Murray Gell-Mann (Manhattan, New York, 15. rujna, 1929.) je američki fizičar, dobitnik Nobelove nagrade 1969. za doprinos teoriji elementarnih čestica.
Rođen je u židovskoj obitelji i bio je “čudo od djeteta”. Upisao se na Sveučilište Yale s 15 godina, a s 23 godine je započeo revoluciju u shvaćanju elementarnih čestica.
Gell-Mann i Richard Feynman radeći zajedno, te suparnička skupina – George Sudarshan i Robert Marshak su bili prvi koji su našli strukturu slabe sile.
Ovo je transkript njegovog govora za ted.com:
“Pokušat ću izvesti jedan eksperiment. Inače ne eksperimentiram, ja sam teoretičar. Ali zanima me što će se dogoditi ako pritisnem ovo dugme. Sigurno. OK. Nekad sam radio u ovom području elementarnih čestica. Što se događa s materijom ako je fino nasjeckate? Od čega se sastoji? A zakoni tih čestica vrijede širom svemira, i uvelike su povezani s njegovom poviješću.
Znamo mnogo o četiri sile. Mora ih biti puno više, ali su na vrlo, vrlo malim udaljenostima, i još zapravo nismo ostvarivali puno interakcije s njima. Glavno o čemu želim govoriti je sljedeće: da na polju fundamentalne fizike imamo izuzetno iskustvo koje govori kako je ljepota uspješan kriterij za odabir prave teorije. Kako to, pobogu, može biti?
Evo primjera iz mojeg osobnog iskustva. Prilično je dramatično, u stvari, kada se ovo dogodi. Nas trojica ili četvorica, godine 1957., predložili smo djelomičnu teoriju jedne od tih sila, slabe sile. Ona nije bila u skladu sa sedam – sedam, izbrojte, sedam eksperimenata. Svi su eksperimenti bili pogrešni.
Objavili smo teoriju prije nego što smo to znali, jer smo mislili da ako je tako lijepa, mora biti točna! Eksperimenti su morali biti u krivu, i bili su. Naš prijatelj ondje, Albert Einstein, nije obraćao puno pažnje kad bi ljudi rekli, “Znate, imate čovjeka čiji eksperiment se izgleda ne slaže sa specijalnom relativnošću. DC Miller. Što mislite o tome?” A on bi rekao, “O, to će proći.” (Smijeh)
Zašto su takve stvari moguće? To je pitanje. Sad, što smatramo lijepim? To je jedno. Nastojat ću to razjasniti – djelomično razjasniti. Zašto je tako, ima li to veze s ljudskim bićima? Odgovorit ću vam na posljednje pitanje, a odgovor je nema, nema veze s ljudima. Negdje, na nekom drugom planetu, u orbiti oko daleke zvijezde, možda u drugoj galaksiji, mogla bi postojati bića koja su inteligentna barem koliko i mi, i koje zanima znanost. Nije nemoguće; mislim da ih je mnogo.
Vjerojatno nitko od njih nije dovoljno blizu da stupi u kontakt s nama. Ali lako bi mogli biti ondje. Pretpostavimo da imaju sasvim različit skup osjetila. Imaju sedam ticala, 14 malenih složenih očiju smiješnog izgleda, i mozak u obliku pereca. Da li bi oni zaista imali drugačije zakone? Mnogi ljudi u to vjeruju, a ja mislim da je to glupost. Mislim kako postoje zakoni, i mi ih, naravno, ne shvaćamo dobro u bilo koje doba — ali se trudimo. I trudimo se doći sve bliže i bliže.
Jednoga dana, mogli bismo otkriti fundamentalnu objedinjujuću teoriju čestica i sila, koju nazivam “fundamentalnim zakonom”. Možda nismo ni tako daleko od tog otkrića. Ali čak i ako ne dođemo do njega u našem životnom vijeku, ipak možemo smatrati da ono postoji, i naprosto mu se pokušavamo što više približiti. Mislim kako je to ono što je najvažnije istaknuti. Mi to izražavamo matematički. A kada je matematika vrlo jednostavna — kad, u smislu neke matematičke notacije, možete napisati teoriju koja je kratka, bez mnogo komplikacija — to je, u suštini, ono što smatramo ljepotom ili elegancijom.
Eto što sam govorio o zakonima. Oni stvarno postoje. Newton je svakako u to vjerovao. Rekao je, “Zadaća je filozofije prirode otkriti te zakone.” Temeljni zakon, recimo – evo pretpostavke. Pretpostavka je da temeljni zakon ima oblik objedinjavajuće teorije svih čestica. Neki ljudi to nazivaju teorijom svega. To je pogrešno jer je teorija kvantno-mehanička. Neću ulaziti duboko u kvantnu mehaniku i njezina svojstva. Ionako ste čuli puno toga pogrešnog o njoj. (Smijeh) Imate čak i filmove o njoj s puno pogrešaka.
Ali najvažnija stvar je da ona predviđa vjerojatnosti. Te su vjerojatnosti ponekad skoro izvjesnosti. I u mnogim poznatim slučajevima, naravno da jesu. Ali u drugim slučajevima nisu, i imate samo vjerojatnosti različitih ishoda. Pa se čini kako povijest svemira nije uvjetovana jedino fundamentalnim zakonom. Tu su fundamentalni zakon i nevjerojatno dug niz slučajnosti, slučajnih ishoda, koji također postoje.
A fundamentalna teorija ne uključuje te slučajne ishode; oni su dodatak. Zato to nije teorija svega. Zapravo, ogromna količina informacija u svemiru nastaje iz tih slučaja, a ne samo iz fundamentalnih zakona. Često se tvrdi da približavanje fundamentalnim zakonima putem ispitivanja fenomena pri niskim, a zatim i visokim energijama, pa još višim energijama, na kratkim udaljenostima, pa još kraćim, pa još kraćim, da je to poput ljuštenja luka. Mi to činimo i gradimo sve moćnije uređaje, akceleratore čestica. Poniremo sve dublje i dublje u strukturu čestica, i na taj se način vjerojatno približavamo fundamentalnom zakonu.
No, dok ljuštimo taj luk i dolazimo sve bliže i bliže temeljnom zakonu, vidimo da svaka ljuska ima nešto zajedničko s prethodnom, a i sa narednom. Ispisujemo to matematički i vidimo da koriste sličnu matematiku. To zahtijeva sasvim sličnu matematiku. To je apsolutno fenomenalno, i ono najvažnije što vam pokušavam danas reći. Newton je to nazvao – ovo je Newton, usput — onaj.
Ovo je Albert Einstein. Pozdrav, Al! Kakobilo rekao je, “Priroda je u skladu sa samom sobom” – personificirajući prirodu kao ženu. Dakle, događa se da novi fenomeni, nove ljuske, unutarnje ljuske manjih ljuski luka do kojih dopiremo, sliče na malo veće ljuske. I matematika koja nam treba za prethodnu ljusku je skoro ista kao ona koju trebamo za sljedeću. I zato jednadžbe izgledaju tako jednostavne. Jer koriste matematiku koju već imamo.
Evo trivijalnog primjera: Newton je otkrio zakon gravitacije, koji glasi jedan nad kvadratom udaljenosti između gravitiranih subjekata. Coulomb, u Francuskoj, otkrio je da isti zakon vrijedi za električne naboje. Evo primjera te sličnosti. Gledate gravitaciju, vidite određeni zakon. Zatim gledate elekticitet. Sigurno. Isto pravilo. To je vrlo jednostavan primjer. Ima mnogo profinjenijih primjera. Simetrija je vrlo važna za ovu diskusiju. Znate što to znači. Krug, na primjer, je simetričan po rotacijama oko središta kruga. Rotirate oko središta kruga i krug ostaje nepromijenjen. Uzmite kuglu. U tri dimenzije rotirate oko središta, i sve te rotacije ne mijenjaju kuglu. To su simetrije kugle. Pa kažemo, općenito, da postoji simetrija u okviru određenih postupaka ako ti postupci, ne mijenjaju fenomen ili njegov opis.
Maxwellove jednadžbe su simetrične u rotacijama svega prostora. Nije važno okrećemo li cijeli prostor pod nekim kutom, to ne mijenja fenomen elektriciteta ili magnetizma. U 19. stoljeću se pojavljuje nova notacija koja to iskazuje i ako koristite tu notaciju, jednadžbe postaju puno jednostavnije. Pa Einstein, koji je, sa svojom specijalnom teorijom relativnosti, promotrio cijeli skup simetrija Maxwellovih jednadžbi, koje zovemo specijalna relativnost. I te simetrije su još skratile jednadžbe i učinile ih ljepšima nego ranije.
Pogledajmo. Ne morate znati što ovo znači, uopće nije važno. Ali gledajte samo oblik. (Smijeh) Možete gledati oblik. Vidite gore, na vrhu, dugi popis jednadžbi s tri komponente za tri prostorna smjera: x, y i z. Zatim, pomoću vektorske analize, koristite rotacijsku simetriju i dobijete sljedeći skup. Zatim koristite simetriju specijalne relativnosti i dobijete jednostavniji skup ovdje dolje, što pokazuje da se simetrija vidi sve bolje. Što više simetrije imate, to bolje pokazujete jednostavnost i eleganciju teorije.
Posljednje dvije, prva jednadžba kaže da električni naboj i struja povećavaju sva električna i magnetna polja. Sljedeća – druga – kaže kako nema drugog magnetizma osim toga. Jedini magnetizam dolazi od električnog naboja i struje. Jednoga dana ćemo možda pronaći rupicu u tom argumentu. Ali, trenutno, to je tako.
Evo jednog vrlo uzbudljivog otkrića za koje mnogi nisu čuli. Trebali su čuti za to, ali malo je zeznuto objasniti tehničke detalje, pa neću ni ja. Samo ću vam spomenuti. (Smijeh) Ali Chen Ning Yang, koga mi zovemo “Frank” Yang — (Smijeh) — i Bob Mills su to predložili, prije 50 godina, uopćavanje Maxwellovih jednadžbi, s novom simetrijom. Cijelom novom simetrijom. Matematika je vrlo slična, ali s cijelom novom simetrijom. Nadali su se da će to nekako doprinijeti fizici čestica — ali nije. Sama po sebi, nije doprinijela fizici čestica.
A zatim su to neki od nas još poopćili. I tada je doprinijelo! I dalo prelijep opis jake sile i slabe sile. Pa opet kažemo, što smo već rekli: da svaka ljuska luka pokazuje sličnost sa susjednom ljuskom. Pa je matematika susjednih ljuski slična onoj kakvu trebamo za novu ljusku. I zato to izgleda lijepo, jer već znamo kako je napisati na lijep, sažet način.
Ovo su teme. Vjerujemo da postoji jedinstvena teorija u podlozi svih regularnosti. Koraci prema objedinjavanju iskazuju jednostavnost. Simetrija iskazuje jednostavnost. A postoji i međusobna sličnost na svim razinama – drugim riječima, od jedne ljuske luka do druge. Približna međusobna sličnost. A to objašnjava ovaj fenomen. To objašnjava zašto je ljepota uspješan kriterij za odabir prave teorije.
Evo što je Newton rekao: “Priroda je harmonična i u skladu sama sa sobom.” On je razmišljao o nečemu što većina nas danas uzima zdravo za gotovo, ali u njegovo doba se nije uzimalo zdravo za gotovo. Ima priča, za koju nije sasvim sigurno da je istinita, ali se puno puta prepričavala. Četiri izvora ju je pričalo. U vrijeme kuge u Cambridgeu, kad je otišao na majčinu farmu – jer je sveučilište zatvoreno — vidio je kako jabuka pada sa stabla, ili mu je pala na glavu. I iznenada je shvatio da bi sila koja je povukla jabuku prema zemlji mogla biti ista ona sila koja upravlja kretanjem planeta i Mjeseca.
To je bila objedinjujuća teorija onih dana, premda je danas uzimamo zdravo za gotovo. To je ta teorija gravitacije. Pa je rekao za taj prirodni princip, harmoniju: “Taj je prirodni princip jako daleko od filozofskih koncepata, i suzdržavam se da ga opišem u knjizi, da ne bih bio smatran ekstravagantnom nakazom … ” Svi se mi moramo toga čuvati, (Smijeh) naročito na ovom skupu. ” … i izazvao predrasude u čitatelja protiv svih teza koje su temelj ove knjige.”
Tko bi danas tvrdio da je to izmišljotina ljudskog uma? Da je sila uslijed koje jabuka pada na tlo ista ona sila koja vodi kretanje planeta i Mjeseca? Svi to znaju. To je svojstvo gravitacije. Ta ideja nije u ljudskom umu. Ljudski um je, naravno, može cijeniti i uživati u njoj, rabiti je, ali ona nije samo plod ljudskog uma. Ona proistječe iz svojstava gravitacije. Isto vrijedi za sve o čemu pričamo. Sve su to svojstva fundamentalnog zakona. Fundamentalni zakon je takav da različite ljuske luka sliče jedna na drugu, i zato vam matematika jedne ljuske omogućava da lijepo i jednostavno objasnite fenomen sljedeće ljuske.
Newton je otkrio puno stvari te godine: gravitaciju, zakone gibanja, račun, da se bijela svjetlost sastoji od duginih boja. I mogao je napisati popriličan esej na temu “Što sam radio tijekom ljetnih ferija.“ (Smijeh) Znači, ne moramo tretirati te principe kao zasebne metafizičke postulate. Oni proistječu iz fundamentalne teorije. Oni su ono što nazivamo pojavna svojstva. Ne trebate nešto više da biste dobili nešto više. To je ono što pojavnost znači.
Život se može pojaviti iz fizike i kemije, plus mnogo slučajnosti. Ljudski um može nastati iz neurobiologije i mnogih slučajnosti, isto kao što se kemijske veze rađaju iz fizike i određenih slučajnosti. Važnost tih stvari ne umanjuje spoznaja da proistječu iz fundamentalnijih stvari, plus slučaja. To je opće pravilo i kritično je važno to shvatiti. Ne trebate nešto više da biste dobili nešto više. Ljudi uvijek pitaju čitajući moju knjigu, “Kvark i jaguar,” “Ne postoji li i nešto povrh ovoga što spominjete ovdje?” Za pretpostaviti je da misle na nešto nadnaravno. Bilo kako bilo, ne postoji. (Smijeh) Ne treba vam nešto više da biste objasnili nešto više.”, (1)
Reference:
- https://www.ted.com/talks/murray_gell_mann_on_beauty_and_truth_in_physics/transcript
