Марк Луни: Ние сме холограма на музикално парче, което някой свири в 11 измерения

28 юни 2019 г., 12:01
3328

Британският учен обяснява физиката чрез акорди от Вивалди до AC/DC и показва как вибрациите на струните може би могат да дадат отговор на големите въпроси за Вселената.

Снимка: tommaso lizzul / Shutterstock

Д-р Марк Луни, победител на първия национален конкурс „Лаборатория за слава“ (FameLab) във Великобритания, е доктор по акустична физика. Участвал е в множество предавания по радио и телевизия, в това число по Radio 4, Би Би Си, Channel 4 и др. Работи като патентен специалист в Националното бюро по интелектуална собственост на Обединеното кралство. Свири страхотно на електрическа китара от деветгодишен и я използва щедро в презентациите, в които обяснява тайните на Вселената, криволиците на квантовата физика и струнната теория.

***

- Китара и физика. Какво е общото?

- Китарната струна е прекрасен математически обект. Когато я дръпнете, тя започва да вибрира по много различни начини и на много различни честоти. Но тъй като между тези честоти има една приятна математическа връзка, звукът ни доставя удоволствие и се чува само като една нота, макар че се състои от много такива. Идеята, че нещо има едновременно много различни схеми на функциониране и много различни честоти, е особено важна във физиката. Тя обяснява страшно много неща – чак до вибрациите на атомите, от които сме направени. Затова, ако разбереш всичко за природата на една китарна струна, ще разбереш и основите на самата материя, от която се състоим. Ето какви прости и могъщи математически идеи има във физиката!

- Можем ли да ги обясним на прост език?

- Във физиката простите обяснения обикновено не са най-добрите! Айнщайн е казал, че физиката трябва да бъде обяснявана колкото се може по-просто, но не по-просто от това! Така че понякога трябва да й сложиш и малко сос. Идеята обаче да разчлениш една сложна система на прости компоненти е много добра. Те ни помагат да разберем тази система по-добре. Може да тръгнат в много различни посоки и да разяснят много различни феномени. Точно както простата математика прави сложните системи по-прозрачни.

- Как може да се представи струнната теория с помощта на една китара?

- В продължение на стотина години физиката на много дребните неща се опитва да постигне съгласие с физиката на много голямото. Може да видите това на моята китара. Отдясно ми нарисуваха Айнщайн. Това тук са уравненията, обясняващи Общата теория на относителността. Забележете и черната дупка, Луната, Земята, звездите. Ето ви я физиката на много голямото. Отляво пък е Макс Планк, бащата на квантовата механика. Това е физиката на много дребното. До Макс е нарисуван сблъсък на елементарни частици – същото, което се случва в ускорителите за частици. Та в продължение на десетилетия учените се опитват да сдобрят физиката на огромното с физиката на мъничкото, но те някак не си пасват. Уравненията все дават безсмислици и куп разминавания. Това, което ни трябва, е частица за гравитацията. Струнната теория е кандидат, който може да ни даде такава частица. Ето защо струните на китарата ми са разположени между Планк и Айнщайн. Вместо да гледа на частиците като на точици, като на безизмерни обекти, струнната теория казва: а какво ще стане, ако това са малки, но едноизмерни обекти – малки струни, които са толкова дребни, че приличат на точки? Неочаквано, но резултатите от математическите проверки на тази теория ни дават частица за гравитацията. Засега всичко това са само хипотези и математика. Още не е наука. За да бъде наука, трябва да имаме предсказания, които могат да се тестват. Струнната теория още не е дала предположения, които да можем да проверим в реални условия. Би била необходима твърде много мощ, твърде много енергия. Дори и най-мощните ускорители на частици още не могат дори да се приближат към енергиите, необходими за тестване на струнната теория. Може би в идните 20-ина години струнната теория ще предложи някои годни за тестване предположения, които ще могат поне да ни дадат увереността, че в нея има истина – е, или да намалят тази увереност. Така че живеем в интересни времена.

- За струните разбрахме. А защо са важни вибрациите?

- Във физиката всичко е вибрация. Ако направите снимка, може да видите всички части на цялото, но няма да видите как се движат те. Видеозаписът ни дава много повече информация, защото нещата се движат и може да видите как си взаимодействат във времето. Ако ти покажа струна, ти ще видиш само една жица и това няма да ти говори много. Ако обаче я накарам да вибрира на различни честоти, от нея извира цял свят от математика. Ще видиш как струната се променя с времето. А времето е ключово за нашето разбиране за Вселената. То още е много мистериозно, още не знаем какво точно е време. Ако обаче наблюдаваме вибрациите вместо само компонентите, ще разберем много по-добре каква е ролята на времето.

- Наскоро трима учени от научноизследователския център „Бистра” в Словения предположиха, че времето не съществува като физична величина, а само като функция на пространството.

- Точно така! Съществува даже математическо уравнение, което третира времето като още едно измерение на пространството. Сякаш Вселената е просто неподвижен обект – бъдещето вече съществува, миналото също, няма такова нещо като „сега” и времето е просто човешко изобретение. Дори и да гледаме на нещата така обаче, не можем да кажем, че време няма - все пак съществува някаква ос, около която можем да правим наблюдения и да следим как обектите се изменят.

- Това е ужасно депресираща гледна точка!

- Струва ми се, че този поглед върху реалността е много освобождаващ. Депресиращо е наистина да разберем, че бъдещето вече съществува и ние просто ще научим един ден какво се случва по-нататък в историята. Но ние не можем да разберем това, понеже мозъците ни не са толкова еволюирали, че да могат да погледнат и в бъдещето, както в миналото – това има много общо и с Втория закон за термодинамиката, според който редът винаги намалява, а хаосът винаги се увеличава, нали така? Начинът, по който квантовата механика си взаимодейства с термодинамиката, означава, че не можем да виждаме в бъдещето. И все пак дори и то вече да съществува, може да се каже, че е неопределено, заради простия факт, че не знаем за него. И така можем блажено да си правим каквото си искаме, сякаш действията ни имат силата да променят бъдещето. Не е ли освобождаваща тази мисъл?

- Каква е физиката зад мощния звук на вашата китара?

- Струната не може да прави голям звук самичка. При акустичната китара една дървена плочка прави струната по-звучна. В електрическата китара вибрациите пускат електрически сигнали по жиците, намотани около тези магнити – казват се пикапи, защото поемат (pick up) вибрацията на струните. После тя отива към усилвателя, а той може да раздвижи много повече въздух от обикновената жица. Сигналите са малко компресирани и това дава по-богатия звук, който чуваме от рок китарата. Затова и я харесваме толкова много – хармоничното съдържание, броят на честотите, които чуваме, са страхотно впечатляващи само за едно подръпване на струната, а не забравяйте, че можем да направим звука и много силен! В рок китарата има 6 инструмента едновременно – всяка струна си е отделен музикален инструмент! Изсвирете един акорд, включете усилвателя на максимум и няма как да не останете впечатлени!

- А освен това вие смятате, че тя може да обясни материята, от която сме направени...

- Точно тук влиза струнната теория! Тази идея за установените схеми, в които са възможни само определени честоти, не всички наведнъж. Може да я приложите за атомите и молекулите, да обясните как могат да се събират ядрата, как от малки атоми могат да се получават по-големи. Резонансът, вибрацията, е нещо изключително фундаментално. Можем да говорим например за въглероден резонанс. Всички ние сме направени от въглерод. Ако атомите не можеха да се събират, за да произвеждат въглерод, ако въглеродните атоми не можеха да се прегрупират, мен и вас нямаше да ни има! Ядреният синтез щеше да спре! Щяха да останат само много прости атоми като хелия и водорода, и може би лития. А сложните въобще нямаше да съществуват – какво странно съвпадение, че тях все пак ги има, нали?

- Нима светът е направен от музика?

- Ако струнната теория е вярна – да! Всички сме направени от музика, от трептенето на мънички струни. Според хипотезите те вибрират в 11 измерения! Ние може би сме холограма на музикално парче, което някой свири в 11 измерения! Каква яка идея, а?

- Можем ли да повлияем на човешкото състояние, здраве, емоции чрез вибрациите?

- Естествено. Мозъчните скенери например работят с функционален магнитен резонанс – изображенията идват от вибрациите, отразени от частиците на мозъчната тъкан. Така можем да открием сериозни болести. Вибрациите са от значение и за белтъчините, и за молекулите – те са необходими, за да можем да им повлияем, а и да ги разберем, да ги проучим. (Започва да подръпва струните на китарата.)

- Яка ли е (както би казал един тийнейджър) физиката в крайна сметка?

- Физиката е най-якото нещо от всички яки неща! Да разбираш Вселената! Да разбираш и музиката, и то с главата и сърцето едновременно! Всеки може да постигне този баланс – но работата е тежка! 

Автор: Елена Панова

Коментари