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Allan Adams - Theoretical physicist
Allan Adams is a theoretical physicist working at the intersection of fluid dynamics, quantum field theory and string theory.

Why you should listen

Allan Adams is a theoretical physicist working at the intersection of fluid dynamics, quantum field theory and string theory. His research in theoretical physics focuses on string theory both as a model of quantum gravity and as a strong-coupling description of non-gravitational systems.

Like water, string theory enjoys many distinct phases in which the low-energy phenomena take qualitatively different forms. In its most familiar phases, string theory reduces to a perturbative theory of quantum gravity. These phases are useful for studying, for example, the resolution of singularities in classical gravity, or the set of possibilities for the geometry and fields of spacetime. Along these lines, Adams is particularly interested in microscopic quantization of flux vacua, and in the search for constraints on low-energy physics derived from consistency of the stringy UV completion.

In other phases, when the gravitational interactions become strong and a smooth spacetime geometry ceases to be a good approximation, a more convenient description of string theory may be given in terms of a weakly-coupled non-gravitational quantum field theory. Remarkably, these two descriptions—with and without gravity—appear to be completely equivalent, with one remaining weakly-coupled when its dual is strongly interacting. This equivalence, known as gauge-gravity duality, allows us to study strongly-coupled string and quantum field theories by studying perturbative features of their weakly-coupled duals. Gauge-gravity duals have already led to interesting predictions for the quark-gluon plasma studied at RHIC. A major focus of Adams's present research is to use such dualities to find weakly-coupled descriptions of strongly-interacting condensed matter systems which can be realized in the lab.
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Allan Adams | Speaker | TED.com
TED2014

Allan Adams: The discovery that could rewrite physics

Allan Adams: Die Entdeckung, die die Physik revolutionieren könnte

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Am 17. März 2014 verkündete eine Gruppe Physiker eine spannende Entdeckung: die eindeutigen Beweisdaten für die Idee eines inflationären Universums, einen Anhaltspunkt über den Urknall. Was bedeutet das aber für den Laien? TED bat Allan Adams darum, die Ergebnisse kurz zu erläutern, was er in diesem improvisierten und von Randall Munroe von xkcd bebilderten Vortrag tut.
- Theoretical physicist
Allan Adams is a theoretical physicist working at the intersection of fluid dynamics, quantum field theory and string theory. Full bio

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00:12
If you look deeptief into the night skyHimmel,
0
928
3492
Wenn man tief in den Nachthimmel blickt,
00:16
you see starsSterne,
1
4420
1616
sieht man Sterne,
00:18
and if you look furtherdes Weiteren, you see more starsSterne,
2
6036
2572
und wenn man tiefer blickt,
sieht man noch mehr Sterne,
00:20
and furtherdes Weiteren, galaxiesGalaxien, and
furtherdes Weiteren, more galaxiesGalaxien.
3
8608
2159
und tiefer, Galaxien,
und tiefer, noch mehr Galaxien.
00:22
But if you keep looking furtherdes Weiteren and furtherdes Weiteren,
4
10767
3873
Aber wenn man immer
tiefer und tiefer blickt,
00:26
eventuallyschließlich you see nothing for a long while,
5
14640
3116
sieht man für lange Zeit nichts,
00:29
and then finallyendlich you see a
faintOhnmacht, fadingFading afterglowAbendrot,
6
17756
4462
und schließlich sieht man ein schwaches,
verblassendes Nachleuchten,
00:34
and it's the afterglowAbendrot of the BigGroß BangKnall.
7
22218
3024
das Nachleuchten des Urknalls.
00:37
Now, the BigGroß BangKnall was an eraEpoche in the earlyfrüh universeUniversum
8
25242
2817
Der Urknall war eine Phase
im frühen Universum,
00:40
when everything we see in the night skyHimmel
9
28059
2171
wo alles, was wir am Nachthimmel sehen,
00:42
was condensedkondensierte into an incrediblyunglaublich smallklein,
10
30230
2410
zu einer unglaublich kleinen,
heißen und aufgewühlten Masse
verdichtet war,
00:44
incrediblyunglaublich hotheiß, incrediblyunglaublich roilingwälzend massMasse,
11
32640
4326
00:48
and from it sprungentstanden everything we see.
12
36966
2692
und daraus entsprang alles, was wir sehen.
00:51
Now, we'vewir haben mappedzugeordnet that afterglowAbendrot
13
39658
2859
Wir zeichneten also das Nachleuchten
mit hoher Genauigkeit auf,
00:54
with great precisionPräzision,
14
42517
1679
und wenn ich "wir" sage,
meine ich andere Leute als mich.
00:56
and when I say we, I mean people who aren'tsind nicht me.
15
44196
2044
00:58
We'veWir haben mappedzugeordnet the afterglowAbendrot
16
46240
1876
Wir zeichneten das Nachleuchten
01:00
with spectacularspektakulär precisionPräzision,
17
48116
1322
mit spektakulärer Genauigkeit auf,
01:01
and one of the shocksSchocks about it
18
49438
1548
und das Schockierende daran
01:02
is that it's almostfast completelyvollständig uniformUniform.
19
50986
2946
ist seine nahezu völlige Gleichmäßigkeit.
01:05
FourteenVierzehn billionMilliarde lightLicht yearsJahre that way
20
53932
1958
14 Mrd. Lichtjahre in die eine Richtung
und 14 Mrd. Lichtjahre
in die andere Richtung,
01:07
and 14 billionMilliarde lightLicht yearsJahre that way,
21
55890
1860
01:09
it's the samegleich temperatureTemperatur.
22
57750
1408
immer die gleiche Temperatur.
01:11
Now it's been 14 billionMilliarde yearsJahre
23
59158
3314
Nun sind 14 Mrd. Jahre
01:14
sinceschon seit that BigGroß BangKnall,
24
62472
1818
seit dem Urknall vergangen,
01:16
and so it's got faintOhnmacht and coldkalt.
25
64290
2472
und es verblasste und wurde kalt.
01:18
It's now 2.7 degreesGrad.
26
66762
2308
Jetzt beträgt die Temperatur 2,7 Grad.
01:21
But it's not exactlygenau 2.7 degreesGrad.
27
69070
2280
Allerdings sind es nicht genau 2,7 Grad.
01:23
It's only 2.7 degreesGrad to about
28
71350
2294
Es sind nur 2,7 Grad
mal 10 hoch -6.
01:25
10 partsTeile in a millionMillion.
29
73644
1842
Hier drüben ist es etwas wärmer,
01:27
Over here, it's a little hotterheißer,
30
75486
994
01:28
and over there, it's a little coolerKühler,
31
76480
1868
dort drüben ist es etwas kälter,
01:30
and that's incrediblyunglaublich importantwichtig
to everyonejeder in this roomZimmer,
32
78348
3088
und dies ist für alle
in diesem Saal äußerst wichtig,
denn dort, wo es etwas wärmer war,
01:33
because where it was a little hotterheißer,
33
81436
1724
01:35
there was a little more stuffSachen,
34
83160
1696
gab es etwas mehr Materie,
01:36
and where there was a little more stuffSachen,
35
84856
1567
und wo es etwas mehr Materie gab,
01:38
we have galaxiesGalaxien and clustersCluster of galaxiesGalaxien
36
86423
1969
haben wir Galaxien, Galaxienhaufen
01:40
and superclustersSuperhaufen
37
88392
1252
und Supergalaxienhaufen,
01:41
and all the structureStruktur you see in the cosmosKosmos.
38
89644
2708
und die ganze Struktur,
die man im Universum sieht.
01:44
And those smallklein, little, inhomogeneitiesInhomogenitäten,
39
92352
3112
Und diese winzigen kleinen Abweichungen,
01:47
20 partsTeile in a millionMillion,
40
95464
2282
10 hoch -5,
die wurden in jenem frühen Universum
01:49
those were formedgebildet by quantumQuantum mechanicalmechanisch wiggleswackelt
41
97746
2754
von quantenmechanischen
Fluktuationen gebildet,
01:52
in that earlyfrüh universeUniversum that were stretchedgestreckt
42
100500
1808
die sich in der Größe
des gesamten Kosmos ausgedehnt haben.
01:54
acrossüber the sizeGröße of the entireganz cosmosKosmos.
43
102308
2279
Das ist spektakulär,
01:56
That is spectacularspektakulär,
44
104587
1714
und das ist nicht,
was sie am Montag entdeckten;
01:58
and that's not what they foundgefunden on MondayMontag;
45
106301
1665
01:59
what they foundgefunden on MondayMontag is coolerKühler.
46
107966
2036
was sie am Montag entdeckten, ist besser.
02:02
So here'shier ist what they foundgefunden on MondayMontag:
47
110002
2266
Am Montag haben sie Folgendes entdeckt:
02:04
ImagineStellen Sie sich vor you take a bellGlocke,
48
112268
3503
Stellen Sie sich eine Glocke vor,
und Sie schlagen die Glocke
mit einem Hammer.
02:07
and you whackSchlag the bellGlocke with a hammerHammer.
49
115771
1611
02:09
What happensdas passiert? It ringsRinge.
50
117382
1676
Was passiert? Es läutet.
02:11
But if you wait, that ringingKlingeln fadesverblasst
51
119058
2208
Aber wenn man wartet,
wird das Läuten schwächer
02:13
and fadesverblasst and fadesverblasst
52
121266
1620
und immer schwächer,
02:14
untilbis you don't noticebeachten it anymorenicht mehr.
53
122886
1942
bis Sie es nicht mehr wahrnehmen.
02:16
Now, that earlyfrüh universeUniversum was incrediblyunglaublich densedicht,
54
124828
2648
Das frühe Universum war unglaublich dicht,
02:19
like a metalMetall, way denserDichter,
55
127476
2079
wie Metall, nur viel dichter,
02:21
and if you hitschlagen it, it would ringRing,
56
129555
2405
und würde man zuschlagen,
würde es klingen,
02:23
but the thing ringingKlingeln would be
57
131960
1863
aber das, was klingen würde,
02:25
the structureStruktur of space-timeRaum-Zeit- itselfselbst,
58
133823
2088
wäre die Raum-Zeit-Struktur selbst
02:27
and the hammerHammer would be quantumQuantum mechanicsMechanik.
59
135911
2816
und der Hammer wäre die Quantenmechanik.
02:30
What they foundgefunden on MondayMontag
60
138727
1931
Was sie am Montag entdeckten,
02:32
was evidenceBeweise of the ringingKlingeln
61
140658
2362
waren Beweise für das Klingen
02:35
of the space-timeRaum-Zeit- of the earlyfrüh universeUniversum,
62
143020
2315
der Raum-Zeit des frühen Universums,
02:37
what we call gravitationalGravitation wavesWellen
63
145335
2105
die wir Gravitationswellen
02:39
from the fundamentalgrundlegend eraEpoche,
64
147440
1520
aus der Anfangszeit nennen.
Und so entdeckten sie sie:
02:40
and here'shier ist how they foundgefunden it.
65
148960
1975
02:42
Those wavesWellen have long sinceschon seit fadedverblasst.
66
150935
2072
Jene Wellen sind längst verblasst.
02:45
If you go for a walkgehen,
67
153007
1488
Wenn man spazieren geht,
02:46
you don't wigglewackeln.
68
154495
1588
"wackelt" man nicht.
02:48
Those gravitationalGravitation wavesWellen in the structureStruktur of spacePlatz
69
156083
2748
Die Gravitationswellen in der Raumstruktur
02:50
are totallytotal invisibleunsichtbar for all practicalpraktisch purposesZwecke.
70
158831
2774
sind praktisch völlig unsichtbar.
02:53
But earlyfrüh on, when the universeUniversum was makingHerstellung
71
161605
2904
Aber in einer frühen Phase,
als das Universum
02:56
that last afterglowAbendrot,
72
164509
2370
das letzte Nachleuchten erzeugte,
02:58
the gravitationalGravitation wavesWellen
73
166879
1558
betteten die Gravitationswellen
03:00
put little twistsWendungen in the structureStruktur
74
168437
2863
kleine Krümmungen
in die Struktur des Lichtes,
das wir sehen, ein.
03:03
of the lightLicht that we see.
75
171300
1527
03:04
So by looking at the night skyHimmel deeperTiefer and deeperTiefer --
76
172827
2966
Wenn man also immer tiefer
in den Nachthimmel blickt...
Diese Leute verbrachten
drei Jahre am Südpol damit,
03:07
in factTatsache, these guys spentverbraucht
threedrei yearsJahre on the SouthSüden PolePole
77
175793
2638
03:10
looking straightGerade up throughdurch the coldestkälteste, clearestam klarsten,
78
178431
2589
durch die kältest, klarste
und sauberste Luft, die es gibt,
03:13
cleanestsaubersten airLuft they possiblymöglicherweise could find
79
181020
2350
gerade nach oben zu blicken,
03:15
looking deeptief into the night skyHimmel and studyingstudieren
80
183370
2429
tief in den Nachthimmel zu blicken,
03:17
that glowGlühen and looking for the faintOhnmacht twistsWendungen
81
185799
3376
das Leuchten zu untersuchen und
die schwachen Krümmungen zu suchen,
03:21
whichwelche are the symbolSymbol, the signalSignal,
82
189175
2348
die das Symbol,
das Signal der Gravitationswellen,
03:23
of gravitationalGravitation wavesWellen,
83
191523
1820
03:25
the ringingKlingeln of the earlyfrüh universeUniversum.
84
193343
2341
des Klingens des frühen Universums sind.
03:27
And on MondayMontag, they announcedangekündigt
85
195684
1787
Und am Montag verkündeten sie,
03:29
that they had foundgefunden it.
86
197471
1744
dass sie es entdeckt haben.
03:31
And the thing that's so spectacularspektakulär about that to me
87
199215
2427
Das Spektakuläre daran ist für mich
03:33
is not just the ringingKlingeln, thoughobwohl that is awesomegenial.
88
201642
2748
nicht nur das Klingen,
obwohl das beeindruckend ist.
03:36
The thing that's totallytotal amazingtolle,
89
204390
1358
Das absolut Erstaunliche daran ist,
03:37
the reasonGrund I'm on this stageStufe, is because
90
205748
2102
und auch der Grund,
warum ich auf der Bühne stehe,
03:39
what that tellserzählt us is something
deeptief about the earlyfrüh universeUniversum.
91
207850
3468
dass es uns etwas Bedeutendes
über das frühe Universum verrät.
03:43
It tellserzählt us that we
92
211318
1664
Es verrät uns,
03:44
and everything we see around us
93
212982
1436
dass wir und alles um uns herum
03:46
are basicallyGrundsätzlich gilt one largegroß bubbleBlase --
94
214418
2954
im Grunde eine große Blase sind,
03:49
and this is the ideaIdee of inflationInflation
95
217372
1756
und das ist die Idee
hinter der Inflation --
03:51
one largegroß bubbleBlase surroundedumgeben by something elsesonst.
96
219128
3892
eine große Blase,
die von etwas anderem umgeben ist.
Das ist kein schlüssiger Beweis
für Inflation,
03:55
This isn't conclusiveschlüssige evidenceBeweise for inflationInflation,
97
223020
2130
aber alles, was keine Inflation ist
und dies erklärt,
03:57
but anything that isn't inflationInflation that explainserklärt this
98
225150
2174
03:59
will look the samegleich.
99
227324
1317
würde gleich aussehen.
04:00
This is a theoryTheorie, an ideaIdee,
100
228641
1645
Diese Theorie, diese Idee,
ist nicht gerade neu,
04:02
that has been around for a while,
101
230286
1224
und wir rechneten nie damit,
sie tatsächlich zu sehen.
04:03
and we never thought we we'dheiraten really see it.
102
231510
1725
04:05
For good reasonsGründe dafür, we thought we'dheiraten never see
103
233235
1838
Aus guten Gründen erwarten wir niemals,
04:07
killerMörder evidenceBeweise, and this is killerMörder evidenceBeweise.
104
235073
2248
einen unwiderlegbaren Beweis zu finden,
und das ist er.
04:09
But the really crazyverrückt ideaIdee
105
237321
2010
Aber das wirklich Verrückte ist,
04:11
is that our bubbleBlase is just one bubbleBlase
106
239331
3032
dass unsere Blase nur eine Blase
04:14
in a much largergrößer, roilingwälzend potPot of universalUniversal- stuffSachen.
107
242363
4626
in einem viel größeren, kochenden
Topf von Universumsmaterie ist.
Wir werden nie die Außenmaterie sehen,
04:18
We're never going to see the stuffSachen outsidedraußen,
108
246989
1826
aber indem wir an den Südpol gingen
und 3 Jahre damit verbrachten,
04:20
but by going to the SouthSüden PolePole
and spendingAusgaben threedrei yearsJahre
109
248815
2574
04:23
looking at the detailedAusführliche structureStruktur of the night skyHimmel,
110
251389
2560
die detaillierte Struktur
des Nachthimmels zu beobachten,
04:25
we can figureZahl out
111
253949
1856
konnten wir herausfinden,
04:27
that we're probablywahrscheinlich in a universeUniversum
that lookssieht aus kindArt of like that.
112
255805
3090
dass wir wahrscheinlich
in einem Universum sind, das so aussieht.
04:30
And that amazesverblüfft me.
113
258895
2422
Und das versetzt mich in Erstaunen.
04:33
ThanksVielen Dank a lot.
114
261317
1336
Vielen Dank.
04:34
(ApplauseApplaus)
115
262653
2936
(Applaus)
Translated by Gustavo Rocha
Reviewed by Nadine Hennig

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Allan Adams is a theoretical physicist working at the intersection of fluid dynamics, quantum field theory and string theory. His research in theoretical physics focuses on string theory both as a model of quantum gravity and as a strong-coupling description of non-gravitational systems.

Like water, string theory enjoys many distinct phases in which the low-energy phenomena take qualitatively different forms. In its most familiar phases, string theory reduces to a perturbative theory of quantum gravity. These phases are useful for studying, for example, the resolution of singularities in classical gravity, or the set of possibilities for the geometry and fields of spacetime. Along these lines, Adams is particularly interested in microscopic quantization of flux vacua, and in the search for constraints on low-energy physics derived from consistency of the stringy UV completion.

In other phases, when the gravitational interactions become strong and a smooth spacetime geometry ceases to be a good approximation, a more convenient description of string theory may be given in terms of a weakly-coupled non-gravitational quantum field theory. Remarkably, these two descriptions—with and without gravity—appear to be completely equivalent, with one remaining weakly-coupled when its dual is strongly interacting. This equivalence, known as gauge-gravity duality, allows us to study strongly-coupled string and quantum field theories by studying perturbative features of their weakly-coupled duals. Gauge-gravity duals have already led to interesting predictions for the quark-gluon plasma studied at RHIC. A major focus of Adams's present research is to use such dualities to find weakly-coupled descriptions of strongly-interacting condensed matter systems which can be realized in the lab.
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