1970 년대 초, David J. Gross는 원자 핵의 숨겨진 구조를 노출시켰다. 그는 1980 년대에 문자열 이론을 재창조하는 데 도움을주었습니다. 2004 년에 그는 물리학 상을 공유했습니다. 그리고 오늘날 그는 플랑크 규모 (양성자보다 수십억 배 작은)에서 자연의 기본 세력을 묘사하기 위해 강력하게 고군분투하고 있습니다.
Gross, H. David Politzer와 Frank Wilczek은 원자 핵, 양성자 및 중성자의 구성 요소를 결합하는 강력한 힘으로 알려진 점근 적 자유를 발견 한 노벨을 수상했습니다. 40 년 전, 그들의 반 직관적 계산은 61 개의 알려진 기본 입자를 설명하는 물리학 표준 모델에서 중요한 간격을 막았다. 이 이론적 연구는 거의 끔찍한 양자 필드 이론을 활성화하고 강한 상호 작용의 이론 인 QCD (Quantum Chromodynamics)를 낳았다.
요즘 Gross는 Kavli Institute for Theoretical Physics의 방정식을 분필로 한 젊은 물리학 자들을 즐기고 있습니다. 그는 젊은 과학자들이 자신의 업적을 능가하고, 현재 입자 물리학에 어려움을 겪고있는 과소 평가의 손상을 깨기 위해 열망하며, 경쟁 이론은 동일한 물리적 결과를 예측하므로 우주의 수명 내에서 실험적 검증에 면역 될 수 있습니다.
.Gross는 이론적 물리학을 난해한 추측, 실질적인 견고성 및 이론적 혼란의 이상한 중첩으로 특성화합니다. 그는 물리적 현실의 상징으로 유지되는 Infinite Worlds의“다중 사람들”과“풍경”의 대중화에 문제가 있습니다. 그는 때때로 과학은 새로운 데이터 나 혁명적 인 아이디어가 현 상태를 파기 할 때까지 분명하다고 말합니다. 그러나 그는 낙관적입니다. 경험에 따르면 쿼크 나 글루온과 같이 직접 관찰 할 수없는 대상은 존재하는 것으로 입증 될 수 있습니다. 언젠가는 문자열과 밀기의 아이디어와 물리학의 미래를 예고하는 홀로그램 경계에 대해서도 마찬가지입니다.
감소주의는 죽지 않았다고 주장한다.
Quanta Kitp에서 Gross를 따라 잡아 사무실 문을 열고 에스프레소 기계를 뜨겁게 유지합니다. 인터뷰의 편집 및 응축 버전이 다음과 같습니다.
Quanta Magazine :왜 물리학, David?
David Gross :13 세의 나이에 Albert Einstein과 Leopold Infeld의 멋진 책을“물리학의 진화”라고했습니다. 나는 우주에 대한 근본적인 질문을 해결할 가능성에 크게 흥분했다.
1960 년대 중반으로 빨리 전달 :저는 버클리 캘리포니아 대학교의 대학원생이었습니다. 대학의 RAD Lab에서 실험가들은 장비로 새로운 원자 입자를 지속적으로 발견하고있었습니다. 그러나 이론가들은 발견의 속도를 유지하는 데 어려움을 겪고있었습니다. 우리는 특히 원자 핵의 구조에 대해 단서가 없었습니다.
문제의 일부는 양자 필드 이론이 특수 상대성과 양자 역학을 화려하게 조정했지만 입자 물리학에서 무거운 리프팅을 수행하는 것은 실패했다는 것이었다. 입자가 복합체 또는 원소 단위인지는 말하지 않았습니다.
실험실에서, 우리는 우리가 쿼크라고 불리는 수학적 대상을 보거나 물리적으로 설명 할 수 없었습니다. 우리는 원자 중심에 양성자와 중성자의 덩어리를 결합하는 강한 힘의 역학을 잠금 해제하는 열쇠라고 의심했습니다. 그리고 양자 필드 이론은 이것이 어떻게 될 수 있는지 계산하지 못했습니다.
많은 사람들이 좌절감을 느꼈습니다.“양자 필드 이론은 효과가 없습니다. 비 물리적입니다. 버리세요!”
“비 물리적”이란 무엇을 의미 했습니까?
과학자들은 육체적으로 관찰 할 수없는 것에 대해 이야기 할 수 없습니다. 양자 필드 이론이 사전 실험 관찰에 기초하여 입자 거동을 예측할 수 없다면, 즉, 양자 물체의 물리적 측정에 의해, 필드 이론은 도구로서 쓸모가 없다고한다.
.필드는 공간의 모든 지점에서 값을 갖는 역동적 인 물체입니다. 위치와 내부 구조를 가진 객체로 생각할 수 있습니다. 예를 들어, 자석 주위에 철제 제출을 뿌릴 때 보는 힘의 선은 물리적 공간의 필드 모양을 나타냅니다.
양자 기계적 이론이 상대성의 제약과 일치하기 위해서, 우리는 공간적 필드 인 양자 기계 필드를 통해 흐르는 하전 입자 사이의 상호 작용을 상상합니다. 현장의 잔물결은 전자기파 또는 방사선 또는 빛으로 취급 될 수 있습니다. 그리고이 잔물결은 또한 공간을 통해 자연의 힘을 전달하는 입자로 묘사 될 수 있습니다.
내가 버클리에 있었을 때, 양자 필드 이론의 틀은 전자기의 역학을 계산할 수 있습니다. 그것은 약한 원자력, 방사선의 운동을 대략 설명 할 수 있습니다. 그러나 그것은 강한 상호 작용, 결합력으로 벽돌 벽에 부딪쳤다.
이론가들은 더 효과적인 기본 입자 이론을 찾고 있었습니까?
저의 고문 인 Geoffrey Chew는 더 나아갔습니다. 기본 입자이지만 확률 론적 법에 따라 우연히 연결된 상호 작용. 따라서, S- 매트릭스 프레임 워크에서, 입자는 입자를 생성했으며, 입자 유형은 다른 유형보다 더 원소가 없었다. Chew는이 비 이론적 인 "핵 민주주의"또는 "부트 스트랩"이라고 불렀습니다.
어떤 사람들에게는 부트 스트랩은 혁신적인 접근법, 즉 새로운 물리학 철학이었습니다. 하나는 양성자로 시작하여 다른 입자를 생성 할 수 있으며 그 반대도 마찬가지입니다. 그리고 캘리포니아의 선형 가속기에서 양성자 충돌로 생성 된 데이터에서 아이디어가 나오기 시작한 패턴.
혁명은 버클리에 국한된 것입니까?
1920 년대에 양자 역학이 창립 된 이래 이론 물리학은 극도로 급진적 인 전통을 육성했습니다. 상대성과 양자 역학이 물리학에 혁명을 일으켰 기 때문에 우리는 모두 다음 전복을 찾고 있었고, 모자가 떨어질 때 기존 이론을 기꺼이 희생하려고했습니다.
혁명은 젊은이의 게임 이었습니까?
별말씀을요. 나이가 많은 물리학자가 가장 급진적이었습니다! Quantum Mechanics의 창시자 인 Werner Heisenberg, Paul Dirac, Niels Bohr는 핵무기를 설명하기 위해 물리의 기초에 또 다른 혁명이 있어야한다고 확신했습니다. 모든 종류의 미친 아이디어가있었습니다. 공간은 원자력에서 헤어져야했습니다. 양자 역학은 실제로 비선형이었다.
놀랍게도, 표준 모델의 구축 (입자와 힘이 상호 작용하는 방법에 대한 이론)은 보수당의 성공이었습니다. 기본 수준에서 혁명이 필요하지 않았습니다. 실험 후 실험을하는 종류 인 정상 물리학은 표준 모델을 생성했습니다.
점근 적 자유의 존재에 당신을 겪은 것은 무엇입니까?
절망. 나는 양자 필드 이론을 반증하기 시작했다. 그리고 그 반대는 일어났다! 나는 충격을 받았다.
이야기는 실험자들이 양성자를 두드리며 일시적인“쿼크”에 대한 직접적인 증거를 찾기를 희망한다는 것입니다. 양성자는 쿼크 백이지만 개별 쿼크와 같은 것은 없습니다. 우리는 양성자 충돌에서 나오는 에너지와 운동량을 측정함으로써 간접적으로 그들을 엿볼 수 있습니다.
양자 필드 이론을 사용하여 동료들과 나는 양성자 충돌로 인해 특정 패턴의 출현을 성공적으로 예측했습니다. 놀랍게도, 계산에 따르면 보이지 않는 쿼크는 순전히 수학적 추상화가 아니라 양성자가 서로 가까이있을 때 자유롭게 움직일 수있는 물체, 입자라는 것을 보여주었습니다. 그리고 놀랍게도, 우리는 쿼크 사이의 거리가 증가함에 따라 함께 결합하는 힘도 증가한다는 것을 알게되었습니다. 고무 밴드를 스트레칭하는 것과 같습니다.
불확실성 범위 내에서 예측이 되었습니까?
엄청난 불확실성이지만 그럼에도 불구하고 그들은 사실이었습니다. 그 이후로 그들은 실험을 통해 반복적으로 검증되었습니다. 새로운 발견은 믿음의 경계에서 직관적 인 경향이 있습니다. 나중에 그들은 분명해집니다.
새로운 이론이 받아 들여지기까지 얼마나 걸렸습니까?
어떤 사람들에게는 bam이었다! 빠른. 계산할 수있는 강력한 힘에 대한 유일한 설명이기 때문입니다. 다른 사람들은 실제로 볼 수없는 물체에 대한 이론을 기반으로하는 것이 철학적으로 불쾌하다는 것을 알았습니다. 두 그룹이있었습니다. Steve Weinberg와 Lenny Susskind와 같은 젊은 물리학 자들은 즉시 믿었습니다. 간접적 인 관찰에 근거한 이론을 완전히 받아들이려면 시간이 걸렸습니다.
그들은 혁명을 기다리고 있었습니까?
양자 역학은 우리의 최신 혁명으로 남아 있습니다. 즉, 일부 과학자들은 돌이킬 수없는 최종 이론을 기다리고 있습니다. 감소주의는 특별한 성공적인 조사 방법으로 입증되었습니다. 표준 모델은 매우 정확한 환원주의 이론입니다. 그러나 그것은 급진적이지 않았다.
2011 년 25 번째 Solvay Conference의 의장을 맡았을 때, 당신은 당신의 오프닝 발언에서“물리의 국경에 혼란이 있음”을 관찰했습니다. 왜?
과학적 "국경"은 정의된다 혼란의 상태로. 그럼에도 불구하고, 우리는 큰 문제가 있습니다. 물리학은 우리 주변의 세상을 놀라운 정밀도와 폭으로 설명합니다. 그러나 더 많은 설명은 우리가 이미 알고있는 것에 의해 제약이 크게 제한됩니다. 예를 들어, 양자 중력의 이론은 현재의 이론적 프레임 워크에 심각한 도전을 나타냅니다.
현악 이론은 전자기, 방사선 (약한), 핵무기 (강한) 및 중력 등 네 가지 근본적인 힘을 모두 연합시키기 위해 노력합니다.
.우선, 문자열 이론은 이론이 아닙니다. 표준 모델은 이론입니다. 문자열 이론은 입니다 모델, 프레임 워크, 양자 필드 이론의 일부. 일관된 양자 상태를 구성하기위한 일련의 규칙과 트릭입니다.
Solvay에서, 당신은 현이 이론이 현실에 대한 독특한 역학적 설명을 만들어 낼 것이라는 희망이“신기루”인 것처럼 보인다고 말했습니다.
.문자열 이론은 우리가 한때 기대했던 것만 큼 혁명적이지 않습니다. 그것의 원칙은 새로운 것이 아닙니다. 그것들은 양자 역학의 원칙입니다. 문자열 이론은 양자 필드 이론의 일부 및 소포입니다.
현대 물리학의 이론적 구조는 우리가 생각했던 것보다 훨씬 더 크고 풍부합니다. 왜냐하면 그것은 표준 모델에 아직 통합되지 않은 힘 인 중력을 통합 해야하는 역동적 인 시공간 이론이기 때문입니다.
.솔루션을 요구하는 양자 필드 이론에는 실망스러운 이론적 문제가 있지만, 10 개의 솔루션의 문자열 이론“조경”은 나에게 의미가 없습니다. Multiverse 개념이나 인류 원리도 마찬가지이며, 우리의 특정 우주에 특정 물리적 매개 변수가있는 이유를 설명하기 위해 노력합니다. 이 모델들은 우리가 개념적으로 붙어 있다고 가정합니다.
물리학에 위기가 있습니까?
나는 현재 상황을 위기로 간주하지 않지만 발견이 결국 초월되는 수용 가능한 과학적 혼란의 종류로 간주합니다.
시공간이 출현 한 현상이라고 말하는 것은 무엇을 의미합니까?
[Chuckles.] 그것은 매우 정교한 개념으로, 출생에서 2 세까지의 나이까지 파악합니다. 우리는 실제로 시공간을 경험하지 않습니다. 모델입니다. 러그에있는 음식 조각을 얻는 방법을 설명합니다. 거기 :크롤링.
아인슈타인에 의해 수정 된 시공간 모델은 매우 유용하지만 아마도 기본이 아닐 수도 있습니다. 파생 된 개념 일 수 있습니다. 현악 이론과 양자 필드 이론에 의해 그린 수학적 그림을 알려주는보다 근본적인 물리적 과정에서 나오는 것 같습니다.
현악 이론/양자 필드 이론을 위조하는 것이 가능합니까? 아니면 순전히 철학적 인 질문입니까?
우리의 이론이 옳은지 잘못되었는지 또는 거대 할 수 있는지 여부를 결정하는 방법에 대한 문제는 철학적 측면을 가지고 있습니다. 그러나 경험적 데이터가 없으면 이론의 타당성을 실제로 판단 할 수 있습니까? 아마도. 철학 자체만으로도 그러한 존재 론적 쿼리를 해결할 수 있습니까? 나는 그것을 의심한다. 물리학을 만드는 데 기여하는 철학자들은 물리학 자입니다!
이제 지난 세기에 Ernst Mach, Bohr 및 Einstein과 같은 위대한 물리학 자들은 지식 이론 개발에 관심이있는 철학자였습니다. 아인슈타인은 볼 수없는 실체에 대한 간접적 인 증거가있을 수있는 관찰 가능한 실체에만 초점을 맞추는 Heisenberg를 비판했다. 문자열 이론과 동일 할 수 있습니다.
혁명이 당면한가?
이 게임에 참여한 사람들은 기존의 이론적 프레임 워크 내에서 논리적으로 일관성이 있다면 사지에 꽤 멀리 갈 수 있다고 믿습니다. 그 방법이 얼마나 멀리 성공할 것인가는 열린 질문입니다.
광범위한 대중은 과학에서 불확실성의 역할을 이해합니까?
대중은 일반적으로 불확실성을 거친 추측과 동일시합니다. 반면 과학자의 경우 표준 모델과 같은 이론은 엄청나게 정확합니다. 확률 론적. 과학에서는 결코 확실하지 않아야합니다. 그리고 그 교훈은 모든 과학자와 역사의 독자에게 망쳐 져 있습니다. 과학자들은 확률 이론과 통계를 사용하여 불확실성을 측정합니다. 그리고 예측, 오류 막대를 만들 때 편안한 구역이 있습니다. 불확실성으로 사는 것은 과학의 필수 부분이며 쉽게 오해됩니다.
인간 의식과 무관하게 객관적인 현실이 있습니까?
나는 현실 세계가 있고, 우리는 그것의 그림자, 즉 우리의 모델, 우리의 이론을 본다고 생각합니다. 나는 수학자가 존재한다고 믿는다 . 그것은 육체적 의미에서 완전히 현실적 일 수 있습니다. 또한 이상적인“사물”을 포함 할 수도 있습니다. 그러나 분명히 인간의 마음은 육체적 대상입니다. 실제 분자와 쿼크로 구성되어 있습니다.
