יופי הוא הכל

לצורה הגיאומטרית הזאת קוראים E8, והיא מרגשת את גארט ליסי עד דמעות. יותר מעשר שנים שקד ליסי על התיאוריה הפיזיקלית הכוללת שלו, שבה ביקש לאחד את פיזיקת החלקיקים האלמנטרית עם מודל הכבידה של איינשטיין.

E8

יותר מעשר שנים שבהן שרבט ומחק, פיתח נוסחאות, שכלל את המבנה האלגברי, חיפש את הפיצוח. ואז, ב־9 ביוני 2007, ליסי הביט ב־E8, מהתצורות המורכבות ביותר במתמטיקה, והבין שכך בדיוק נראה המבנה שהוא עצמו מנסה לנסח.

"זה היה אחד הרגעים היפים בחיי - תחושה דומה להתאהבות עמוקה", הוא מתאר את האיאוריקה בראיון ל"כלכליסט". "ברגע שהבנתי את הדמיון בין המשוואות, המוח שלי פשוט התפוצץ מההשלכות והיופי של הדבר הזה. חשבתי: הולי שיט, זהו זה!".

המשימה של איינשטיין

כמו היקום, גם הפיזיקה מורכבת מחלקיקים. עוד פיסת ידע, עוד תרומה זעירה להבנת העולם, עוד חתיכה מהפאזל. אפילו ההישגים הגדולים בתחום - אלו שמזכים חוקרים דגולים בפרס נובל בפיזיקה - הם רק חלקים קטנים מהתמונה השלמה. אלברט איינשטיין, למשל, זכה בנובל על ההסבר שנתן לאפקט הפוטואלקטרי ב־1905. אבל איינשטיין לא סיים בקרינת האלקטרונים; הוא המשיך אל התמונה הרחבה. ב־1915 פרסם את תורת היחסות הכללית, ואחר כך הקדיש את מרצו לבניית תיאוריה שתאחד בין כבידת הכוכבים, בקנה המידה הגדול של החומר, לתיאוריית הקוונטים, שמסבירה כיצד עובדים החלקיקים האלמנטריים בקנה המידה הקטן של החומר. האיחוד הזה בין התיאוריות הוא הגביע הקדוש של הפיזיקה - התיאוריה של הכל! איינשטיין לא מצא אותו, ולא הגיע לכדי תיאוריה מאחדת. מעבר לכל גבולות ההיגיון והמתמטיקה, ייתכן שהסיבה לכך היא שלאיינשטיין לא היה גלשן גלים.

לליסי יש גלשן גלים. וגם מצנח רחיפה, סנובורד, אופני הרים ומסחרית שבה הוא מתגורר עם בת זוגו הצלמת, על החוף במאווי, אחד מאיי הוואי. יש לו לפטופ, ויש לו גם מלגה יוקרתית של מכון המדע האמריקאי FQXi, שמאפשרת לו להמשיך במחקר שעשוי, באחד הימים, להתברר כהסבר של כל התנהגות החומר ביקום. המלגה הגיעה לליסי בזמן, בעיצומו של מחול השדים סביב התיאוריה שלו ובדיוק כשכבר לא היה לו גרוש על התחת. או כפי שהוא מגדיר זאת, "לא פשוט לתהות על מסתרי היקום כשאתה לא בטוח היכן תישן מחר בלילה".

ליסי (40) לא ממש עובד. עד לפני שנתיים הוא שימש מדי פעם מרצה מחליף לפיזיקה, עבד על התיאוריה ובעיקר גלש: על הגלים של מאווי בקיץ, על סנו בורד בנוואדה בחורף. "תמיד שמרתי על איזון בין מדע לגלישה", הוא מספר. "אלו פעילויות משלימות: אני יכול להתרכז בפיזיקה רק כמה שעות ביום, אבל גם יכול לגלוש רק שלוש שעות לפני שאני מוגבל פיזית". יש לו דוקטורט, אבל הוא אינו חבר בשום פקולטה, לא החזיק מעולם במשרה אקדמית קבועה ומיעט לפרסם.

"חוצן", קוראים לו בקהילה המדעית. האיש שבא משום מקום. אוהדיו מזכירים את רשם הפטנטים השוויצרי איינשטיין, שב־1905 היה גם הוא מחוץ לממסד האקדמי, ומשם הגיח עם מאמריו פורצי הדרך; מבקריו טוענים שמדובר בליצן. אולי זה פשוט אותו דבר בדיוק, שרק מסודר קצת אחרת.

התבנית של הכל

האיש שבא משום מקום עלה על הבמה באוניברסיטה בעיר מורליה, מקסיקו, ב־25 ביוני 2007. שמונה שנים לא נכח ליסי בכנס מדעי; עכשיו, אחרי האיאוריקה שלו, הוא היה חייב. הוא הצליח להשתחל ללו"ז במפגש של פיזיקאים בכירים שעוסקים ב־Loop Quantum Gravity - תחום ששואף ליצור תיאוריה מאחדת לפיזיקה המודרנית, ובדרך מציב אלטרנטיבה לתורת המיתרים, התיאורייה השלטת בתחום בשנים האחרונות. על הבמה, אחוז חרדת קהל, ליסי הציג עוד ועוד נוסחאות מורכבות. הוא עשה זאת במשך 20 דקות, והפיזיקאים התקשו לעקוב. אבל לי סמולין, מבכירי התחום, זקף את אוזניו. בערפל הרצאות הבוקר, סמולין הבין שהאלמוני הזה על הבמה אומר משהו אחר. "זה אחד המודלים המשכנעים ביותר לאיחוד כוחות הפיזיקה שבהם נתקלתי", הסביר אחר כך מה האיר את עיניו.

ארבעה חודשים אחר כך, בעידודו של סמולין, פרסם ליסי את התיאוריה שלו, שזכתה לשם TOE (Theory Of Everything). המאמר, "תיאוריה יוצאת דופן בפשטותה של הכל", פורסם באינטרנט - אלא מה - והיה גם הוא שטוף נוסחאות. מאחוריהן הסתתר סדר: ליסי מיקם את כל חלקיקי החומר השונים ואת כל הכוחות הפיזיקליים הפועלים ביקום על 248 הנקודות שמרכיבות את E8. מודל אחד, והכל בפנים. יותר מזה: על המודל נותרו 20 "חורים", שגרמו לליסי להסיק שיש בעולמנו עוד 20 חלקיקים שעדיין לא התגלו.

התורה הזאת לא רק שלמה, על פניה היא גם נראית מנצחת. בניגוד לתורת המיתרים, אפשר לבדוק את תקפותה בכלים ניסויים, וליסי מקווה שבקרוב היא תעמוד למבחן במאיץ החלקיקים הענק בשוויץ. היא עושה שימוש בממדים המוכרים לנו - שלושה ממדי מרחב וממד זמן אחד - להבדיל מ־11 הממדים או יותר שאותם דורשת תורת המיתרים.

"כשאנחנו יושבים בנקודה מסוימת, אנחנו תופסים את החלל־זמן כאלמנט שטוח", מנסה ליסי להשתחרר מהמשוואות ולמקם את בני האדם על המודל. "אנחנו תופסים את החלל־זמן כאילו יכולנו למתוח קווים ישרים בשלושה כיוונים מרחביים (ובזמן אחד). אבל איינשטיין תיאר את כוח הכבידה כעקומה של חלל־זמן - הקווים שאנחנו מותחים ישרים רק כשהם בקרבתנו. כשאנחנו זזים לנקודה אחרת ברצף חלל־זמן, יש מערך שונה של צירים - מה שאיינשטיין כינה 'מסגרת מקומית נייחת'. כלומר כוח הכבידה מתואר על פי השינוי במערכת המקומית הנייחת ביחס לזמן־חלל. בתיאוריה שלי, המערכת הנייחת היא למעשה חלק מצורה גיאומטרית מורכבת שנקראת חבורת Lie (לי). ייתכן שכל הכוחות והחלקיקים שאותם אנחנו מכירים כיום בפיזיקה, כולל כוח הכבידה, מתוארים על ידי השינוי של צורה זו מנקודה אחת לאחרת על רצף חלל־זמן".

במילים פשוטות יותר, השורה התחתונה של ה־TOE אומרת כך: החומר, ברמתו הבסיסית ביותר, מתנהג בהתאם לצורה שבה הוא מסודר על E8. סדרו את החלקיקים בסדר מרחבי מסוים על ציר הזמן, וקיבלתם את כוח הכבידה. סדרו את אותם חלקיקים בפריסה אחרת, וקיבלתם את הכוח האלקטרו־מגנטי. E8 הוא התבנית של הכל.

גארט ליסי צילום: crystal jean baranky

המהות היא היופי

בתיאורייה של ליסי יש לא רק סדר ושלמות; יש בה גם פשטות, סימטריות, אלגנטיות והמון המון יופי - כל אותם רכיבים שהיינו מצפים למצוא בהסבר מקיף של היקום. מבחינת ליסי, היופי הוא אולי המהות המרכזית של התורה. "את רוב ההשלכות שלה קשה לי לנחש. הפן הפרקטי והמיידי שלה הוא שהיא חוזה את קיומם של כמה חלקיקים שעידן לא התגלו ואת קיומן של תופעות פיזיקליות אחרות", הוא אומר. "אבל לדעתי היישום האולטימטיבי שלה הוא פילוסופי גרידא: היקום שבו אנחנו חיים יוצא דופן ביופיו.

"אני תמיד בוחן את הקשר בין יופי לאינטואיציה. איינשטיין השתמש באינטואיציה כדי להגיע לנוסחה היפה שלו: E=mc2. גם אני ראיתי איזו הסתמנות של יופי במשוואות שלי, צורה אסתטית חמקמקה, עד שלכדתי אותה ב־E8".

מהם מקורות ההשראה שלך?

"אין לי מקורות השראה מלבד הערכה עמוקה ליופי של היקום והטבע וסקרנות לגביהם, וההשראה הגדולה שלי היא להמשיך לעשות. כרגע אני בודק אם נגזרת אחרת של E8 מתאימה לתיאוריה יותר מהנגזרת שאיתה עבדתי עד כה. לאחרונה אני משוכנע שכן, אלא שאם זה המקרה יחסרו הרבה יותר מ־20 חלקיקים אלמנטריים כדי להסביר את היקום".

יופי הוא גם הסיבה לכך שאתה גר על החוף?

"אני פשוט נהנה מכל מה שיש למאווי להציע. אני מבלה כרגע את החורף על האי, עובד על התיאוריה, גולש קייט־סרפינג ונהנה מהחברה שיש למקום הזה להציע. לחיים כאלה יש יתרונות, ואחד מהם הוא הנוכחות של יופי בחיי. אני לא מפסיק להתפעל ממנו; כשאני במים, למשל".

אלה תנאים מקוריים לצמיחת רעיונות.

"בעבורי רעיונות יצירתיים דורשים איזון בין מחשבה לפעולה, כמו גם סביבה שקטה ותומכת. בימים אלה אני לוקח את האני מאמין הזה ומנסה להפוך אותו למשהו ממשי - על ידי הקמת בתי הארחה מדעיים. אני רוצה להקים בתים כאלה ברחבי העולם, במקומות מעוררי השראה ביופיים. אלה יהיו מעין קיבוצים קטנים למדענים, וחוקרים תיאורטיים יוכלו להתארח בהם ולעבוד לפרקי זמן קצרים או ארוכים. החשיבות של הפרויקט הזה נעוצה, בין השאר, בכך שהוא יאפשר לחלק מהקהילה המדעית לעבוד לאיזושהי תקופה בלי ביקורת, כמוני. אני מאמין שאם הייתי עובד באקדמיה, במשרד, בתחילת העבודה על התיאוריה היו עמיתיי מתבוננים בה ושולחים אותי לעבוד על משהו אחר, פשוט כי היא לא נראתה כמו פרויקט שיש לו סיכוי כלשהו. כאן על האי אף אחד לא עצר אותי, יכולתי פשוט להמשיך ולבזבז זמן על התיאוריה הזו".

בעצם אתה מוכיח שמערכות זקוקות לאאוטסיידרים שיראו להן את הדרך.

"אולי, אבל אני לא בטוח שזה נכון בפיזיקה. הפיזיקאים הם אינדיבידואלים שמחזיקים בדעות שלעתים שונות מהותית, וצועדים בנתיבי מחקר רבים ומגוונים. כשמדובר בתיאוריות ורעיונות מחוכמים שנמצאים בפיתוח, אין קונצנזוס. עם זאת, קיימות פרידגמות ששולטות בענף ומקשות על חוקרים להשתחרר להן, גם אם הם עובדים מחוץ לאקדמיה. אני לא חושב שהיה נחוץ שאעזוב את האקדמיה כדי לחשוב על רעיונות חדשים, אבל אולי לא צריך לשאול על זה אותי".

קשקוש מוחלט

את עוצמת הפרדיגמות ליסי מרגיש היטב מאז פרסם את התיאוריה. בעולם הפיזיקלי הסוער, ליסי סופג ביקורות עזות - בעיקר מצד אנשי תורת המיתרים. הוא עצמו סולד בבוז מהתיאוריה המתחרה, שבעצם השאירה אותו מחוץ לממסד: "אחרי שהוצאתי את הדוקטורט חיפשתי פוסט־דוקטורט בתחומים האהובים עליי: גיאומטריה דיפרנציאלית, יחסות כללית ופיזיקה של החלקיקים. ההצעות היחידות אז היו בתחום של תורת המיתרים, תיאוריה שהיא ספקולטיבית מידי בעיני".

אנשי המיתרים בוטים עוד יותר. פרופ' עילם גרוס, למשל, מגדיר את התיאוריה של ליסי "קשקוש מוחלט". "התיאוריה שלו לא ראויה לפרסום ולא עומדת בשום ביקורת פיזיקאית אמיתית", אומר גרוס. "ליסי זוכה להצלחה בעיקר כי הוא פונה לאנשים הנכונים בעולם הפיזיקה". גרוס, איש המחלקה לפיזיקת חלקיקים במכון ויצמן למדע, שוהה כעת בשוויץ, ועובד במאיץ החלקיקים הענק שהוקם שם - אותו מאיץ שליסי מקווה שיוכיח את התיאוריה שלו. "תשכח מזה, זה לא יקרה!", שולל גרוס כל אפשרות שיש בתורה של ליסי שמץ של אמת.

ליסי מורגל בטונים האלה; הוא כבר הצליח לעצבן כמה אנשי אקדמיה, וחלק מהמתקפות עברו לפסים האישיים, כשלעגו ל"גולש שהוא ממש לא איינשטיין" ודרשו להפיל אותו מהגלשן, כדי שיפסיק לרכוב על הגל שיצר.

איך אתה מתמודד עם הביקורת העצומה הזו?

"רוב הביקורת סבירה. אני מקשיב לה ומנסה לשפר את עבודתי - ביקורת היא הרי דבר הכרחי לכל תיאוריה. אבל חלק מהביקורות סתם נבזיות ומעליבות, ובדרך כלל מתבססות על אי הבנה. אני מאיים על קיומו של ענף שלם ומכובד בפיזיקה. ברגע שנוכל לבדוק את התיאוריה שלי במאיץ חלקיקים, אמא טבע פשוט תקבע אם היא נכונה או לא. היא יפהפייה מבחינה מתמטית ואסתטית, ועד כה עובדת עם הפיזיקה המוכרת לנו. ואולם מדובר בתיאוריה חדשה שעדיין לא הובנה כהלכה, ומובן שיכול להיות שהיא מוטעית לחלוטין".

רוב עולם הפיזיקה אינו יורק אש על ליסי, אלא הולך על שביל הביניים. לא מעט אנשי אקדמיה מקבילים אותו לכריסטופר קולומבוס - הוא גילה משהו חדש, אבל זאת לא הודו! החיבוק היחסי הזה מקרב את ליסי חזרה אל חיק הממסד. "ברוב המקרים הקהילה האקדמית מסבירת פנים", הוא מספר. "הוזמנתי למוסדות מדעיים ואוניברסיטאות רבים, וחלק ממני עדיין מרגיש שייך לאקדמיה".

אבל אתה חיי חיים מאוד אחרים מחיי אקדמאים אחרים.

"אני חי את החיים הכי טובים שאני יכול לחיות. אין טעם רק לחלום על החיים שאתה רוצה לחיות; לדעתי חיים מלאים באים רק אם אתה יוצא לעולם וחי את החלומות שלך, וזה מה שאני מנסה לעשות. החיים קצרים מדי ולכן חייבים ליהנות מהם. אני נהנה עמוקות להטביע את עצמי בספרות ובעבודה על פיזיקה, אבל אני גם אוהב אהבה עזה את הטבע, את המשחק בו ואת הבילוי בחברה".

עד כמה השתנו החיים האלה מאז פרסום התיאוריה?

"תשומת הלב קצת מלחיצה, אבל בגדול חיי לא השתנו. כמובן שכל מיני אירועים קטנים נהפכו לדברים גדולים, למשל ההופעה שלי בכנס ההרצאות TED. קיבלתי גם הצעות לכתוב ספר ושיעשו עליי סרט, אבל התיאוריה חשובה לי יותר. הפרסום גם הביא לי קצת תמיכה כספית, וזה מאפשר לי להשקיע יותר זמן בדברים שאני אוהב - למשל להיענות להצעות לא שגרתיות כמו הראיון הזה. אלה דברים שעושים את החיים מעניינים יותר".

מאשימים אותך שהפכת לגורו של סטודנטים לפיזיקה.

"שיאשימו! אני לא מרגיש אשם אם סטודנטים כותבים לי אימיילים ורוצים לבוא לבקר על החוף, אני שמח כשזה קורה. אני אוהב לדבר על העבודה שלי עם אנשים, זה רק מפרה אותה. אני לא מלמד שום סטודנט פיזיקה, ובטח שלא מלמד אותם לגלוש. אני רוצה את הגלים בשבילי".

אתה רואה דמיון כלשהו בין E8 לחיים שלך?

"התיאוריה שלי שמבוססת על E8 מאוד מאוזנת. הייתי רוצה לחשוב שהשגתי בחיים שלי איזון דומה, אבל כנראה נותרה לי עוד הרבה עבודה".

דע את E8: המבנה המתמטי היפה ביותר

זה התחיל בווילהלם קילינג. ב־1888 המתמטיקאי הגרמני הזה היה הראשון לגלות מבנה מתמטי חדש ומורכב להפליא, שזכה לכינוי E8. בפיתוחים של המבנה התברר שאפשר לצייר אותו בשני ממדים (אחד הרישומים הגרפיים שלו מופיע בעמודים הקודמים) או לבנות אותו בשלושה ממדים; אבל תיאורטית מורכב ה־E8 משמונה ממדים, מ־248 נקודות ומ־248 סימטריות. ה־E8 מותג מאז כמבנה המתמטי היפה מכולם, והמשיך להעסיק חוקרים. פיזיקאים השתמשו בו

למחקרים בתחומי תורת המיתרים והסופר כבידה, בין השאר, והמסע למיפוי שלו נחשב פרויקט שאפתני כמו מיפוי הגנום האנושי.

לפני שנה וחצי, במרץ 2007, זה קרה: המכון האמריקאי למתמטיקה הודיע על מיפוי ה־E8. אחרי ארבע שנים של עבודה מורכבת, בהשתתפות 18 מתמטיקאים מבריקים ומחלקות שלמו באוניברסיטאות מובילות כגון קורנל ו־MIT, נרשם פיצוח. אם היו לוקחים את כל החישובים שנדרשו לפיצוח הזה ורושמים אותם על נייר, הוא היה מכסה בגודלו את האי מנהטן. למעשה, מדובר במשאבי חישוב גדולים עוד יותר מאלו שנדרשו למיפוי הגנום האנושי. אבל כמו במיפוי הגנום, גם המשמעויות המלאות של מיפוי ה־E8 עדיין אינן ידועות; ההצעה של ליסי להסביר את כל היקום באמצעות המודל הזה היא דוגמה אחת לפריצות הדרך הדרמטיות שהמבנה הזה עוד עשוי להצמיח.

בכל מקרה, עד שסוד היקום יתברר וכל פלאי ה־E8 יתגלו, אפשר להתנחם בנקודה היהודית: לא משנה איך תסובבו את ה־E8, תוכלו לראות אינספור צורות של מגן דוד