Заровен под планина от документи и празни бутилки Coca-Cola Zero, Алън Гут размишлява върху произхода на космоса. Световноизвестен теоретичен физик и професор в Масачузетския технологичен институт, Гут е най-известен с това, че е пионер в теорията за космическата инфлация, модел, който обяснява експоненциалния растеж на Вселената само за части от секундата след Големия взрив и нейното продължение разширяване днес.
Космическата инфлация обаче не само описва основната физика на Големия взрив. Гут вярва, че това също подкрепя идеята, че нашата вселена е една от многото, с още повече вселени, които тепърва ще се формират.
Научният петък се отправи към Масачузетския технологичен институт (където този писател също работи, но в друг отдел), за да поговори с Гут в кабинета му за безкрайните възможности в един безкраен космос и бисквитката с късмети, която промени живота му.
Алън Гут през 2007 г. Снимка от Betsy Devine/Wikipedia/CC BY-SA 3.0 Science Friday: Какво ви накара да осъзнаете, че искате да бъдете учен?
Алън Гут: Спомням си едно събитие в гимназията, което може би е показателно за моите желания да бъда теоретичен физик по-специално. Учих физика в гимназията и един мой приятел правеше експеримент, който се състоеше от вземане на мерителна пръчка и пробиване на дупки в нея на различни места и завъртане на тези различни дупки и виждане как периодът зависи от това къде е дупката. В този момент току-що бях научил достатъчно основни физика и смятане, за да мога да изчисля какъв би трябвало да бъде отговорът на този въпрос. Спомням си един следобед, когато се събрахме и сравнихме моята формула с неговите данни, използвайки плъзгаща се линейка, за да направим изчисленията. Всъщност проработи. Бях много развълнуван от идеята, че наистина можем да изчисляваме нещата и те всъщност отразяват начина, по който работи реалният свят.
Направил си дисертация по физика на елементарните частици и каза, че не се е получило точно както искаш. Бихте ли ми разказали за това?
Моята дисертация беше за кварковия модел и за това как кварките и антикварките могат да се свързват, за да образуват мезони. Но всъщност беше точно преди теорията за кварките да претърпи голяма революция [когато физиците преминаха от вярването, че кварките са тежки частици, които имат голяма енергия на свързване, когато се комбинират, към теорията на квантовата хромодинамика, че кварките всъщност са много леки и тяхната енергия на свързване се увеличава, докато те се раздалечават]. Бях от грешната страна на тази революция. Моята теза, повече или по-малко, напълно остаря по времето, когато я написах. Със сигурност научих много, правейки го.
Какво те запали по космологията?
Едва на осмата година, откакто бях постдоктор [физика на частиците], започнах да се занимавам с космология. Колега постдокторант в Корнел на име Хенри Тай се заинтересува от това, което тогава беше новомоден клас теории за частиците, наречени големи обединени теории [модели на физиката на частиците, които описват как три от четирите фундаментални сили във Вселената – електромагнетизъм, слаби ядрени взаимодействия и силни ядрени взаимодействия - действат като една сила при изключително високи енергии]. Той дойде при мен един ден и ме попита дали тези големи обединени теории ще предскажат, че трябва да има магнитни монополи [частици, които имат нетен магнитен северен заряд или нетен магнитен южен заряд.]
По онова време не знаех за теориите за голямото обединение, така че той трябваше да ме научи, което той направи много успешно. Тогава знаех достатъчно, за да събера две и две и да заключа — както съм сигурен, че са направили много хора по света — че да, теориите за голямо обединение наистина предсказват, че магнитните монополи трябва да съществуват, но че те ще бъдат безобразно тежки. Те биха тежали около 10 на 16-та степен, умножени по колкото един протон [което означава, че теоретично учените би трябвало да могат да ги наблюдават във Вселената, въпреки че никой все още не го е направил].
Около шест месеца по-късно имаше посещение в Корнел от [нобелов лауреат] Стив Уайнбърг, който е невероятен физик и човек, когото познавах от студентските ми дни в MIT. Той работеше върху това как големи обединени теории могат да обяснят излишъка на материя над антиматерия [във Вселената], но това включваше същата основна физика, която определянето на това колко монополи съществуват в ранната вселена би включвало. Реших, че ако е достатъчно разумно за Стив Уайнбърг да поработя, защо не и аз?
След известно време Хенри Тай и аз стигнахме до заключението, че твърде много магнитни монополи ще бъдат произведени, ако се комбинира конвенционалната космология с конвенционалните теории за голямо обединение. Бяхме принудени да публикуваме това, но Хенри и аз решихме, че ще продължим да се опитваме да разберем дали има нещо, което може да бъде променено, което би направило възможно теориите за голямо обединение да бъдат в съответствие с космологията, каквато я познаваме.
Как стигнахте до идеята за космическата инфлация?
Малко преди да започна да говоря с Хенри Тай за монополите, имаше лекция в Корнел от Боб Дике, физик и космолог от Принстън, в която той представи нещо, което се наричаше проблем с плоскостта, проблем за скоростта на разширение на ранния вселената и колко прецизно фино настроена трябваше да бъде, за да работи вселената, за да произведе вселена като тази, в която живеем [тоест такава, която има малка или никаква кривина на пространство-времето и следователно е почти идеално „плоска“]. В тази беседа Боб Дике ни каза, че ако мислите за Вселената една секунда след началото, скоростта на разширяване наистина трябва да е точно до 15 знака след десетичната запетая, в противен случай Вселената или ще се разпадне твърде бързо, за да може каквато и да е структура се образуват или свиват отново твърде бързо, за да се образува каквато и да е структура.
По онова време мислех, че това е някак невероятно, но дори не го разбрах. Но след като работих върху този въпрос за магнитния монопол в продължение на шест месеца, една вечер стигнах до осъзнаването, че видът механизъм, за който си мислехме, който ще потисне количеството магнитни монополи, произведени след Големия взрив [„механизмът“ е фаза преход, който настъпва след голямо количество свръхохлаждане] би имал изненадващия ефект да насочи Вселената към период на експоненциално разширение – което сега наричаме инфлация – и това експоненциално разширение би решило този проблем с плоскостта. Това също би привлякло Вселената до точно правилната скорост на разширение, която Големият взрив изисква [за създаване на вселена като нашата].
В предишни разговори казахте, че бисквитката с късмети е изиграла законно важна роля в кариерата ви. Как така?
През пролетта на 1980 г., след като измислих тази идея за инфлация, реших, че най-добрият начин да я разглася би бил да изнеса много разговори за нея. Посетих MIT, но MIT не беше обявил никакви позиции през тази година. По време на последния ден от това шестседмично пътуване бях в университета на Мериленд и те ме изведоха на китайска вечеря и богатството, което получих в моята китайска бисквитка с късмети, казваше: „Очаква ви вълнуваща възможност, ако не съм твърде плах.' Помислих за това и реших, че може би се опитва да ми каже нещо. Когато се върнах в Калифорния, се обадих на един от членовете на факултета в Масачузетския технологичен институт и казах по някакъв заекващ начин, че не съм кандидатствал за никаква работа, защото няма работа в Масачузетския технологичен институт, но исках да им кажа, че ако може да се интересува от мен, ще ми е интересно да дойда. Тогава те се свързаха с мен в един ден и ми направиха предложение. Беше чудесно. Дойдох в MIT като член на факултета и оттогава съм тук.
Кога и къде работите най-добре?
Твърдо вярвам, че мисля най-добре посред нощ. Много ми харесва да имам разумно дълги периоди от време, няколко часа, когато мога да се концентрирам върху нещо и да не ме прекъсват, и това се случва само през нощта. Това, което често се случва, е, че заспивам около 9:30 и се събуждам в 1 или 2 и започвам да работя и след това заспивам отново в 5.
Кой е мечтаният сътрудник, с когото бихте искали да работите?
Обзалагам се, че щеше да е много забавно да работя с Айнщайн. Това, което наистина уважавам у Айнщайн, е желанието му да загърби всички конвенционални модели и просто да се концентрира върху това, което изглежда най-близо до точната теория за природата.
Върху какво работите в момента?
Най-конкретният проект, върху който работя, е проект в сътрудничество с доста голяма група тук в Масачузетския технологичен институт, в който се опитваме да изчислим производството на първични черни дупки, което може да се е случило с определена версия на инфлацията. Ако това се окаже, тези първични черни дупки може би биха могли да бъдат семената за супер масивните черни дупки в центровете на галактиките, които са много трудни за обяснение. Би било невероятно вълнуващо, ако това се окаже така.
Какво още обмисляте?
По-голям въпрос, който е в съзнанието ми от десетилетие, е проблемът за разбирането на вероятностите във вечно раздуващи се вселени. Във вечно надуващата се вселена тези джобни вселени [като тази, в която живеем] продължават да се формират буквално завинаги. Създават се безкраен брой джобни вселени и това означава, че всичко, което е физически разрешено, в крайна сметка ще се случи безкраен брой пъти.
Обикновено ние интерпретираме вероятностите като относителни събития. Смятаме, че едноглавите крави са по-вероятни от двуглавите, защото смятаме, че има много повече едноглави крави, отколкото двуглави. Не знам дали има двуглави крави на земята, но нека се преструваме, че има. Във вечно надуващата се вселена, ако приемем, че двуглава крава е поне възможна, ще има безкраен брой двуглави крави и безкраен брой едноглави крави. Трудно е да разберете какво имате предвид, ако се опитате да кажете, че едното е по-често срещано от другото.
Ако нещо може да се случи в една вечно раздуваща се вселена, има ли ситуация, в която аз съм космологът, а вие сте журналистът?
[Смее се] Вероятно, да. Мисля, че това, което бихме знаели със сигурност, е, че всичко, което е физически възможно - и не виждам защо това не е физически възможно - ще се случи безкраен брой пъти.
Това интервю е редактирано за пространство и яснота. Марсия Бартусяк, професор по практика на Магистърска програма по научно писане в Масачузетския технологичен институт, предостави своя опит по време на процеса на проверка на фактите.
