I sin nye bog, Knocking on Heaven's Door, udforsker Harvard University teoretiker Lisa Randall, hvordan fysik kan ændre vores forståelse af verdens grundlæggende natur. Hun mener, at en ekstra dimension kan eksistere tæt på vores velkendte virkelighed, skjult undtagen for en bisarr klap af tyngdekraften, som vi ser den. Hun overvejer også sammensætningen af mørkt stof, usete partikler, der har formet væksten i hele kosmos. Disse ideer, der engang var den eneste provins med fiktionforfattere, står over for reelle prøver i en ny generation af eksperimenter. Følsomme detektorer snusk nu for mørkt stof, mens den mest komplekse videnskabelige maskine nogensinde er skabt, Large Hadron Collider (LHC), under grænsen mellem Schweiz og Frankrig, smadrer subatomære partikler ind i hinanden med næsten lysets hastighed.
Fra denne historie
[×] LUKKET
Fysiker Lisa Randall mener, at en ekstra dimension kan eksistere tæt på vores velkendte virkelighed, skjult undtagen for en bisarr opsvulmning af tyngdekraften, som vi ser den. (Boston Globe via Getty Images) 
Fotogalleri
Relateret indhold
- Lisa Randalls guide til galaksen
- På udkig efter Neutrinos, naturens spøgelsespartikler
- Black Hole Rap
Hvad var dine vigtigste mål for din nye bog?
Et mål var at beskrive den videnskab, jeg er interesseret i i dag: fysikken, der sker på LHC og søger efter mørk stof. Men jeg ønskede også at afklare videnskabens natur: hvad det betyder at være rigtigt og forkert, hvad det betyder at foretage målinger, og rollerne som usikkerhed, risiko og kreativitet.
Føler du, at fysikfællesskabet er på randen af at finde noget bemærkelsesværdigt?
Jeg håber bestemt. Vi har en god chance [med LHC] til at se Higgs-partiklen, som fortæller os, hvordan elementære partikler får masse. Andre dybe spørgsmål inkluderer rum-tidssymmetri, og om der er ekstra dimensioner. Vi har virkelig en chance for at komme ind på disse emner.
Der er en masse bisarre ideer her, fra strengteori til en "brane" af ekstra dimensioner lige ved siden af vores egne. Hvorfor skal vi betragte disse ideer som mere end fantasifulde konstruktioner?
Jeg beder bestemt ikke nogen om at påtage sig nogen af de ideer, jeg præsenterer. Det er en del af bogens punkt: videnskaben går videre, og vi ender systematisk med nye ideer og forklaringer, der går fra de menneskelige skalaer, vi er meget fortrolige med, til skalaer, der er så fjerne, at det er svært at have intuition om dem. Videnskab er også en selvkorrigerende proces, noget, som jeg forventer, vil ske med den nylige meddelelse af neutrinoer, der kan bevæge sig hurtigere end lysets hastighed.
Kan du beskrive essensen af din idé om ekstra dimensioner?
Der kan være mere i universet end de tre dimensioner, vi er bekendt med. De er skjult for os på en eller anden måde, måske fordi de er bittesmå eller forvrængede. Men selv hvis de er usynlige, kan de påvirke, hvad vi faktisk observerer i universet. Der er mange ting, vi ikke kan se med det blotte øje, der viser sig at være baseret i virkeligheden.
Ekstra dimensioner kan være relevante for et af de spørgsmål, vi prøver at besvare på LHC: hvordan partikler får deres masse, og hvorfor de har de masser, de gør, som er langt mindre end fysikere ville forvente, at de ville være. Så vores idé er, at der er en ekstra dimension, der er så skæv, masserne ville være store et sted og små på et andet. Med andre ord, tyngdekraften kunne være svagere et sted og stærkere på et andet. I så fald kan det være en naturlig forklaring både på, hvorfor partikelmasser er, som de er, og hvorfor tyngdekraften er så meget svagere end de andre elementære kræfter, vi observerer.
Denne ekstra dimension kunne adskilles fra vores med en million billion billion billion centimeter. Er dette et parallelt, men alligevel utilgængeligt univers?
Det interagerer kun med vores dimensioner via tyngdekraften. Og tyngdekraften er ekstremt svag. En elementær partikel ved almindelige energier udøver ubetydelig tyngdekraft. Men på LHC, hvis denne idé er rigtig, ville vi se bevis for denne ekstra dimension. Partikler kunne bære momentum ind i den ekstra dimension, og det kan faktisk være observerbart.
Men det er ikke noget, du tænker på som et "parallelt univers?"
Teknisk, ja, det kunne eksistere parallelt med vores univers. Men det er ikke kun en kulstofkopi af vores univers, som mange mennesker tænker på, når de hører den sætning.
Hvis fysikere finder solide bevis for ekstra dimensioner, hvordan ville det da påvirke vores syn på universet og vores plads i det?
Du kan have meget eksotiske underliggende fænomener, men de vil stadig være i overensstemmelse med de almindelige regler, vi er bekendt med. På et eller andet niveau ændrer det ikke noget. Det betyder dog, at der på et dybt underliggende niveau er der et meget rigere univers derude. Det er bare en vidunderlig ting at vide, hvad vores univers er lavet af.
Du beskriver LHC som en "overveldende præstation."
Teknologisk er det en tour de force. At denne ting fungerer er forbløffende. Vi leder efter meget sjældne begivenheder, så du har brug for en meget præcis, meget forstået maskine for at gøre dem og detektorer til at forstå, hvad du ser. Du har brug for en ekstrem mængde energi fokuseret i et meget lille område for at få disse kollisioner til at ske, så underkomponenterne af protoner - kvarker og gluoner - kan kollidere direkte. Og når de gør det, kan de lave nye former for tungere materie.
Mange mennesker frygtede, at LHC ville producere et planet-fortærende sort hul.
Forskere tog det meget alvorligt, og de udelukkede ikke kun teoretisk, men også ved at se på kollisioner af kosmiske stråler, der skaber denne samme type energi. Vi lever i en verden, hvor der er mange risici, og det er på høje tid, at vi begynder at tage alvorligt, hvilke vi skal være bekymrede for. Fysikere viste, at netop denne ikke er en risiko.
Du tilbyder en direkte diskussion om religion og dens forenelighed med videnskab. Hvorfor besluttede du at brochere det emne?
Det var jeg næsten nødt til i en bog med titlen Knocking on Heaven's Door . Men der er virkelig forvirring omkring, hvad det betyder at være rigtigt og forkert - forskellen mellem hvad åndelig tro er og hvad videnskab er. Jeg følte, at hvis jeg skulle forklare videnskab, var det vigtigt at forklare disse sondringer. Jeg ville tage alvorligt de forskellige synspunkter på universet, som mennesker har, men at sige, at der virkelig er forskelle.
Du skrev: "Den religiøse del af din hjerne kan ikke fungere på samme tid som den videnskabelige. De er simpelthen uforenelige."
Når jeg siger, at de er uforenelige, mener jeg noget meget specifikt: En spirituel tro baseret på noget, der ikke er baseret på faktisk materiale eller årsag og virkning - måderne vi forstår videnskabeligt på - er bare anderledes end videnskab. Det er en meget specifik erklæring.
Når du taler til offentlige målgrupper, hvilken populær misforståelse om fysik slår dig mest?
Du prøver at få mig i problemer! Det er sandsynligvis overdreven anvendelse af kvantemekanik. Folk tror, at det forklarer ting, som det ikke kan. Der er mange mysterier om kvantemekanik, men de opstår for det meste i meget detaljerede målinger i kontrollerede indstillinger.
Du beskriver LHCs gigantiske detektorer som kunstværker. Er efterforskning af universets natur lige så meget en æstetisk bestræbelse som en videnskabelig?
Kunst og videnskab appellerer til nogle af de samme kreative instinkter. Der er en påskønnelse af noget større end os selv, som jeg tror, både kunst og videnskab adresserer. Du kan dog have en smuk idé inden for videnskab, og det kan være bare forkert - ikke fordi det er matematisk inkonsekvent, men fordi det ikke realiseres i verden.
Du skrev teksten til en opera "Hypermusic Prologue: A Projective Opera in Seven Planes", som havde premiere i 2009 i Centre Pompidou i Paris. Hvordan opstod det?
Komponisten [Hector Parra] skrev til mig for at spørge, om jeg ville blive involveret. Det var en interessant mulighed for at udforske et kunst-videnskabeligt kryds på en ny måde. Kunst reflekterer ofte over tidernes ideer. Så jeg kunne godt lide at arbejde med kunstnere, der værdsætter det, og som integrerer videnskab i en ny ting - men ikke kun på en måde, der kopierer det. Der var store kreative udfordringer, såsom hvordan du repræsenterer højere dimensioner på en scene.
Operaen havde en to-person rollebesætning, et minimalistisk scenografi med abstrakte fremskrivninger og en score, der blev digitalt ændret steder. At sidde i publikum må have været en ganske oplevelse for dig.
Jeg arbejder på blyant og papir eller på en computer, så faktisk var det at se fantastiske sangere, der sang mine ord, ledsaget af musikere og et fantastisk sæt. De dele, der gik frem og tilbage mellem den ekstra-dimensionelle verden og vores verden var virkelig store. Hector troede [min forskning] ville give ham indsigt i måder at fremstille forskellige typer musik, og det gjorde det faktisk. Jeg tror, jeg blev bedt om at lægge mere fysik, end jeg helst ville have, og i sidste ende var musikken meget abstrakt. Dog var det fantastisk musik, og der var øjeblikke, der var virkelig smukke.
Du laver legende musikalske referencer i din bogs titel og tekst, fra politiet og Suzanne Vega til Beatles og Bob Dylan. Er du en stor populær musikfan?
Jeg har denne uhyggelige evne, hvor ord stikker i mit hoved, så jeg hører en sang, og mange gange sker det bare automatisk, at jeg bruger teksterne senere. Det er måske ikke den oprindelige hensigt med ordene, men de passer undertiden pænt, hvad jeg prøver at sige.
Hvad er det næste for dig inden for videnskab?
Jeg har undersøgt ideer, der relaterer mørk stof til almindelig stof. Der er denne fantastiske kendsgerning, at energien, der transporteres af mørkt stof i universet, er omkring seks gange den energi, der transporteres af almindeligt stof. Spørgsmålet er, hvorfor er det? [Forholdet] kunne have været helt anderledes. Så jeg ser på måder, de to typer stof kan være relateret til, hvilket ville forklare tilfældigheden.
