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Guia de Lisa Randall para a galáxia

Lisa Randall está me dizendo que ela pode ter uma pista para o próximo grande mistério da cosmologia.

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Vamos almoçar em um restaurante do Charles Hotel, não muito longe de Harvard, onde ela ensina física teórica, com especialização em física de partículas, teoria das cordas, matemática, astrofísica e cosmologia. Randall, uma mulher magra, agora com 50 anos, lembra a de uma jovem Joan Didion - anos-luz de consciência por trás de seus olhos.

Ela é uma estrela professora das estrelas, uma celebridade cosmológica, e apenas em parte porque ela é a primeira física teórica do sexo feminino a trabalhar em Harvard. Foi realmente a sua conjectura no final dos anos 90 sobre as "dimensões extras" da teoria das cordas que ganharam sua proeminência no campo. Ela atraiu mais atenção por sua explicação da busca do bóson de Higgs, e por seus escritos subseqüentes tentando explicar para o resto de nós o que ela faz e como é emocionante fazê-lo, mais recentemente Batendo na Porta do Paraíso .

E agora ela acha que ela e seus colegas de física de Harvard descobriram algo novo. O que ela está animada é a "matéria escura", que - junto com a "energia escura" - compõe a grande maioria do universo conhecido. A estimativa atual é que 70% do universo é energia escura e 26% matéria escura. Que soma 96%. Significa que o que vemos e conhecemos soma uns desprezíveis 4%.

Quatro por cento! Os 96% invisíveis aparentemente mantêm o universo em equilíbrio gravitacional, impedindo-o de colapsar sobre si mesmo ou de se dissipar em virtual nada. Mas sabemos quase nada mais sobre isso. O problema é que o material sombrio não parece interagir com os 4% que conhecemos de tal forma que nos dá uma pista sobre sua natureza.

Mas Randall acredita que ela pode ter encontrado uma pista. Na verdade, um dia antes de nos conhecermos, ela fez uma palestra em uma conferência da Associação Americana para o Avanço da Ciência, em Boston, na qual anunciou que poderia ter encontrado evidências da interação da matéria escura com nosso problema. Um desenvolvimento potencialmente sensacional para os cosmologistas que acabam de se estabelecer na vastidão inexplorada do universo da matéria escura.

Tudo começou, ela me diz, porque "havia um sinal que eu queria entender".

"Um sinal do espaço sideral?", Perguntei a ela.

"Um sinal de um satélite que poderia ver no centro de uma galáxia." Longe, muito longe, perto do coração da Via Láctea, duas partículas infinitesimalmente pequenas de matéria escura poderiam ter colidido e "aniquilado" umas às outras. Mas, em vez de não deixar vestígios, sinais da aniquilação viajaram pela vastidão do espaço a ser detectado pelo satélite Fermi que orbita a Terra. Se esses sinais forem validados, Randall diz, eles podem ser evidências de interações da matéria escura - talvez as primeiras impressões digitais legíveis de matéria escura sejam coletadas em nosso humilde reino de 4%.

"Eu sei muito bem que o sinal pode ser falso", diz ela, mas o que é importante "é o processo de tentar criar um modelo que o prediga. Eu estava pensando em um modelo onde houvesse interações para a matéria escura e então percebi que na verdade este é um outro cenário que é interessante por si só, e de fato funciona melhor e pode levar a um resfriamento de um componente da matéria escura, o que faria com que entrasse no disco da mesma forma que os bariços. ”

Neste ponto, onde “os bariões colapsam no disco”, eu estou totalmente perdido, mas “o importante”, ela continua, “é que é apenas um cenário que estranhamente ninguém considerou. As pessoas pensavam sobre a interação da matéria escura - mas com toda a matéria escura interagindo. E [neste modelo] é muito restrito. ”É uma parte infinitesimal dos 96% que se destinam a interagir com nossos pobres e miseráveis ​​4%.

O repórter em mim, de repente, sente que isso poderia ser um furo enorme, uma colher cósmica - ontem a cortina pode ter sido levantada em boa parte dos 96% do universo sobre o qual não tivemos a menor ideia. Mas a desistência do programa de matemática em mim se desespera ao entender verdadeiramente o que ela está me dizendo.

Felizmente, ela me mostra uma cópia de suas anotações para a palestra da AAAS, intitulada “O que é a matéria escura?” Embora deixe muitas coisas obscuras para mim, dá um grande senso de sua voz ao falar com seus colegas - cuidadosa, mas às vezes exuberante. .

Aqui estão algumas amostras:

- Não é escuro - é efetivamente transparente!
- Espera vê-lo com base em ser um pouco opaco.
- fale hoje ... alternativas ao paradigma padrão do WIMP.

WIMP, Randall me diz, significa "Weakly Interactive Massive Particles", o paradigma dominante sobre a matéria escura até este ponto.

- Por que tudo deveria ser como o nosso assunto?
- O que é misterioso é que a energia armazenada na matéria escura e na matéria comum é tão semelhante.
Postes de luz experimentais: LHC.

(O LHC é o Grande Colisor de Hádrons, o acelerador multibilionário de partículas na fronteira suíça que encontrou evidências de uma partícula de Higgs - ou "algo mais elaborado", como ela diz no novo prefácio à Heaven's Door, já que ela acredita que existem algumas ambigüidades na evidência de que a Grande Descoberta realmente era uma partícula de Higgs. O LHC está na oficina agora, por assim dizer, sendo adaptado para produzir ainda mais colisões de partículas incrivelmente energizadas, que, ela me disse, poderiam descobrir mais anomalias que indicar algo sobre a matéria escura.

- Esperando por energias mais altas, mais intensidade.
(Não somos todos?)
- Não sei ainda se este poste de luz na região certa.
(Significado não Suíça, mas infinitesimalidade super-subatômica.)
Agora aqui está o sinal dela:
Partícula de matéria escura atinge outra partícula de matéria escura e se aniquila.
—A aniquilação produz partículas do modelo padrão [já descoberto de 4%].
-Não escuro!

Depois disso, há uma página com letras de quase um centímetro:

Isso muda tudo!

Ela conclui com estas linhas distorcidas:

- Eu sei o que todo mundo quer saber é quando vamos ver a matéria escura.
- A resposta poderia ser mais cedo ou mais tarde do que pensamos!

Parece bastante certo que quando isso acontece, se isso acontecer em breve, Lisa Randall estará entre os primeiros a saber.
(Relatórios recentes emergentes desde nossa palestra sugerem outras possíveis observações de matéria escura, mas Randall acredita que seu cenário de interação parcial ainda é saliente.)

***

Embora o trabalho de Randall leve seus pensamentos para o espaço exterior, é uma questão sobre outra dimensão, o espaço interior, que ela dá a resposta mais elaborada durante nosso almoço. O assunto surge perto do fim, enquanto ela está espetando garfadas do meu sorvete de mirtilo. Pergunto-lhe sobre a consciência humana - a matéria escura dentro de nós - se ela pensou sobre a questão mente / cérebro: a mente é o produto do cérebro, todos os nossos pensamentos são neuroquimicamente determinados (como dizem os "materialistas")? a mente não é uma escrava do cérebro físico, de alguma forma capaz de livre arbítrio (como os "dualistas" acreditam)? Ou podemos nunca responder a essa pergunta? O filósofo Colin McGinn chama a si mesmo de “Mysterian” como uma homenagem à banda de maravilhas de um só hit dos anos 60 (“96 Tears”) Question Mark & ​​The Mysterians porque ele acha que nossa consciência pode nunca ser capaz de compreender o mistério de sua própria natureza. .

Randall parece considerar o argumento de McGinn como um desafio: “Primeiro, acho que é sempre um erro dizer 'nunca', porque provavelmente podemos entender muito mais sobre isso, mesmo que no final não entendamos. Em segundo lugar, não tentamos responder a essa pergunta há muito tempo. Nós entendemos muitas coisas que não entendemos antes. E é terrivelmente difícil, porque nem sabemos o que queremos dizer com consciência.

O que Randall fala quando fala sobre a consciência é um continuum.

“Eu acho que um erro que costumamos cometer é pensarmos nisso como uma coisa binária, como se estivéssemos conscientes ou não. Eu acho que há um espectro de consciência e acho interessante estudar isso - a diferença entre uma planta e um cachorro, a diferença entre um cachorro e um bebê, entre um bebê e um humano um pouco mais velho ... Eu acho que é meio que um continuum. ”Olhando dessa maneira, ela diz, “ seria um bom começo. ”

"Eu adoraria ver você aceitar isso", eu digo.

"Sim, talvez eu leve isso em diante", ela responde, rindo - logo depois de resolver a questão dos 96% do universo que não conhecemos.

Sua noção de um contínuo de consciência me lembra uma observação do grande diretor shakespeariano Peter Brook. "Dizer que alguém está vivo não é suficiente", disse Brook. “Você pode ser um por cento vivo, você pode estar vinte por cento vivo. Com Shakespeare, alguém tem algo muito extraordinário - um homem que não está apenas cem por cento vivo, mas talvez mil, até dez mil, um milhão por cento vivo ”.

É isso que achamos tão fascinante, tão inspirador em cosmólogos, astrofísicos, gênios matemáticos. Quanto mais viva a natureza da existência - para os vastos reinos de dimensões extras - eles parecem ser. Como deve ser isso? Emocionante, assustador, talvez isolando, pois há tão poucos seres humanos na Terra que podem compreendê-lo, muito menos compartilhá-lo.

Pergunto a Randall sobre a questão de como a inspiração figura em seu trabalho. Ela citou o grande poeta russo Pushkin: “A inspiração é necessária tanto na geometria quanto na poesia.” A inspiração para a sua noção de “dimensões extras” na carreira profissional, ela então me diz, veio em uma caminhada que ela atravessou. antiga ponte de arco de pedra sobre o rio Charles.

"Você teve a ideia de dimensões extras naquela ponte?" Eu pergunto a ela.

Ela se recusa a polir o relato - já há muitas histórias famosas de momentos eureka nos anais da física - e apenas diz: "Bem, foi um insight", pronunciando a última palavra de maneira auto-depreciativa. Uma percepção não significa necessariamente uma nova verdade. Às vezes é apenas uma nova maneira de ver as coisas. “Muitas das vezes quando estamos fazendo nosso trabalho, estamos [dentro de casa], colocando fórmulas juntas, e às vezes você não pensa nisso como o mundo em que você vive.” Tomando aquela caminhada, ela diz "Foi divertido pensar que talvez haja essas dimensões extras".

Dimensões extras significam reinos matemáticos além dos três (ou quatro, se você contar o tempo - e deveria) com o que estamos familiarizados. A teoria das cordas agora conta com pelo menos 11 dimensões. Ao longo do caminho, à medida que ficou mais complexo, tornou-se mais controverso. De fato, em uma de suas raras demonstrações de emoção durante nosso almoço, Randall me disse que estava "farta de pessoas perguntando sobre o que Lee Smolin diz" sobre a teoria das cordas. Smolin é um físico teórico respeitado, embora contrário, que argumenta que as teorias das cordas foram longe demais na construção de castelos no ar. Randall é protetora de suas dimensões extras.

Apesar de sua afeição pela citação de Pushkin, ela me diz que não gosta de pensar em seu trabalho como sendo puramente demitido por "inspiração". Ela chama isso de pensamento "de cima para baixo" - inventando primeiro um conceito e depois tentando para encontrar estruturas para apoiá-lo. Ela prefere pensar de baixo para cima. Na verdade, ela descreve seu método, com alguma humildade, como mera “solução de quebra-cabeças” e encontra a melhor metáfora para isso em seu esporte favorito, escalada em rocha.

“Você está do lado de fora. É lindo ”, ela diz, “ está focado em um problema interessante… e você está se levantando em algum lugar ”. Descobrir qual caminho até um penhasco de rocha será frutífero e que levará a um fim perigoso ou morto - e então fazendo isso. Com todos os riscos e perigos que isso implica. (Ela teve uma "queda ruim" subindo na Grécia há pouco tempo, ela diz.) Ela usa a mesma abordagem passo a passo em seu trabalho. Como resultado, ela é menos do que apaixonada por termos românticos do mundo da ciência como “beleza” e “elegância”. “Eu não penso em termos de 'verdade é beleza' ou 'beleza é verdade'”, diz ela. “Prefiro o que funciona, não é tão elegante quanto econômico” - se não a menor distância entre dois pontos, a maneira mais simples de chegar lá.

Mesmo para um estranho, é evidente que Randall não está apenas fazendo ciência importante, mas também está fazendo algo muito corajoso na cultura da ciência. Em sua palestra, ela está assumindo o maior mistério do universo e dizendo à maioria da comunidade científica masculina, que favoreceu o modelo WIMP, que eles podem estar fora do curso. É preciso evitar a tendência de pensar nisso como Nancy Drew versus os Hardy Boys.

Você sabia que teríamos que falar sobre gênero em algum momento, não é?

Harvard foi o ponto de partida para as guerras de gênero e ciência há vários anos, quando Larry Summers, então presidente da universidade, fez a sugestão incendiária de que há tão poucas mulheres no topo das profissões de matemática e ciências que as mulheres são apenas não é adequado para ciência e matemática. Com a implicação de que não era condicionamento cultural, mas fiação cerebral genética.

“Você provavelmente respondeu a essa pergunta um milhão de vezes”, digo a Randall, “mas deixe-me perguntar de uma maneira diferente: não se as mulheres são melhores ou piores, mas se há uma diferença na forma como as mulheres percebem as questões científicas. "

“A coisa que vou dizer é que, provavelmente, culturalmente, as mulheres são tratadas de forma diferente”, diz ela, “o que significa que eu acho que você é mais criticado, você tem que ouvir um pouco mais, você tem que se justificar. Então eu acho que existem maneiras que você provavelmente tem que trabalhar mais. Eu posso ser um bom ouvinte. Eu posso fazer as perguntas certas a maior parte do tempo. Muitas vezes, não estando em casa, você vê as coisas de maneira um pouco diferente.

“Pode ser uma coisa boa e ruim, certo? Você vê coisas como quando estrangeiros chegam a um novo país, vêem as coisas um pouco diferente ”.

Ouvir sinais outros não ...

"E, você sabe, eu cresci praticamente no mesmo mundo, praticamente fui para as mesmas classes [como pares masculinos], mas você tem uma experiência um pouco diferente ..."

O foco na ciência é deslocado, ela diz, na discussão de gênero. "É parte de uma questão maior sobre as mulheres na sociedade e eu acho que [o foco na ciência] é como tentar resolver o problema de uma árvore que está morrendo, olhando para uma pequena raiz em algum lugar."

***

Dos extremos do universo ao fim do universo: conversando com Randall, lembrei-me de Woody Allen em Stardust Memories lamentando um relato de que o universo terminará quando todos os assuntos “decaírem” depois de trilhões de anos. Sua implicação sombria - que permanece um assunto contemporâneo de debate entre físicos e filósofos - é que o cosmos não tem propósito último, nem “teleologia”, e então qual é o objetivo de todos nós nos esforçarmos para criar um significado duradouro quando nada durar. Alegre, não?

Fiquei feliz por ter tido a oportunidade de perguntar a um dos principais cosmólogos do mundo sua visão de tudo isso: “Como você acha que o universo vai acabar?”, Perguntei a ela.

“Dadas as energias que conhecemos, e o assunto que conhecemos”, ela diz, “vai continuar se expandindo e as coisas que estão ao redor eventualmente formarão buracos negros e eventualmente se dissiparão e eventualmente se expandirão para um nada diluído. Isso é um palpite. É interessante ”, ela diz, “ é onde parece que está indo agora ”.

Não totalmente diferente dos medos de Woody - embora sem nem mesmo uma pitada de angústia de Woody Allen. Pelo contrário, uma espécie de equanimidade cósmica. Mas isso não quer dizer que Randall seja incapaz de sentir alegria, de expressar como é sentir a emoção da consciência cósmica. Quando eu digo que estou desapontada com a nossa ignorância de 96% do universo, depois de tanto tempo estudando isso, ela tem outra ideia: “Acho que penso diferente”, diz ela. “Acho que acho incrível que sabemos tanto quanto nós. Somos apenas pessoas presas neste planeta no meio do sistema solar. É incrível o quanto descobrimos. E por que tudo deveria ser tão parecido conosco que podemos descobrir? Até mesmo algo simples como saber como será a vida vegetal na África, é difícil de fazer a menos que você realmente chegue lá, então estamos neste único local e é incrível o quanto descobrimos sobre os lugares - o espaço profundo - não fomos e talvez nunca vá.

É esse senso de perspectiva - de diferentes dimensões - que é tão impressionante com alguém como Randall. Então você pode imaginar a emoção da descoberta (não científica) que senti quando encontrei uma nova dimensão para ela - no libreto de uma ópera que ela havia escrito. Sim, Lisa Randall escreveu uma ópera, chamada Hypermusic: Prologue, a convite de Héctor Parra, então professor de composição eletroacústica no Conservatório de Música de Aragão, na Espanha. A ópera foi realizada pela primeira vez no Centro Pompidou, em Paris e, posteriormente, em Barcelona e, em trechos, no Guggenheim, em Nova York.

Incorpora passagens de seus livros, bem como letras originais e é muito vanguardista, mas, simultaneamente, quase chocantemente apaixonada de uma maneira muito antiquada.

Aqui estão alguns momentos:

A soprano, a figura de Lisa Randall, entra, em "PLANE 1", perguntando:

- Esta paisagem ...
Este estágio para o nosso ser?
Cadê?
Onde isso acaba?
Estruturas suportam a existência
Posso encontrá-los?
[ou são eles]
Quebra-cabeças nunca vou decifrar daqui.
Que é seguido pela expressão nua de:
-Angústia
Distorção.
Agonia.

(Você tem que imaginar essas palavras dramatizadas por um soprano operístico.)

Mas no “PLANO III: MEDO E ESPERANÇA” a conjectura sobre dimensões extras muda as coisas:

—Este passo - uma nova dimensão—
me excita
além de qualquer coisa que eu já senti.

Então, de repente, em "IVA Plano", as coisas ficam um pouco como trippy ...

- Eu entro na quinta dimensão ...
-Espaço
e tempo
está vivo!
- Eu vejo mais
A extensão total do nosso universo ... !!

Há mais, mas vou deixar o texto da ópera com seus dois pontos de exclamação.

Ela termina o PLANE V com:

- Como eu compartilho isso com você?

E de certa forma, na forma operística, ela encontrou um meio de compartilhar as emoções operísticas, seu senso de admiração e admiração por experimentar o cosmos. As dimensões extras em sua mente. Randall não pode nos levar ao seu nível visionário, mas ela pode nos dar uma ideia de como é emocionante e assustador, e, em última análise, é gratificante ter tais visões. Ser, digamos, mil por cento vivo.

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