อธิบายทฤษฎีสตริง – ธรรมชาติที่แท้จริงของความเป็นจริงคืออะไร?: บทเรียนภาษาอังกฤษ

What is the true nature of the universe?

ธรรมชาติที่แท้จริงของจักรวาลคืออะไร?

To answer this question,

เพื่อตอบคำถามนี้

humans come up with stories to describe the world. กริยาวลี

มนุษย์ได้คิดค้นเรื่องราวต่างๆ ขึ้นมาเพื่ออธิบายโลก

We test our stories and learn what to keep and what to throw away. ไวยากรณ์

เราทดสอบเรื่องราวของเราและเรียนรู้ว่าสิ่งไหนควรเก็บไว้และสิ่งไหนควรทิ้งไป

But the more we learn, ไวยากรณ์

แต่ยิ่งเราเรียนรู้มากขึ้น

the more complicated and weird our stories become.

เรื่องราวของเราก็ยิ่งซับซ้อนและแปลกประหลาดมากขึ้น

Some of them so much so that it's really hard to know what they're actually about. วลี

บางเรื่องก็ซับซ้อนมากเสียจนยากที่จะรู้ว่าจริงๆ แล้วมันเกี่ยวกับอะไร

Like string theory,

อย่างเช่นทฤษฎีสตริง

a famous, controversial,

เรื่องราวที่มีชื่อเสียงและเป็นที่ถกเถียง

and often misunderstood story about the nature of everything.

และมักถูกเข้าใจผิดเกี่ยวกับธรรมชาติของทุกสรรพสิ่ง

Why did we come up with it,

ทำไมเราถึงคิดค้นมันขึ้นมา

and is it correct or just an idea we should chuck out? กริยาวลี

และมันถูกต้องหรือเป็นแค่แนวคิดที่เราควรจะทิ้งมันไป?

To understand the true nature of reality,

เพื่อทำความเข้าใจธรรมชาติที่แท้จริงของความเป็นจริง

we looked at things up close and were amazed.

เราได้มองดูสิ่งต่างๆ อย่างใกล้ชิดและต้องประหลาดใจ

Wondrous landscapes in the dust,

ภูมิทัศน์อันมหัศจรรย์ในเศษฝุ่น

zoos of bizarre creatures,

สวนสัตว์ของสิ่งมีชีวิตที่แปลกประหลาด

complex protein robots.

หุ่นยนต์โปรตีนที่ซับซ้อน

All of them made from structures of molecules made up of countless even smaller things, วลี

ทั้งหมดนี้ล้วนสร้างจากโครงสร้างของโมเลกุลที่ประกอบขึ้นจากสิ่งที่เล็กกว่านับไม่ถ้วน

atoms.

นั่นคืออะตอม

We thought they were the final layer of reality

เราเคยคิดว่าพวกมันคือชั้นสุดท้ายของความเป็นจริง

until we smashed them together really hard

จนกระทั่งเราจับพวกมันชนกันอย่างแรง

and discovered things that can't be divided anymore,

และค้นพบสิ่งที่ไม่สามารถแบ่งแยกได้อีกต่อไป

elementary particles.

นั่นคืออนุภาคมูลฐาน

But now we had a problem.

แต่ตอนนี้เรามีปัญหาแล้ว

They're so small that we could no longer look at them. ไวยากรณ์

พวกมันเล็กเกินไปจนเราไม่สามารถมองเห็นพวกมันได้อีก

Think about it.

ลองคิดดูสิ

What is seeing?

การมองเห็นคืออะไร?

To see something,

การจะมองเห็นอะไรบางอย่างได้

we need light,

เราต้องใช้แสง

an electromagnetic wave.

ซึ่งก็คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

This wave hits the surface of the thing and gets reflected back from it into your eye.

คลื่นนี้จะตกกระทบลงบนพื้นผิวของสิ่งนั้นและสะท้อนกลับจากสิ่งนั้นเข้าสู่ดวงตาของคุณ

The wave carries information from the object that your brain uses to create an image.

คลื่นจะนำพาข้อมูลจากวัตถุที่สมองของคุณใช้เพื่อสร้างภาพขึ้นมา

So you can't see something without somehow interacting with it.

ดังนั้นคุณจึงไม่สามารถมองเห็นสิ่งใดได้หากไม่มีการโต้ตอบกับสิ่งนั้นในทางใดทางหนึ่ง

Seeing is touching, ลำดับความ

การมองเห็นคือการสัมผัส

an active process,

เป็นกระบวนการเชิงรุก

not a passive one.

ไม่ใช่เชิงรับ

This is not a problem with most things.

นี่ไม่ใช่ปัญหาสำหรับสิ่งส่วนใหญ่

But particles are very, very, very small.

แต่อนุภาคมีขนาดเล็กมาก มาก มาก

So small that the electromagnetic waves we use to see are too big to touch them. ไวยากรณ์

เล็กเสียจนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เราใช้ในการมองเห็นนั้นใหญ่เกินกว่าจะสัมผัสพวกมันได้

Visible light just passes over them.

แสงที่มองเห็นได้เพียงแค่ผ่านเลยพวกมันไป

We can try to solve this by creating electromagnetic waves with more and much smaller wavelengths, ไวยากรณ์

เราสามารถพยายามแก้ปัญหานี้โดยการสร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นที่สั้นกว่าและเล็กกว่ามาก

but in quantum physics,

แต่ในฟิสิกส์ควอนตัม

shorter wavelengths means more energy.

ความยาวคลื่นที่สั้นกว่าหมายถึงพลังงานที่มากกว่า

So when we touch a particle with a wave that has a lot of energy,

ดังนั้นเมื่อเราสัมผัสอนุภาคด้วยคลื่นที่มีพลังงานมาก

it gets a kick. การใช้คำ

มันก็จะถูกกระแทก

By looking at a particle,

เพียงแค่เรามองไปที่อนุภาค

we change it.

เราก็เปลี่ยนมันแล้ว

In quantum physics,

ในฟิสิกส์ควอนตัม

we cannot know where a particle is and where it's going with absolute precision.

เราไม่สามารถรู้ได้เลยว่าอนุภาคอยู่ที่ไหนและกำลังจะไปทางไหนด้วยความแม่นยำอย่างสมบูรณ์

This fact is so important that it has a name,

ข้อเท็จจริงนี้สำคัญมากจนมันมีชื่อเรียก

the Heisenberg uncertainty principle, วัฒนธรรม

หลักความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก

the basis of all quantum physics.

พื้นฐานของฟิสิกส์ควอนตัมทั้งหมด

So what does a particle look like then?

แล้วอนุภาคมีหน้าตาเป็นอย่างไรล่ะ?

What is its nature?

ธรรมชาติของมันคืออะไร?

We don't know.

เราไม่รู้

If we look really hard,

หากเราเพ่งมองอย่างหนัก

we can see a blurry sphere of influence,

เราจะเห็นทรงกลมอิทธิพลที่เบลอๆ

but not the particles themselves.

แต่ไม่เห็นตัวอนุภาคเอง

We just know they exist.

เราแค่รู้ว่ามันมีอยู่จริง

But if that's the case, วลี

แต่ถ้าเป็นอย่างนั้น

how can we do any science with them?

เราจะใช้พวกมันทำการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ใดๆ ได้อย่างไร?

We did what humans do and invented a new story,

เราทำในสิ่งที่มนุษย์ทำนั่นคือการแต่งเรื่องราวใหม่

a mathematical fiction. สำนวน

นิยายทางคณิตศาสตร์

The story of the point particle.

เรื่องราวของอนุภาคจุด

We decided that we would pretend that a particle is a point in space.

เราตัดสินใจที่จะแกล้งทำเป็นว่าอนุภาคคือจุดในอวกาศ

Any electron is a point with a certain electric charge and a certain mass, การใช้คำ

อิเล็กตรอนใดๆ คือจุดที่มีประจุไฟฟ้าเฉพาะและมีมวลเฉพาะ

all indistinguishable from each other. วลี

ทั้งหมดนี้ไม่สามารถแยกแยะความแตกต่างกันได้

This way, ลำดับความ

ด้วยวิธีนี้

physicists could define them and calculate all of their interactions.

นักฟิสิกส์จึงสามารถให้คำจำกัดความพวกมันและคำนวณปฏิสัมพันธ์ทั้งหมดของพวกมันได้

This can be made precise in quantum field theory,

สิ่งนี้สามารถทำให้แม่นยำได้ในทฤษฎีสนามควอนตัม

and this solved a lot of problems.

และนี่ได้แก้ปัญหาหลายอย่าง

All of the standard model of particle physics is built on it, กริยาวลี

แบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคทั้งหมดถูกสร้างขึ้นบนสิ่งนี้

and it predicts lots of things very well.

และมันสามารถทำนายสิ่งต่างๆ ได้ดีมาก

Some quantum properties of the electron,

คุณสมบัติทางควอนตัมบางประการของอิเล็กตรอน

for example,

ตัวอย่างเช่น

have been tested and are accurate up to 0.000000000002%. วลี

ได้รับการทดสอบแล้วและมีความแม่นยำสูงถึง 0.000000000002%

So while particles are not really points,

ดังนั้น แม้ว่าอนุภาคจะไม่ใช่จุดจริงๆ

by treating them as if they were, ไวยากรณ์

แต่ด้วยการปฏิบัติกับพวกมันราวกับว่าพวกมันเป็นจุด

we get a pretty good picture of the universe.

เราก็จะได้ภาพของจักรวาลที่ค่อนข้างดี

Not only did this idea advance science, ไวยากรณ์

แนวคิดนี้ไม่ได้เพียงแค่พัฒนาวิทยาศาสตร์เท่านั้น

it also led to a lot of real-world technology we use every day.

แต่มันยังนำไปสู่เทคโนโลยีในโลกแห่งความเป็นจริงมากมายที่เราใช้กันอยู่ทุกวัน

But there's a huge problem,

แต่มีปัญหาใหญ่อยู่อย่างหนึ่ง

gravity.

แรงโน้มถ่วง

In quantum mechanics,

ในกลศาสตร์ควอนตัม

all physical forces are carried by certain particles. การใช้คำ

แรงทางกายภาพทั้งหมดถูกนำพาโดยอนุภาคบางชนิด

But according to Einstein's general relativity, วลี

แต่ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์

gravity is not a force like the others in the universe.

แรงโน้มถ่วงไม่ใช่แรงที่เหมือนกับแรงอื่นๆ ในจักรวาล

If the universe is a play, สำนวน

หากจักรวาลเป็นละครเวที

particles are the actors,

อนุภาคคือนักแสดง

but gravity is the stage.

แต่แรงโน้มถ่วงคือเวที

To put it simply, ลำดับความ

พูดง่ายๆ ก็คือ

gravity is a theory of geometry,

แรงโน้มถ่วงคือทฤษฎีของเรขาคณิต

the geometry of space-time itself,

เรขาคณิตของปริภูมิ-เวลาเอง

of distances which we need to describe with absolute precision.

ของระยะทางที่เราต้องอธิบายด้วยความแม่นยำอย่างสมบูรณ์

But since there is no way to precisely measure things in the quantum world,

แต่เนื่องจากไม่มีวิธีใดที่จะวัดสิ่งต่างๆ ในโลกควอนตัมได้อย่างแม่นยำ

our story of gravity doesn't work with our story of quantum physics.

เรื่องราวของแรงโน้มถ่วงของเราจึงใช้ไม่ได้กับเรื่องราวของฟิสิกส์ควอนตัม

When physicists tried to add gravity to the story by inventing a new particle,

เมื่อนักฟิสิกส์พยายามเพิ่มแรงโน้มถ่วงเข้าไปในเรื่องราวด้วยการคิดค้นอนุภาคใหม่

their mathematics broke down. กริยาวลี

คณิตศาสตร์ของพวกเขาก็ล้มเหลว

And this is a big problem.

และนี่เป็นปัญหาใหญ่

If we could marry gravity to quantum physics and the standard model, สำนวน

หากเราสามารถผสานแรงโน้มถ่วงเข้ากับฟิสิกส์ควอนตัมและแบบจำลองมาตรฐานได้

we would have the theory of everything.

เราก็จะได้ทฤษฎีแห่งสรรพสิ่ง

So very smart people came up with a new story.

คนฉลาดมากๆ จึงได้คิดค้นเรื่องราวใหม่ขึ้นมา

They asked,

พวกเขาถามว่า

what is more complex than a point?

อะไรที่ซับซ้อนกว่าจุด?

A line,

เส้น

or a string.

หรือสตริง (เส้นเชือก)

String theory was born.

ทฤษฎีสตริงจึงถือกำเนิดขึ้น

What makes string theory so elegant is that it describes many different elementary particles as different modes of vibration of the string. ไวยากรณ์

สิ่งที่ทำให้ทฤษฎีสตริงสง่างามมากคือการอธิบายอนุภาคมูลฐานที่แตกต่างกันมากมายเป็นรูปแบบการสั่นสะเทือนของสตริงที่ต่างกัน

Just like a violin string vibrating differently can give you a lot of different notes, ลำดับความ

เช่นเดียวกับสายไวโอลินที่สั่นต่างกันสามารถให้โน้ตที่แตกต่างกันมากมาย

a string can give you different particles.

สตริงหนึ่งเส้นก็สามารถให้อนุภาคที่แตกต่างกันแก่คุณได้

Most importantly,

ที่สำคัญที่สุด

this includes gravity.

สิ่งนี้รวมถึงแรงโน้มถ่วงด้วย

String theory promised to unify all fundamental forces of the universe.

ทฤษฎีสตริงสัญญาว่าจะรวมแรงพื้นฐานทั้งหมดของจักรวาลเข้าด้วยกัน

This caused enormous excitement and hype.

สิ่งนี้ทำให้เกิดความตื่นเต้นและกระแสตอบรับอย่างมหาศาล

String theory quickly graduated to a possible theory of everything. สำนวน

ทฤษฎีสตริงก้าวขึ้นมาเป็นความน่าจะเป็นของทฤษฎีแห่งสรรพสิ่งอย่างรวดเร็ว

Unfortunately,

น่าเสียดายที่

string theory comes with a lot of strings attached. สำนวน

ทฤษฎีสตริงมาพร้อมกับเงื่อนไขมากมาย

Much of the maths involving a consistent string theory does not work in our universe

คณิตศาสตร์ส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีสตริงที่สอดคล้องกันนั้นใช้ไม่ได้ในจักรวาลของเรา

with its three spatial and one temporal dimensions. การใช้คำ

ด้วยมิติเชิงพื้นที่สามมิติและมิติเชิงเวลาอีกหนึ่งมิติ

String theory requires 10 dimensions to work out.

ทฤษฎีสตริงต้องใช้มิติถึง 10 มิติถึงจะใช้การได้

So string theorists did calculations in model universes

นักทฤษฎีสตริงจึงทำการคำนวณในจักรวาลจำลอง

and then try to get rid of the six additional dimensions and describe our own universe. กริยาวลี

และจากนั้นก็พยายามกำจัดมิติที่เพิ่มมาหกมิติและอธิบายจักรวาลของเราเอง

But so far, วลี

แต่จนถึงขณะนี้

nobody has succeeded,

ยังไม่มีใครประสบความสำเร็จ

and no prediction of string theory has been proven in an experiment. ไวยากรณ์

และไม่มีการทำนายจากทฤษฎีสตริงใดๆ ที่ได้รับการพิสูจน์จากการทดลอง

So string theory did not reveal the nature of our universe.

ดังนั้นทฤษฎีสตริงจึงไม่ได้เปิดเผยธรรมชาติของจักรวาลของเรา

One could argue that in this case, ลำดับความ

อาจมีคนโต้แย้งว่าในกรณีนี้

string theory really isn't useful at all.

ทฤษฎีสตริงก็ไม่มีประโยชน์เอาเสียเลยจริงๆ

Science is all about experiments and predictions.

วิทยาศาสตร์เป็นเรื่องของการทดลองและการทำนาย

If we can't do those,

ถ้าเราทำสิ่งเหล่านั้นไม่ได้

why should we bother with strings? น้ำเสียง/เจตนา

ทำไมเราต้องไปยุ่งกับสตริงด้วย?

It really is all about how we use it.

มันขึ้นอยู่กับว่าเราจะใช้มันอย่างไรต่างหาก

Physics is based on maths.

ฟิสิกส์ตั้งอยู่บนพื้นฐานของคณิตศาสตร์

2 + 2 makes 4.

2 + 2 เท่ากับ 4

This is true no matter how you feel about it. ไวยากรณ์

นี่เป็นเรื่องจริงไม่ว่าคุณจะรู้สึกกับมันอย่างไรก็ตาม

And the maths in string theory does work out. ไวยากรณ์

และคณิตศาสตร์ในทฤษฎีสตริงก็ใช้ได้จริง

That's why string theory is still useful.

นั่นเป็นเหตุผลที่ทฤษฎีสตริงยังคงมีประโยชน์

Imagine that you want to build a cruise ship,

ลองจินตนาการว่าคุณต้องการสร้างเรือสำราญ

but you only have blueprints for a small rowing boat.

แต่คุณมีพิมพ์เขียวของเรือพายลำเล็กๆ เท่านั้น

There are plenty of differences,

มีความแตกต่างมากมาย

the engine,

เครื่องยนต์

the materials,

วัสดุ

the scale.

ขนาด

But both things are fundamentally the same,

แต่ทั้งสองสิ่งก็เหมือนกันโดยพื้นฐาน

things that float.

คือสิ่งที่ลอยน้ำได้

So by studying the rowing boat blueprints, ไวยากรณ์

ดังนั้นด้วยการศึกษาพิมพ์เขียวของเรือพาย

you might still learn something about how to build a cruise ship eventually.

คุณอาจจะยังคงได้เรียนรู้บางอย่างเกี่ยวกับวิธีการสร้างเรือสำราญในท้ายที่สุด

With string theory,

ด้วยทฤษฎีสตริง

we can try to answer some questions about quantum gravity

เราสามารถพยายามตอบคำถามบางข้อเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงควอนตัม

that have been puzzling physicists for decades, ไวยากรณ์

ที่สร้างความฉงนให้กับนักฟิสิกส์มาหลายทศวรรษ

such as how black holes work or the information paradox.

เช่น หลุมดำทำงานอย่างไร หรือความขัดแย้งของข้อมูล

String theory may point us in the right direction. สำนวน

ทฤษฎีสตริงอาจชี้ทางที่ถูกต้องให้เรา

When used in this spirit, ไวยากรณ์

เมื่อใช้ในแนวทางนี้

string theory becomes a precious tool for theoretical physicists

ทฤษฎีสตริงจะกลายเป็นเครื่องมืออันล้ำค่าสำหรับนักฟิสิกส์ทฤษฎี

and help them discover new aspects of the quantum world

และช่วยให้พวกเขาค้นพบแง่มุมใหม่ๆ ของโลกควอนตัม

and some beautiful mathematics.

และคณิตศาสตร์ที่สวยงามบางส่วน

So maybe the story of string theory is not the theory of everything, ไวยากรณ์

ดังนั้น บางทีเรื่องราวของทฤษฎีสตริงอาจไม่ใช่ทฤษฎีแห่งสรรพสิ่ง

but just like the story of the point particle,

แต่ก็เหมือนกับเรื่องราวของอนุภาคจุด

it may be an extremely useful story.

มันอาจเป็นเรื่องราวที่มีประโยชน์อย่างยิ่ง

We don't yet know what the true nature of reality is,

เรายังไม่รู้ว่าธรรมชาติที่แท้จริงของความเป็นจริงคืออะไร

but we'll keep coming up with stories to try and find out

แต่เราจะยังคงสร้างเรื่องราวใหม่ๆ ต่อไปเพื่อพยายามค้นหา

until one day,

จนกว่าจะถึงวันหนึ่ง

hopefully,

ที่เราหวังว่า

we do know.

เราจะได้รู้จริงๆ

This video was supported by the Swiss National Science Foundation

วิดีโอนี้ได้รับการสนับสนุนโดย Swiss National Science Foundation

and realized with the scientific advice of Alessandro Sfondrini.

และผลิตขึ้นด้วยคำแนะนำทางวิทยาศาสตร์ของ Alessandro Sfondrini