึ้นนั้นถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์เดียว  ความตึงของสตริง  และความแตกต่างระยะสั้นไม่เคยเกิดขึ้น 

“ทฤษฎีสตริงเติบโตขึ้นเมื่อผลรวมของอะนาล็อกของไดอะแกรมไฟน์แมนในแบบ 2 มิติ” กล่าวแห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในสหราชอาณาจักร “แต่การหากฎของทฤษฎีการก่อกวน 2 มิติเป็นเพียงจุดเริ่มต้นของปัญหาเท่านั้น”ทั้งนี้เนื่องจากทฤษฎีการก่อกวนจะใช้ได้ผลก็ต่อเมื่อกาล-อวกาศมีคุณสมบัติ

ค่อนข้างเป็น

อย่างอื่น ซึ่งหนึ่งในนั้นคือสมมาตรยิ่งยวด ในขณะที่สายในทฤษฎีแฮดรอนิกเริ่มต้นเป็นแบบโบโซนิก (เช่น การสั่นสะเทือนของพวกมันสอดคล้องกับอนุภาค เช่น โฟตอนที่มีค่าเป็นจำนวนเต็มของการหมุนในหน่วยของค่าคงที่ของพลังค์) โลกส่วนใหญ่ประกอบด้วยเฟอร์มิออน ซึ่งเป็นอนุภาค 

เช่น อิเล็กตรอนและโปรตอน ซึ่ง มีการหมุนจำนวนเต็มครึ่ง ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1970 และคนอื่นๆ ตระหนักว่าวิธีเดียวที่ทฤษฎีสตริงสามารถรองรับเฟอร์มิออนได้ก็คือหากการสั่นของสตริงโบโซนิกทุกครั้งมีเฟอร์มิโอนิกที่สมมาตรยิ่งยวด ซึ่งสอดคล้องกับอนุภาคที่มีมวลเท่ากันทุกประการ (และในทางกลับกัน) 

ความต้องการอื่น ๆ ที่ทฤษฎีสตริงวางไว้ในปริภูมิ-เวลาคือจำนวนมิติที่ดูเหมือนไร้สาระ ตัวอย่างเช่น ทฤษฎีโบโซนิกดั้งเดิม เคารพเฉพาะความไม่แปรเปลี่ยนของลอเรนซ์ ซึ่งเป็นสมมาตรที่สังเกตได้ของปริภูมิ-เวลา ซึ่งระบุว่าไม่มีทิศทางที่ต้องการในอวกาศ หากกำหนดขึ้นใน 26 มิติ  

ต้องการมิติที่เจียมเนื้อเจียมตัวมากกว่า 10 มิติ: เก้าพื้นที่และหนึ่งเวลา แต่เพื่ออธิบายข้อเท็จจริงที่ว่ามิติเชิงพื้นที่มีเพียง 3 มิติ นักทฤษฎีสตริงจึงต้องหาวิธีจัดการกับมิติเพิ่มเติมอีก 6 มิติ ซึ่งมักจะทำได้โดยการ “ทำให้มิติพิเศษ” มีขนาดที่เล็กลง “การเรียกมิติพิเศษนั้นเป็นการเรียกชื่อผิดในแง่หนึ่ง 

เพราะทุกอย่างมีความละเอียดในระดับพลังค์ [สตริง]” กรีนกล่าว “เนื่องจากพวกมันถูกกำหนดโดยกลไกทางควอนตัม พวกมันจึงควรถูกมองว่าเป็นโครงสร้างอวกาศ-เวลาภายในบางประเภท” อันที่จริง แม้ว่างานของนักทฤษฎีสตริงจะง่ายกว่ามากหากเอกภพเป็นแบบ 10 มิติ ไม่ใช่ 4 มิติ 

แนะนำ ufaslot888g