Lisa Randall forteller meg at hun kan ha en anelse om det neste store mysteriet i kosmologi.
Relatert innhold
- Åpning merkelige portaler i fysikk
Vi spiser lunsj på en restaurant på Charles Hotel, ikke langt fra Harvard, hvor hun underviser i teoretisk fysikk, med spesialiteter innen partikkelfysikk, strengteori, matematikk, astrofysikk og kosmologi. Randall, en slank kvinne, nå 50, minner en om en yngre Joan Didion - lysår med bevissthet bak øynene.
Hun er en stjerneprofessor av stjernene, en kosmologisk kjendis, og bare delvis fordi hun er den første kvinnelige teoretiske fysikeren som var fast ved Harvard. Det var virkelig hennes formodning på slutten av 90-tallet om strengteoriens “ekstra dimensjoner” som fikk henne fremtredende på feltet. Hun fikk mer oppmerksomhet for sin forklaring av Higgs boson-søken, og for sine påfølgende forfattere som forsøkte å forklare resten av oss hva hun gjør og hvor spennende det er å gjøre det, sist Knocking on Heaven's Door .
Og nå tror hun at hun og hennes Harvard-fysikkolleger har funnet noe nytt. Det hun er spent på er “mørk materie”, som sammen med “mørk energi” utgjør det store flertallet av det kjente universet. Det nåværende estimatet er at 70 prosent av universet er mørk energi og 26 prosent mørk materie. Noe som tilsvarer 96 prosent. Det betyr at det vi ser og vet, legger opp til snaue 4 prosent.
Fire prosent! De usynlige 96 prosentene holder tilsynelatende universet i gravitasjonsbalanse, og forhindrer at det kollapser på seg selv eller sprer seg ut i virtuell intet. Men vi vet nesten ingenting annet om det. Problemet har vært at de mørke tingene ikke ser ut til å samhandle med de 4 prosentene vi kjenner på en slik måte som gir oss en pekepinn på dens natur.
Men Randall tror hun kan ha funnet en ledetråd. Dagen før vi møttes holdt hun foredrag på en American Association for the Advancement of Science-konferanse i Boston, hvor hun kunngjorde at hun kan ha funnet bevis for samspillet mellom mørk materie og vår sak. En potensiell oppsiktsvekkende utvikling for kosmologer som nettopp legger ut i den ukjente enormheten i mørke materieuniverset.
Det begynte, forteller hun meg, fordi "det var et signal om at jeg ville forstå."
“Et signal fra det ytre rom?” Spurte jeg henne.
"Et signal fra en satellitt som kunne se inn i sentrum av en galakse." Langt, langt borte, nær hjertet av Melkeveien, kunne to uendelig små mørkstoffpartikler ha kollidert og "utslettet" hverandre. Men i stedet for å ikke etterlate spor, reiste signaler om utslettelsen over den enorme plassen som ble oppdaget av den jordomløpende Fermi-satellitten. Hvis disse signalene blir validert, sier Randall, kan de være et bevis på interaksjoner mellom mørk materie - kanskje de første leselige fingeravtrykkene av mørk materie som ble plukket opp i vårt ydmyke rike på 4 prosent.
"Jeg vet godt at signalet kan være falskt, " sier hun, men det som er viktig "er prosessen med å prøve å lage en modell som spår det. Jeg vurderte en modell der det var interaksjoner for den mørke saken og så innså at dette faktisk er et helt annet scenario som er interessant i seg selv, og som faktisk fungerer bedre og kan føre til avkjøling av en komponent av mørk materie, noe som vil gjøre at den kollapser på disken slik baryoner gjør. ”
På dette tidspunktet, hvor "baryonene kollapser inn i disken", er jeg helt tapt, men "det viktige, " fortsetter hun, "er at det bare er et scenario som merkelig nok ingen har vurdert. Folk tenkte på at mørk materie skulle samhandle - men å ha all den mørke materien i samspill. Og [i denne modellen] er det veldig begrenset. ”Det er et uendelig stykke av de 96 prosentene som tegner for å samhandle med våre fattige, ynkelige 4 prosent.
Reporteren i meg føler plutselig at dette kan være et stort øse, et kosmisk øse - bare i går kan gardinen ha blitt løftet på store deler av de 96 prosentene av universet vi har vært uklare om. Men frafallet i matteprogrammet i meg fortviler over å virkelig forstå det hun forteller meg.
Heldigvis viser hun meg en kopi av notatene sine til sin AAAS-foredrag, med tittelen “Hva er mørk materie?” Selv om det etterlater mange ting uklare for meg, gir det en god følelse av stemmen hennes når hun snakker med sine jevnaldrende - forsiktig, men noen ganger sprudlende .
Her er noen eksempler:
—Det er ikke mørkt — det er effektivt gjennomsiktig!
—Håper å se det basert på at det er litt ugjennomsiktig.
—Talt i dag ... alternativer til standard WIMP-paradigme.
WIMP, forteller Randall, står for “Svakt interaktive massive partikler”, det dominerende paradigmet om mørk materie til dette punktet.
—Hvorfor skal alt være som vår sak?
—Det som er mystisk er at energi lagret i mørk materie og vanlig materie er så lik.
—Eksperimentelle lyktestolper: LHC.
(LHC er Large Hadron Collider, den multibillion-dollar partikkelakseleratoren ved den sveitsiske grensen som fant bevis på en Higgs-partikkel - eller "noe mer forseggjort", som hun sier i den nye forordet til Heaven's Door, siden hun mener at det er noen tvetydigheter i beviset om at Big Discovery faktisk var en Higgs-partikkel. LHC er nå i butikken, for å si det slik at de blir utstyrt for å produsere enda mer forbløffende energikollisjoner av partikler, som hun fortalte meg, kan oppdage flere avvik som indikere noe om mørk materie.
—Venter på høyere energi, mer intensitet.
(Er vi ikke alle?)
—Vet ikke ennå om denne lyktestolpen i riktig region.
(Betydning ikke Sveits, men super-subatomisk uendelig.)
Nå er signalet hennes:
—Dark materie-partikkel treffer en annen mørk materie-partikkel og ødelegger.
—Annihilation produserer standardmodell [allerede oppdaget 4 prosent type] partikler.
—Ikke mørkt!
Etter det er det en side med nesten tommer høye bokstaver:
—Dette endrer alt!
Hun avslutter med disse skiftende linjene:
—Jeg vet hva alle vil vite, når får vi se mørk materie.
—Svar kan være før - eller senere - enn vi tror!
Det virker ganske sikkert at når det skjer, hvis det skjer når som helst snart, vil Lisa Randall være blant de første som får vite det.
(Nyere rapporter som dukker opp siden foredraget vårt antyder andre mulige observasjoner av mørk materie, men Randall mener hennes delvise interaksjonsscenario fremdeles er viktig.)
***
Selv om Randalls arbeid tar tankene sine ut i det ytre rom, er det et spørsmål om en annen dimensjon, indre rom, som hun gir det mest forseggjorte svaret på under lunsjen vår. Motivet kommer opp nær slutten, mens hun spyr gaffelrester av blåbærskomakeren min. Jeg spør henne om menneskelig bevissthet - den mørke saken i oss - nemlig om hun har tenkt tankene / hjernen spørsmålet: Er sinnet produkt av hjernen, alle tankene våre nevrokjemisk bestemt (som "materialistene" sier), eller er sinnet ikke en slave av den fysiske hjernen, på en eller annen måte i stand til fri vilje (som "dualistene" tror)? Eller kan vi aldri svare på det spørsmålet? Filosofen Colin McGinn kaller seg en “Mysterian” som en hyllest til 60-tallets ett-hit-wonderband (“96 Tears”) Question Mark & The Mysterians fordi han tror vår bevissthet aldri kan være i stand til å forstå mysteriet om sin egen natur .
Randall ser ut til å ta McGinns argument som en utfordring: ”For det første tror jeg det alltid er en feil å si 'aldri', fordi vi sannsynligvis kan forstå mye mer om det selv om vi ikke til slutt forstår det. For det andre har vi ikke prøvd å svare på dette spørsmålet på veldig lenge. Vi forstår mange ting nå som vi ikke forsto før. Og det er fryktelig vanskelig, fordi vi ikke en gang vet hva vi mener med bevissthet. ”
Det Randall snakker om når hun snakker om bevissthet er et kontinuum.
"Jeg tror en feil vi ofte gjør er at vi tenker på det som en binær ting, som om vi enten er bevisste eller ikke bevisste. Jeg tror det er et spekter av bevissthet, og jeg synes det er interessant å studere det - forskjellen mellom en plante og en hund, forskjellen mellom en hund og en baby, mellom en baby og et litt eldre menneske ... Jeg tror det er slags et kontinuum. ”Når hun ser på det på den måten, sier hun, “ ville det være en god start. ”
"Jeg vil gjerne se at du tar det på deg, " sier jeg.
"Ja, kanskje tar jeg det videre, " svarer hun og ler - neste etter å ha løst spørsmålet om de 96 prosentene av universet vi ikke vet om.
Hennes forestilling om et kontinuum av bevissthet minner meg om en observasjon fra den store shakespeariske regissøren Peter Brook. "Å si at noen er i live er ikke nok, " sa Brook. "Du kan være en prosent i live, du kan være tjue prosent i live. Med Shakespeare har man noe veldig ekstraordinært - en mann som ikke bare er hundre prosent i live, men kanskje tusen, til og med ti tusen, en million prosent i live. ”
Dette er hva vi synes er så fascinerende, så imponerende for kosmologer, astrofysikere, matematiske genier. Hvor mye mer levende for tilværelsens natur - til de enorme rommene med ekstra dimensjoner - ser det ut til å være. Hvordan må det være? Spennende, skremmende, kanskje isolerende siden det er så få mennesker på jorden som kan forstå det, mye mindre deler det.
Jeg spør Randall om spørsmålet om hvordan inspirasjon figurerer i hennes arbeid. Hun har sitert den store russiske poeten Pushkin: “Inspirasjon er nødvendig i geometri like mye som i poesi.” Inspirasjonen til hennes karriereoppnående forestilling om “ekstra dimensjoner, ” forteller hun meg, kom på en tur hun gikk over gammel steinbuket bro over Charles-elven.
“Har du ideen om ekstra dimensjoner på den broen?” Spør jeg henne.
Hun nekter å forkaste anekdoten - det er allerede mange berømte eureka-øyeblikkshistorier i fysikkens annaler - og sier bare: "Vel, det var en innsikt, " hvor hun uttaler det siste ordet på en selvdempende måte. En innsikt betyr ikke nødvendigvis en ny sannhet. Noen ganger er det bare en ny måte å se på ting på. "Mye av tiden når vi jobber, er vi [innendørs], setter sammen formler, og noen ganger tenker du ikke på det som den verdenen du lever i." Ta den turen, sier hun, "Det var bare morsomt å tenke at det kanskje er disse ekstra dimensjonene."
Ekstra dimensjoner som betyr matematiske riker utover de tre (eller fire hvis du teller tid - og du burde) vi er kjent med. Strengteori teller nå opp til minst 11 dimensjoner. Underveis, etter hvert som det ble mer sammensatt, er det blitt mer kontroversielt. Faktisk, i en av de sjeldne følelsene hennes i løpet av lunsjen vår, fortalte Randall at hun var "lei av at folk spurte om hva Lee Smolin sier" om strengteori. Smolin er en respektert hvis kontrar teoretisk fysiker som hevder strengteorier har gått for langt i å bygge slott i luften. Randall beskytter sine ekstra dimensjoner.
Til tross for sin hengivenhet til sitaten fra Pushkin, forteller hun meg at hun ikke liker å tenke på arbeidet sitt som rent avfyrt av “inspirasjon.” Hun kaller den “top-down” -tenkningen - å komme med et høyt konsept først og deretter prøve å finne strukturer for å støtte det. Hun foretrekker bottom-up tenking. Faktisk beskriver hun metoden sin, med litt ydmykhet, som bare “puzzle puzzle” og finner den beste metaforen for det i hennes favorittidrett, fjellklatring.
“Du er utenfor. Det er vakkert, sier hun, "Det er fokusert på et interessant problem ... og du reiser deg et sted." Å finne ut hvilken vei opp en fjellklippe vil være fruktbar og som vil føre til en død, eller farefull slutt - og så gjør du det. Med alle risikoer og farer som det innebærer. (Hun hadde et "dårlig fall" -klatring i Hellas for ikke lenge siden, sier hun.) Hun tar den samme trinnvise tilnærmingen i arbeidet sitt. Som et resultat, er hun mindre enn forelsket av romantiske vitenskapelige verdensbetegnelser som "skjønnhet" og "eleganse." "Jeg tror ikke når det gjelder 'sannhet er skjønnhet' eller 'skjønnhet er sannhet', " sier hun. “Jeg foretrekker det som fungerer, ikke så elegant som økonomisk” - hvis ikke den korteste avstanden mellom to punkter er den enkleste måten å komme dit på.
Selv for en utenforstående er det tydelig at Randall ikke bare gjør viktig vitenskap, men at hun også gjør noe veldig modig i vitenskapskulturen. I praten tar hun på seg verdens største mysterium og forteller det for det meste mannlige vitenskapelige samfunnet, som hadde favorisert WIMP-modellen, at de kan være på vei. Man må unngå tendensen til å tenke på det som Nancy Drew kontra Hardy Boys.
Du visste at vi på et tidspunkt måtte snakke om kjønn, ikke sant?
Harvard var bakken null for kjønns-og-vitenskapskrigene for flere år siden da Larry Summers, daværende president for universitetet, kom med antydning om at grunnen til at det er så få kvinner i toppen av matte- og naturvitenskapelige yrker, kan være at kvinner er bare ikke like egnet for naturfag og matematikk. Med implikasjonen at det ikke var kulturell kondisjonering, men genetisk hjernekabling.
"Du har sikkert svart på dette spørsmålet en million ganger, " sier jeg til Randall, "men la meg spørre deg på en annen måte: ikke om kvinner er bedre eller dårligere, men om det er en forskjell i måten kvinner oppfatter vitenskapelige spørsmål. ”
"Det jeg vil si er at kvinner antagelig blir behandlet på en annen måte, " sier hun, "noe som betyr at jeg tror du blir kritisert mer, du må lytte litt mer, du må rettferdiggjøre deg selv. Så jeg tror det er måter du sannsynligvis må jobbe hardere. Jeg kan være en god lytter. Jeg kan stille de riktige spørsmålene mye av tiden. Ofte ikke å være helt hjemme, du ser ting litt annerledes.
“Det kan være en god ting og en dårlig ting, ikke sant? Du ser ting som når utlendinger kommer til et nytt land, ser ting litt annerledes. ”
Hør signalforeldre ikke ...
"Og du vet, jeg vokste opp ganske mye i den samme verdenen, gikk ganske mye i de samme klassene [som mannlige jevnaldrende], men du har en litt annen opplevelse ..."
Fokuset på vitenskap er feilplassert, sier hun, i kjønnsdiskusjonen. "Det er en del av et større spørsmål om kvinner i samfunnet, og jeg tror [fokus på vitenskap] er som å prøve å løse problemet med et døende tre ved å se på en liten bittelitt rot et eller annet sted."
***
Fra universets ender til slutten av universet: Jeg snakket med Randall og husket Woody Allen i Stardust Memories som beklaget en rapport om at universet vil ende når alle saker "forfaller" etter billioner av år. Hans dystre implikasjon - et som fortsatt er et samtidsdebattstema blant fysikere og filosofer - var at kosmos ikke har noe endelig formål, ingen "teleologi", og så hva er poenget med alt vi prøver å skape varig mening når ingenting varer. Munter, nei?
Jeg var glad for at jeg hadde muligheten til å spørre en av verdens ledende kosmologer om hennes syn på alt dette: “Hvordan tror du universet vil ende?” Spurte jeg henne.
"Gitt energiene vi kjenner, og saken vi vet om, " sier hun, "det vil bare fortsette å utvide seg, og de tingene som er rundt vil til slutt danne sorte hull og den vil til slutt stråle bort og til slutt utvide seg til utvannet intet. Det er en gjetning. Det er interessant, "sier hun, " Det er der det ser ut som om det går akkurat nå. "
Ikke helt annerledes enn Woodys frykt - men uten engang et snev av Woody Allen-angst. Snarere en slags kosmisk likeverd. Men det er ikke å si at Randall ikke er i stand til å glede, å uttrykke hvordan det er å føle spenningen ved kosmisk bevissthet. Når jeg sier at jeg er forferdet over vår uvitenhet om 96 prosent av universet, etter all denne tiden å studere det, har hun et nytt tak på det: "Jeg tror nok jeg tenker på det annerledes, " sier hun. ”Jeg tror nok det er utrolig at vi vet så mye som vi gjør. Vi er bare mennesker som sitter fast på denne planeten midt i solsystemet. Det er utrolig hvor mye vi har funnet ut. Og hvorfor skal alt være så mye som oss at vi kan finne ut av det? Selv bare noe enkelt som å vite hvordan plantelivet vil se ut i Afrika, det er vanskelig å gjøre med mindre du faktisk kommer dit, så vi er på dette ene stedet, og det er utrolig hvor mye vi har funnet ut ”om stedene — dype rom —Vi har ikke vært og kan aldri gå.
Det er den følelsen av perspektiv - av forskjellige dimensjoner - som er så imponerende for noen som Randall. Så du kan tenke deg spenningen ved (ikke-vitenskapelig) oppdagelse jeg følte da jeg fant en ny dimensjon for henne - i librettoen til en opera hun hadde skrevet. Ja, Lisa Randall har skrevet en opera, kalt Hypermusic: Prologue, på invitasjon av Hèctor Parra, den gang professor i elektroakustisk komposisjon ved Conservatory of Music of Aragon i Spania. Operaen ble først fremført i Pompidou-senteret i Paris og deretter i Barcelona og, i utdrag, på Guggenheim i New York City.
Den inneholder passasjer fra bøkene hennes så vel som originale tekster, og de er veldig avantgardisk, men samtidig nesten sjokkerende lidenskapelig på en veldig gammeldags måte.
Her er noen få øyeblikk:
Sopranen, Lisa Randall-figuren, kommer inn i "PLANE 1", og lurer på:
—Dette landskapet ...?
Dette stadiet for vårt vesen?
Hvor er det?
Hvor ender det?
Strukturer støtter eksistensen
Kan jeg finne dem?
[eller er de]
Gåter vil jeg aldri tyde herfra.
Som blir fulgt av det nakne uttrykket av:
-Anguish
Forvrengning.
Smerte.
(Du må forestille deg disse ordene dramatisert av en operatisk sopran.)
Men i “PLANE III: FEAR AND HOPE” forandrer antagelsen om ekstra dimensjoner ting:
—Dette trinn — en ny dimensjon—
begeistrer meg
utover alt jeg noen gang har følt.
Så plutselig i “Plane IVA” blir ting litt trippy som ...
—Jeg kommer inn i den femte dimensjonen ...
-Rom
og tid
lever!
—Jeg ser mer—
Universets fulle omfang ... !!
Det er mer, men jeg lar operateksten ligge med de to utropstegnene hennes.
Hun avslutter PLANE V med:
—Hvordan deler jeg dette med deg?
Og på en måte, i den operatiske formen, har hun funnet et middel til å dele de operatiske følelsene, hennes følelse av undring og ærefrykt over å oppleve kosmos. De ekstra dimensjonene i hodet hennes. Randall kan ikke bringe oss til sitt visjonære nivå, men hun kan gi oss en følelse av hvor spennende og skremmende og til slutt oppfylle det er å ha slike visjoner. Å være, la oss si, tusen prosent i live.
