Lisa Randall mengatakan kepada saya bahwa dia mungkin memiliki petunjuk untuk misteri besar berikutnya dalam kosmologi.
Konten terkait
- Membuka Portal Aneh dalam Fisika
Kami makan siang di sebuah restoran di Charles Hotel, tidak jauh dari Harvard tempat ia mengajar fisika teoretis, dengan spesialisasi dalam fisika partikel, teori string, matematika, astrofisika dan kosmologi. Randall, seorang wanita langsing, sekarang berusia 50 tahun, mengingatkan salah satu dari Joan Didion yang lebih muda — tahun-tahun kesadaran di belakang matanya.
Dia adalah profesor bintang dari bintang-bintang, seorang selebriti kosmologis, dan hanya sebagian karena dia adalah fisikawan teoretis wanita pertama yang bertempat tinggal di Harvard. Benar-benar dugaannya di akhir tahun 90-an tentang "dimensi ekstra" teori string yang membuatnya menonjol di lapangan. Dia mengumpulkan lebih banyak perhatian untuk penjelasannya tentang pencarian boson Higgs, dan untuk tulisan-tulisan berikutnya yang berusaha menjelaskan kepada kita semua tentang apa yang dia lakukan dan betapa mengasyikkannya melakukannya, yang terbaru mengetuk Pintu Surga .
Dan sekarang dia berpikir dia dan rekan-rekan fisika Harvard-nya telah menemukan sesuatu yang baru. Apa yang dia sukai adalah “materi gelap, ” yang — bersama dengan “energi gelap” —membuat sebagian besar dari alam semesta yang diketahui. Perkiraan saat ini adalah bahwa 70 persen dari alam semesta adalah energi gelap dan 26 persen materi gelap. Yang menambahkan hingga 96 persen. Artinya, apa yang kita lihat dan ketahui bertambah hingga 4 persen.
Empat persen! 96 persen yang tak kasat mata tampaknya menjaga alam semesta dalam keseimbangan gravitasi, mencegahnya dari kehancurannya sendiri atau menghilang ke dalam ketiadaan virtual. Tapi kita hampir tidak tahu apa-apa tentang itu. Masalahnya adalah bahwa hal-hal yang gelap kelihatannya tidak berinteraksi dengan 4 persen yang kita ketahui sedemikian rupa sehingga memberi kita petunjuk tentang sifatnya.
Tapi Randall percaya dia mungkin telah menemukan petunjuk. Faktanya, sehari sebelum kami bertemu, dia menyampaikan ceramah di konferensi Asosiasi Amerika untuk Kemajuan Ilmu Pengetahuan di Boston di mana dia mengumumkan bahwa dia mungkin telah menemukan bukti interaksi materi gelap dengan materi kita. Suatu perkembangan yang berpotensi sensasional bagi para kosmolog yang baru saja berangkat ke luasnya alam semesta materi gelap yang belum dipetakan.
Itu dimulai, katanya kepada saya, karena "ada sinyal yang ingin saya pahami."
"Sinyal dari luar angkasa?" Tanyaku padanya.
"Sinyal dari satelit yang bisa melihat ke pusat galaksi." Jauh, jauh, di dekat jantung Bimasakti, dua partikel materi gelap yang sangat kecil bisa saja bertabrakan dan "saling memusnahkan". Tapi bukannya tidak meninggalkan jejak, sinyal pemusnahan melintas melintasi luasnya ruang untuk dideteksi oleh satelit Fermi yang mengorbit Bumi. Jika sinyal-sinyal itu divalidasi, kata Randall, itu mungkin bukti interaksi materi gelap — mungkin sidik jari terbaca pertama dari materi gelap yang diambil di ranah 4 persen kita yang sederhana.
"Saya tahu betul bahwa sinyal itu mungkin palsu, " katanya, tetapi yang penting "adalah proses mencoba membuat model yang memprediksi itu. Saya sedang mempertimbangkan model di mana ada interaksi untuk materi gelap dan kemudian menyadari bahwa sebenarnya ini adalah seluruh skenario lain yang menarik dalam dirinya sendiri, dan pada kenyataannya bekerja lebih baik dan dapat menyebabkan pendinginan komponen dark matter, yang akan membuatnya jatuh ke disk seperti cara baryon lakukan. "
Pada titik ini, di mana "baryon runtuh ke dalam disk, " saya benar-benar tersesat, tetapi "yang penting, " lanjutnya, "adalah bahwa itu hanya skenario yang anehnya tidak ada yang mempertimbangkan. Orang-orang berpikir tentang materi gelap yang berinteraksi — tetapi semua materi gelap berinteraksi. Dan [dalam model ini] sangat dibatasi. ”Sepotong sangat kecil dari 96 persen yang berkenan untuk berinteraksi dengan 4 persen orang miskin kita yang menyedihkan.
Reporter dalam diri saya tiba-tiba merasa ini bisa menjadi sendok besar, sendok kosmik — baru kemarin gordennya mungkin terangkat pada sebagian besar dari 96 persen alam semesta yang tidak kita ketahui. Tetapi, program matematika yang gagal dalam diri saya putus asa karena benar-benar memahami apa yang ia katakan kepada saya.
Untungnya, dia menunjukkan kepada saya salinan catatannya untuk ceramah AAAS-nya, berjudul “What Is Dark Matter?” Meskipun hal itu membuat banyak hal tidak jelas bagi saya, itu memberi kesan besar pada suaranya ketika berbicara dengan rekan-rekannya — berhati-hati tetapi terkadang bersemangat. .
Berikut beberapa contoh:
—Itu bukan gelap — ini transparan secara efektif!
—Harus melihatnya berdasarkan itu menjadi sedikit buram.
—Bicara hari ini ... alternatif untuk paradigma WIMP standar.
WIMP, Randall memberi tahu saya, singkatan dari "Weakly Interactive Massive Particles, " paradigma dominan tentang materi gelap hingga saat ini.
—Kenapa semuanya harus seperti masalah kita?
—Apa yang misterius adalah bahwa energi yang tersimpan dalam materi gelap dan materi biasa sangat mirip.
—Tiang Lampu Eksperimental: LHC.
(LHC adalah Large Hadron Collider, akselerator partikel miliaran dolar di perbatasan Swiss yang menemukan bukti partikel Higgs — atau "sesuatu yang lebih rumit, " seperti yang ia katakan dalam kata pengantar baru Heaven's Door, karena ia percaya ada beberapa ambiguitas dalam bukti bahwa Penemuan Besar sebenarnya adalah partikel Higgs. LHC ada di toko sekarang, sehingga dapat dikatakan, dipasangkan untuk menghasilkan tabrakan partikel yang bahkan lebih energik, yang, katanya, mungkin menemukan lebih banyak anomali yang menunjukkan sesuatu tentang materi gelap.
—Menunggu energi yang lebih tinggi, lebih banyak intensitas.
(Bukankah kita semua?)
—Tidak tahu apakah tiang lampu ini berada di wilayah yang tepat.
(Artinya bukan Swiss tetapi sangat kecil sub-atomik.)
Sekarang inilah sinyalnya:
—Partikel gelap menyentuh partikel materi gelap lain dan memusnahkannya.
—Penghapusan menghasilkan partikel Model Standar [sudah menemukan tipe 4 persen].
-Tidak gelap!
Setelah itu ada halaman menuju, dalam huruf hampir setinggi inci:
—Ini mengubah segalanya!
Dia menyimpulkan dengan garis-garis masam ini:
—Aku tahu yang semua orang ingin tahu adalah kapan kita akan melihat materi gelap.
—Jawaban bisa lebih cepat — atau lebih lambat — daripada yang kita pikirkan!
Tampaknya cukup pasti bahwa ketika itu terjadi, jika itu terjadi dalam waktu dekat, Lisa Randall akan menjadi yang pertama tahu.
(Laporan terbaru muncul sejak pembicaraan kami tentang kemungkinan pengamatan materi gelap lainnya, tetapi Randall percaya skenario interaksi parsialnya masih menonjol.)
***
Meskipun karya Randall membawa pikirannya ke luar angkasa, itu adalah pertanyaan tentang dimensi lain, ruang dalam, yang dia berikan jawaban paling rumit selama makan siang kami. Subjek muncul menjelang akhir, saat dia menusuk garpu garpu blueberry saya. Saya bertanya kepadanya tentang kesadaran manusia — materi gelap dalam diri kita — yaitu apakah ia telah memikirkan pertanyaan pikiran / otak: Apakah pikiran merupakan produk otak, semua pikiran kita ditentukan secara neurokimia (seperti yang dikatakan oleh "materialis"), atau apakah pikiran bukan budak dari otak fisik, entah bagaimana mampu kehendak bebas (seperti yang diyakini "dualis")? Atau bisakah kita menjawab pertanyaan itu? Filsuf Colin McGinn menyebut dirinya "Mysterian" sebagai penghormatan kepada band 60-hit Wonder satu-satunya ("96 Tears") Tanya Mark & The Mysterians karena dia berpikir kesadaran kita mungkin tidak pernah mampu memahami misteri dari sifatnya sendiri. .
Randall tampaknya menganggap argumen McGinn sebagai tantangan: "Pertama, saya pikir selalu salah untuk mengatakan 'tidak pernah, ' karena kita mungkin bisa lebih memahami hal itu bahkan jika kita akhirnya tidak memahaminya. Kedua, kami belum mencoba menjawab pertanyaan ini sejak lama. Kami memahami banyak hal sekarang yang sebelumnya tidak kami mengerti. Dan itu sangat sulit, karena kita bahkan tidak tahu apa yang kita maksud dengan kesadaran. ”
Apa yang Randall bicarakan ketika dia berbicara tentang kesadaran adalah sebuah kontinum.
“Saya pikir satu kesalahan yang sering kita buat adalah kita menganggapnya sebagai hal biner, seperti kita sadar atau tidak sadar. Saya pikir ada spektrum kesadaran dan saya pikir itu menarik untuk mempelajari itu — perbedaan antara tanaman dan anjing, perbedaan antara anjing dan bayi, antara bayi dan manusia yang sedikit lebih tua ... Saya pikir itu semacam sebuah kontinum. "Melihatnya seperti itu, katanya, " akan menjadi awal yang baik. "
"Aku ingin melihatmu mengambilnya, " kataku.
"Ya, mungkin aku akan mengambil yang berikutnya, " jawabnya, tertawa — selanjutnya setelah menyelesaikan pertanyaan tentang 96 persen dari alam semesta yang tidak kita ketahui.
Gagasannya tentang kontinum kesadaran mengingatkan saya pada pengamatan oleh sutradara Shakespeare besar Peter Brook. "Mengatakan seseorang masih hidup tidak cukup, " kata Brook. "Kamu bisa satu persen hidup, kamu bisa dua puluh persen hidup. Dengan Shakespeare, seseorang memiliki sesuatu yang sangat luar biasa — seorang pria yang tidak hanya hidup seratus persen, tetapi mungkin seribu, bahkan sepuluh ribu, satu juta persen hidup. ”
Inilah yang kami temukan sangat menarik, sangat mengilhami tentang kosmolog, astrofisika, genius matematika. Betapa jauh lebih hidup dari sifat eksistensi — ke dunia luas dimensi ekstra — tampaknya. Seperti apa itu? Mengasyikkan, menakutkan, mungkin mengisolasi karena ada begitu sedikit manusia di bumi yang dapat memahaminya, apalagi membagikannya.
Saya bertanya kepada Randall tentang pertanyaan tentang bagaimana tokoh-tokoh inspirasi menjadi karyanya. Dia mengutip Pushkin penyair Rusia yang hebat: "Inspirasi diperlukan dalam geometri seperti halnya dalam puisi." Inspirasi untuk gagasan pembuatan kariernya tentang "dimensi ekstra, " dia kemudian mengatakan kepada saya, datang berjalan-jalan dia mengambil melintasi jembatan lengkung batu tua di atas Sungai Charles.
“Kamu punya ide untuk dimensi tambahan di jembatan itu?” Tanyaku padanya.
Dia menolak untuk membakar anekdot — sudah ada banyak kisah momen-eureka yang terkenal dalam catatan sejarah fisika — dan hanya mengatakan, “Ya, itu wawasan, ” mengucapkan kata yang terakhir dengan cara mencela diri sendiri. Wawasan tidak selalu berarti kebenaran baru. Terkadang ini hanya cara baru dalam memandang berbagai hal. “Banyak kali ketika kita melakukan pekerjaan kita, kita [di dalam ruangan], menyusun formula, dan kadang-kadang Anda tidak memikirkannya sebagai dunia yang Anda tinggali.” Berjalan kaki, katanya, “Itu agak menyenangkan untuk berpikir mungkin ada dimensi ekstra ini.”
Dimensi ekstra berarti bidang matematika di luar tiga (atau empat jika Anda menghitung waktu — dan Anda seharusnya) yang kita kenal. Teori string sekarang menghitung setidaknya 11 dimensi. Sepanjang jalan, karena semakin kompleks, itu menjadi lebih kontroversial. Faktanya, dalam salah satu penampilan emosinya yang langka selama makan siang kami, Randall mengatakan kepada saya bahwa ia "muak dengan orang-orang yang bertanya tentang apa yang dikatakan Lee Smolin" tentang teori string. Smolin adalah fisikawan teoretis kontrarian yang dihormati yang berpendapat bahwa teori string terlalu jauh dalam membangun kastil di udara. Randall melindungi dimensi ekstra dirinya.
Terlepas dari kecintaannya pada kutipan Pushkin, dia mengatakan kepada saya bahwa dia tidak suka menganggap pekerjaannya sebagai murni dipecat oleh "inspirasi." Dia menyebut pemikiran "top-down" itu - datang dengan konsep tinggi terlebih dahulu dan kemudian mencoba untuk menemukan struktur untuk mendukungnya. Dia lebih suka berpikir dari bawah ke atas. Memang dia menggambarkan metodenya, dengan sedikit kerendahan hati, hanya sebagai "pemecahan teka-teki" dan menemukan metafora terbaik untuk itu dalam olahraga favoritnya, panjat tebing.
"Kamu di luar. Sangat indah, ”katanya, “ berfokus pada masalah yang menarik ... dan Anda bangun di suatu tempat. ”Mencari jalan tebing batu mana yang akan membuahkan hasil dan yang akan mengarah pada kematian, atau akhir yang berbahaya — dan lalu lakukan itu. Dengan semua risiko dan bahaya yang menyertainya. (Dia mengalami "kejatuhan yang buruk" mendaki Yunani belum lama ini, katanya.) Dia mengambil pendekatan langkah demi langkah yang sama dalam pekerjaannya. Akibatnya, dia kurang tergila-gila dengan istilah dunia sains romantis seperti "kecantikan" dan "keanggunan." "Saya tidak berpikir dalam istilah 'kebenaran adalah keindahan' atau 'keindahan adalah kebenaran, '" katanya. "Saya lebih suka apa yang berhasil, tidak anggun namun ekonomis" —jika bukan jarak terdekat antara dua titik, cara paling sederhana untuk sampai ke sana.
Bahkan bagi orang luar, jelaslah bahwa Randall tidak hanya melakukan sains penting tetapi dia juga melakukan sesuatu yang sangat berani dalam budaya sains. Dalam ceramahnya, dia mengambil misteri terbesar di alam semesta dan memberi tahu sebagian besar komunitas ilmiah pria, yang menyukai model WIMP, bahwa mereka mungkin berada di luar jalur. Kita harus menghindari kecenderungan untuk menganggapnya sebagai Nancy Drew versus Hardy Boys.
Anda tahu kita harus berbicara tentang gender pada titik tertentu, bukan?
Harvard adalah titik nol untuk perang gender dan sains beberapa tahun yang lalu ketika Larry Summers, yang saat itu adalah presiden universitas, membuat saran pembakar bahwa alasan mengapa ada begitu sedikit wanita di puncak profesi matematika dan sains mungkin karena wanita tidak cocok untuk sains dan matematika. Dengan implikasi bahwa itu bukan pengkondisian budaya tetapi kabel otak genetik.
“Kamu mungkin telah menjawab pertanyaan ini sejuta kali, ” kataku pada Randall, “tapi izinkan aku bertanya dengan cara yang berbeda: bukan apakah wanita lebih baik atau lebih buruk, tetapi apakah ada perbedaan dalam cara wanita melihat pertanyaan ilmiah. ”
“Yang akan saya katakan adalah bahwa mungkin secara budaya, wanita diperlakukan secara berbeda, ” katanya, “yang berarti saya pikir Anda lebih banyak dikritik, Anda harus mendengarkan sedikit lebih banyak, Anda harus membenarkan diri sendiri. Jadi saya pikir ada cara yang mungkin Anda harus bekerja lebih keras. Saya bisa menjadi pendengar yang baik. Saya sering dapat mengajukan pertanyaan yang tepat. Seringkali tidak cukup di rumah, Anda melihat sesuatu yang sedikit berbeda.
“Itu bisa menjadi hal yang baik dan buruk, kan? Anda melihat hal-hal seperti ketika orang asing datang ke negara baru, melihat hal-hal sedikit berbeda. "
Mendengar sinyal yang lain tidak ...
"Dan, kamu tahu, aku tumbuh cukup banyak di dunia yang sama, cukup banyak pergi ke kelas yang sama [seperti teman sebaya laki-laki], tetapi kamu memiliki pengalaman yang sedikit berbeda ..."
Fokus pada sains salah tempat, katanya, dalam diskusi gender. “Itu adalah bagian dari masalah yang lebih besar tentang wanita dalam masyarakat dan saya pikir [fokus pada sains] seperti mencoba menyelesaikan masalah pohon sekarat dengan melihat akar kecil di suatu tempat.”
***
Dari ujung alam semesta ke ujung alam semesta: berbicara dengan Randall saya ingat Woody Allen di Stardust Memories meratapi laporan bahwa alam semesta akan berakhir ketika semua materi "meluruh" setelah triliunan tahun. Implikasinya yang suram — yang masih menjadi bahan perdebatan kontemporer di antara fisikawan dan filsuf — adalah bahwa kosmos tidak memiliki tujuan akhir, tidak ada "teleologi, " dan jadi apa gunanya semua upaya kita untuk menciptakan makna yang langgeng ketika tidak ada yang bertahan lama. Ceria, bukan?
Saya senang saya memiliki kesempatan untuk bertanya kepada salah satu ahli kosmologi terkemuka dunia tentang pandangannya tentang semua ini: "Bagaimana menurut Anda alam semesta akan berakhir?" Saya bertanya kepadanya.
"Mengingat energi yang kita tahu, dan masalah yang kita ketahui, " katanya, "itu hanya akan terus berkembang dan hal-hal yang ada di sekitarnya pada akhirnya akan membentuk lubang hitam dan pada akhirnya akan memancar dan akhirnya akan berkembang menjadi kehampaan encer. Itu hanya satu tebakan. Sangat menarik, "katanya, " Di situlah kelihatannya sekarang. "
Tidak sepenuhnya berbeda dari ketakutan Woody — meskipun tanpa sedikit pun kecemasan Woody Allen. Agak semacam keseimbangan batin kosmik. Tetapi itu bukan untuk mengatakan bahwa Randall tidak mampu bersukacita, mengungkapkan bagaimana rasanya merasakan sensasi kesadaran kosmik. Ketika saya mengatakan saya kecewa dengan ketidaktahuan kita terhadap 96 persen dari alam semesta, setelah sekian lama mempelajarinya, dia memiliki pandangan lain tentang itu: "Saya kira saya memikirkannya secara berbeda, " katanya. “Kurasa aku pikir itu luar biasa karena kita tahu sebanyak yang kita tahu. Kami hanya orang-orang yang terjebak di planet ini di tengah tata surya. Sungguh luar biasa seberapa banyak kita sudah tahu. Dan mengapa semuanya harus seperti kita sehingga kita bisa mengetahuinya? Bahkan hanya sesuatu yang sederhana seperti mengetahui seperti apa kehidupan tanaman di Afrika, sulit dilakukan kecuali Anda benar-benar sampai di sana, jadi kami berada di satu lokasi ini dan sungguh menakjubkan betapa kami telah menemukan ”tentang tempat-tempat — ruang yang dalam —Kami belum pernah dan mungkin tidak akan pernah pergi.
Perasaan perspektif itu — dari berbagai dimensi — yang begitu mengesankan bagi seseorang seperti Randall. Jadi, Anda bisa membayangkan sensasi penemuan (nonscientific) yang saya rasakan ketika saya menemukan dimensi baru baginya — dalam libretto opera yang ditulisnya. Ya, Lisa Randall telah menulis sebuah opera, yang disebut Hypermusic: Prolog, atas undangan Hèctor Parra, yang saat itu seorang profesor komposisi elektroakustik di Conservatory of Music of Aragon di Spanyol. Opera pertama kali dilakukan di Pompidou Center di Paris dan kemudian di Barcelona dan, dalam kutipan, di Guggenheim di New York City.
Ini menggabungkan bagian-bagian dari buku-bukunya serta lirik asli dan itu sangat avant-gardish, tetapi, secara bersamaan, hampir secara mengejutkan berapi-api dengan cara yang sangat kuno.
Inilah beberapa momen:
Soprano, sosok Lisa Randall, masuk, dalam “PLANE 1, ” bertanya-tanya:
—Bentang alam ini ...?
Tahap ini untuk keberadaan kita?
Dimana itu?
Di mana itu berakhir?
Struktur mendukung keberadaan
Bisakah saya menemukannya?
[atau apakah mereka]
Teka-teki yang tidak akan saya pahami dari sini.
Yang diikuti oleh ekspresi telanjang:
-Derita
Distorsi.
Kesakitan.
(Anda harus membayangkan kata-kata ini didramatisasi oleh sopran opera.)
Tetapi dalam “PLANE III: FEAR AND HOPE”, dugaan tentang dimensi tambahan mengubah segalanya:
—Langkah ini — dimensi baru—
menggairahkan saya
melebihi apa pun yang pernah saya rasakan.
Lalu tiba-tiba di "Plane IVA, " segalanya menjadi trippy kecil seperti ...
—Aku memasuki dimensi kelima ...
-Ruang
dan waktu
masih hidup!
—Saya melihat lebih banyak—
Luasnya jagat raya kita ... !!
Masih ada lagi tapi saya akan meninggalkan teks opera dengan dua tanda seru.
Dia mengakhiri PLANE V dengan:
—Bagaimana saya berbagi ini dengan Anda?
Dan dalam suatu cara, dalam bentuk opera, dia menemukan cara berbagi emosi opera, rasa kagum dan kagumnya dalam mengalami kosmos. Dimensi ekstra dalam benaknya. Randall tidak bisa membawa kita ke tingkat visionernya, tetapi dia bisa memberi kita perasaan betapa mendebarkan dan menakutkan dan akhirnya memenuhi itu untuk memiliki visi seperti itu. Katakanlah, seribu persen hidup.
