A few months ago the Nobel Prize in physics was awarded to two teams of astronomers for a discovery that has been hailed as one of the most important astronomical observations ever. And today, after briefly describing what they found, I'm going to tell you about a highly controversial framework for explaining their discovery, namely the possibility that way beyond the Earth, the Milky Way and other distant galaxies, we may find that our universe is not the only universe, but is instead part of a vast complex of universes that we call the multiverse.
Alcuni mesi fa il Premio Nobel per la Fisica è stato assegnato a due squadre di astronomi per una scoperta considerata una delle più importanti osservazioni astronomiche di sempre. Oggi, dopo avervi descritto in breve di cosa si tratta, vi parlerò di una teoria fortemente controversa intesa a spiegare la loro scoperta, vale a dire la possibilità che ben oltre la Terra, la Via Lattea e altre distanti galassie, sia possibile scoprire che il nostro universo non è il solo universo, ma sia invece parte di un vasto complesso di universi che noi chiamiamo il multiverso.
Now the idea of a multiverse is a strange one. I mean, most of us were raised to believe that the word "universe" means everything. And I say most of us with forethought, as my four-year-old daughter has heard me speak of these ideas since she was born. And last year I was holding her and I said, "Sophia, I love you more than anything in the universe." And she turned to me and said, "Daddy, universe or multiverse?" (Laughter)
Il concetto di un multiverso è un'idea inconsueta. Molti di noi sono cresciuti con la convinzione che il termine "universo" significhi ogni cosa. E dico molti di noi con cognizione di causa, considerando che mia figlia di 4 anni mi ha sentito parlare di queste idee fin dalla nascita. L'anno scorso, abbracciandola, le ho detto: "Sophia, ti amo più di ogni cosa nell'universo". Lei si è voltata e mi ha detto: "Papà, universo o multiverso?" (Risate)
But barring such an anomalous upbringing, it is strange to imagine other realms separate from ours, most with fundamentally different features, that would rightly be called universes of their own. And yet, speculative though the idea surely is, I aim to convince you that there's reason for taking it seriously, as it just might be right. I'm going to tell the story of the multiverse in three parts. In part one, I'm going to describe those Nobel Prize-winning results and to highlight a profound mystery which those results revealed. In part two, I'll offer a solution to that mystery. It's based on an approach called string theory, and that's where the idea of the multiverse will come into the story. Finally, in part three, I'm going to describe a cosmological theory called inflation, which will pull all the pieces of the story together.
Ma, lasciando da parte un'educazione tanto anomala, è strano immaginare altri mondi separati dal nostro, la maggior parte con caratteristiche molto diverse, che si possano con ragione definire universi in se stessi. E tuttavia, per quanto il concetto sia pura speculazione, io intendo convincervi che ci sono ragioni per prenderlo in seria considerazione, in quanto potrebbe essere corretto. Vi racconterò la storia del multiverso in tre parti. Nella prima vi descriverò i risultati ottenuti dai Premi Nobel e vi illustrerò un mistero profondo rivelato da quei risultati. Nella seconda parte vi rivelerò la soluzione di quel mistero. Si basa su un approccio detto "teoria delle stringhe", ed è da qui che l'idea del multiverso entrerà a far parte della storia. Infine, nella terza parte, vi descriverò una teoria cosmologica detta inflazione cosmica, la quale collegherà i vari capitoli di questa storia.
Okay, part one starts back in 1929 when the great astronomer Edwin Hubble realized that the distant galaxies were all rushing away from us, establishing that space itself is stretching, it's expanding. Now this was revolutionary. The prevailing wisdom was that on the largest of scales the universe was static. But even so, there was one thing that everyone was certain of: The expansion must be slowing down. That, much as the gravitational pull of the Earth slows the ascent of an apple tossed upward, the gravitational pull of each galaxy on every other must be slowing the expansion of space.
La prima parte ebbe inizio nel 1929 quando il grande astronomo Edwin Hubble si rese conto che le galassie si stavano tutte allontanando da noi, e stabilì che lo spazio stesso si sta dilatando, si sta espandendo. Si trattava di un'idea rivoluzionaria. Il sapere prevalente affermava che sulla più vasta scala l'universo era statico. Ma anche così c'era un elemento di cui tutti erano certi: che l'espansione doveva essere in fase di rallentamento; che, come l'attrazione gravitazionale della Terra rallenta l'ascesa di una mela lanciata verso l'alto, l'attrazione gravitazionale esercitata da ogni galassia sulle altre doveva rallentare l'espansione dello spazio.
Now let's fast-forward to the 1990s when those two teams of astronomers I mentioned at the outset were inspired by this reasoning to measure the rate at which the expansion has been slowing. And they did this by painstaking observations of numerous distant galaxies, allowing them to chart how the expansion rate has changed over time. Here's the surprise: They found that the expansion is not slowing down. Instead they found that it's speeding up, going faster and faster. That's like tossing an apple upward and it goes up faster and faster. Now if you saw an apple do that, you'd want to know why. What's pushing on it?
Arriviamo ora agli anni '90, quando quei due gruppi di astronomi che ho menzionato all'inizio vennero ispirati da questa logica per misurare il ritmo con cui tale espansione sta rallentando. Lo fecero attraverso le osservazioni minuziose di numerose distanti galassie, che permisero loro di registrare quanto il ritmo dell'espansione fosse mutato nel tempo. Ed ecco la sorpresa: scoprirono che l'espansione non sta rallentando. Trovarono, al contrario, che sta accelerando, acquistando sempre maggior velocità. Sarebbe come lanciare in aria una mela che sale a una velocità sempre maggiore. Ora, se vedeste una mela comportarsi così, vorreste conoscerne le ragioni. Cosa la sta spingendo?
Similarly, the astronomers' results are surely well-deserving of the Nobel Prize, but they raised an analogous question. What force is driving all galaxies to rush away from every other at an ever-quickening speed? Well the most promising answer comes from an old idea of Einstein's. You see, we are all used to gravity being a force that does one thing, pulls objects together. But in Einstein's theory of gravity, his general theory of relativity, gravity can also push things apart.
Allo stesso modo, i risultati degli astronomi meritano senza dubbio il Premio Nobel, ma hanno sollevato una questione analoga. Quale forza fa sì che tutte le galassie fuggano l'una dall'altra a una velocità in continuo aumento? La risposta più promettente ci arriva da una vecchia idea di Einstein. Tutti noi siamo abituati a concepire la gravità come una forza che fa una cosa: attira gli oggetti. Ma nella teoria einsteiniana della gravità, la sua teoria generale della relatività, la forza di gravità può anche respingere gli oggetti.
How? Well according to Einstein's math, if space is uniformly filled with an invisible energy, sort of like a uniform, invisible mist, then the gravity generated by that mist would be repulsive, repulsive gravity, which is just what we need to explain the observations. Because the repulsive gravity of an invisible energy in space -- we now call it dark energy, but I've made it smokey white here so you can see it -- its repulsive gravity would cause each galaxy to push against every other, driving expansion to speed up, not slow down. And this explanation represents great progress.
Come? Secondo la matematica di Einstein, se lo spazio è riempito uniformemente da un'energia invisibile, una sorta di foschia uniforme e invisibile, allora la gravità generata da quella foschia sarebbe respingente, una gravità respingente, che è ciò che ci serve per spiegare quelle osservazioni. Perché la gravità respingente di un'energia invisibile nello spazio - ora la chiamiamo energia oscura, ma io l'ho resa in un vapore bianco per rendervela visibile - la sua gravità respingente farebbe in modo che ogni galassia spingesse contro le altre aumentando la velocità dell'espansione, e non rallentandola. Questa spiegazione rappresenta quel grande passo avanti.
But I promised you a mystery here in part one. Here it is. When the astronomers worked out how much of this dark energy must be infusing space to account for the cosmic speed up, look at what they found. This number is small. Expressed in the relevant unit, it is spectacularly small. And the mystery is to explain this peculiar number. We want this number to emerge from the laws of physics, but so far no one has found a way to do that.
Ma io vi ho promesso un mistero qui nella prima parte. Eccolo. Quando gli astronomi calcolarono la quantità di questa energia oscura diffusa nello spazio per rendere conto dell'accelerazione cosmica, guardate cosa trovarono. Questa cifra è minuscola. Espressa nell'unità rilevante, è incredibilmente minuscola. Il mistero sta nello spiegare questa cifra particolare. Noi vogliamo che questa cifra emerga dalle leggi della fisica, ma finora nessuno ha trovato il modo per riuscirci.
Now you might wonder, should you care? Maybe explaining this number is just a technical issue, a technical detail of interest to experts, but of no relevance to anybody else. Well it surely is a technical detail, but some details really matter. Some details provide windows into uncharted realms of reality, and this peculiar number may be doing just that, as the only approach that's so far made headway to explain it invokes the possibility of other universes -- an idea that naturally emerges from string theory, which takes me to part two: string theory.
Ora, potreste chiedervi, perché dovrebbe interessarci? Forse spiegare questa cifra è solo una questione tecnica, un dettaglio tecnico per gli esperti, ma di nessuna importanza per gli altri. Certamente si tratta di un dettaglio tecnico, ma alcuni dettagli sono fondamentali. Alcuni dettagli aprono degli spiragli su realtà inesplorate e questa cifra tanto particolare potrebbe fare proprio quello, poiché l'unico approccio utilizzato finora per dare una spiegazione invoca la possibilità di altri universi, un'idea che emerge naturalmente dalle teoria delle stringhe e che mi porta alla seconda parte: la teoria delle stringhe.
So hold the mystery of the dark energy in the back of your mind as I now go on to tell you three key things about string theory. First off, what is it? Well it's an approach to realize Einstein's dream of a unified theory of physics, a single overarching framework that would be able to describe all the forces at work in the universe. And the central idea of string theory is quite straightforward. It says that if you examine any piece of matter ever more finely, at first you'll find molecules and then you'll find atoms and subatomic particles. But the theory says that if you could probe smaller, much smaller than we can with existing technology, you'd find something else inside these particles -- a little tiny vibrating filament of energy, a little tiny vibrating string. And just like the strings on a violin, they can vibrate in different patterns producing different musical notes. These little fundamental strings, when they vibrate in different patterns, they produce different kinds of particles -- so electrons, quarks, neutrinos, photons, all other particles would be united into a single framework, as they would all arise from vibrating strings. It's a compelling picture, a kind of cosmic symphony, where all the richness that we see in the world around us emerges from the music that these little, tiny strings can play.
Per ora quindi tenete in mente il mistero dell'energia oscura mentre io proseguo parlandovi di 3 elementi chiave per la teoria delle stringhe. Prima di tutto, di cosa si tratta? E' un approccio per realizzare il sogno di Einstein di una teoria della fisica unificata, di una struttura unica omnicomprensiva in grado di descrivere tutte le forze che operano nell'universo. Il concetto di fondo della teoria delle stringhe è piuttosto lineare. Dice che se si analizza dettagliatamente un qualsiasi frammento di materia, inizialmente si troveranno le molecole, quindi gli atomi, e le particelle subatomiche. Ma la teoria dice che se fosse possibile scandagliare più a fondo, indagando parti più piccole di quelle che la tecnologia esistente può rilevare, si troverebbe qualcos'altro dentro queste particelle, un piccolo filamento vibrante di energia, una minuscola stringa vibrante. E proprio come le corde di un violino, queste stringhe vibrano secondo ritmi diversi, producendo note musicali differenti. Queste minuscole, fondamentali, stringhe, vibrando secondo andamenti differenti producono diversi tipi di particelle; quindi elettroni, quark, neutrini, fotoni e tutte le altre particelle si troverebbero riunite in una struttura unica, essendo tutte generate dalla vibrazione delle stringhe. E' un quadro avvincente, una sorta di sinfonia cosmica in cui tuttta la ricchezza che osserviamo nel mondo che ci circonda emerge dalla musica composta da queste minuscole stringhe.
But there's a cost to this elegant unification, because years of research have shown that the math of string theory doesn't quite work. It has internal inconsistencies, unless we allow for something wholly unfamiliar -- extra dimensions of space. That is, we all know about the usual three dimensions of space. And you can think about those as height, width and depth. But string theory says that, on fantastically small scales, there are additional dimensions crumpled to a tiny size so small that we have not detected them. But even though the dimensions are hidden, they would have an impact on things that we can observe because the shape of the extra dimensions constrains how the strings can vibrate. And in string theory, vibration determines everything. So particle masses, the strengths of forces, and most importantly, the amount of dark energy would be determined by the shape of the extra dimensions. So if we knew the shape of the extra dimensions, we should be able to calculate these features, calculate the amount of dark energy.
Ma questa elegante unità ha un costo, perché anni di ricerca hanno mostrato che la matematica della teoria delle stringhe non funziona. Esistono incongruenze interne, a meno di accettare qualcosa di assolutamente inusitato: ulteriori dimensioni spaziali. Tutti noi conosciamo le tre dimensioni dello spazio. Possiamo pensarle come altezza, larghezza e profondità. Ma la teoria delle stringhe dice che, su scala incredibilmente piccola, esistono ulteriori dimensioni ripiegate in dimensioni talmente ridotte che noi non le abbiamo finora rilevate. Ma sebbene queste dimensioni siano nascoste, esse avrebbero un impatto sulle cose che riusciamo a osservare perché la forma di queste dimensioni extra determina la modalità di vibrazione delle stringhe. Nella teoria delle stringhe, la vibrazione determina ogni cosa. Quindi, le masse delle particelle, la potenza delle forze e, soprattutto, la quantità di energia oscura sarebbero determinate dalla forma di queste ulteriori dimensioni. Pertanto, se noi conoscessimo la forma di queste dimensioni, dovremmo essere in grado di calcolare questi aspetti, calcolare la quantità di energia oscura.
The challenge is we don't know the shape of the extra dimensions. All we have is a list of candidate shapes allowed by the math. Now when these ideas were first developed, there were only about five different candidate shapes, so you can imagine analyzing them one-by-one to determine if any yield the physical features we observe. But over time the list grew as researchers found other candidate shapes. From five, the number grew into the hundreds and then the thousands -- A large, but still manageable, collection to analyze, since after all, graduate students need something to do. But then the list continued to grow into the millions and the billions, until today. The list of candidate shapes has soared to about 10 to the 500.
La difficoltà sta nel fatto che non conosciamo la forma di queste dimensioni extra. Tutto ciò che abbiamo è una lista di forme potenziali proposte dalla matematica. Quando queste idee cominciarono a prendere forma esistevano solo cinque potenziali forme differenti, quindi potete immaginare analizzarle una per una, per determinare se ne risultassero le caratteristiche fisiche che osserviamo. Ma col tempo la lista crebbe, poiché i ricercatori scoprirono altre forme possibili. Da 5, il numero raggiunse le centinaia e poi le migliaia. Un'ampia collezione, seppur ancora gestibile, da analizzare, visto che, dopo tutto, i dottorandi hanno bisogno di qualcosa da fare. Ma la lista continuò ad allungarsi, fino ai milioni, ai miliardi, fino a oggi. La lista di forme potenziali ha raggiunto la cifra di 10 elevato alla 500.
So, what to do? Well some researchers lost heart, concluding that was so many candidate shapes for the extra dimensions, each giving rise to different physical features, string theory would never make definitive, testable predictions. But others turned this issue on its head, taking us to the possibility of a multiverse. Here's the idea. Maybe each of these shapes is on an equal footing with every other. Each is as real as every other, in the sense that there are many universes, each with a different shape, for the extra dimensions. And this radical proposal has a profound impact on this mystery: the amount of dark energy revealed by the Nobel Prize-winning results.
E allora, che fare? Alcuni ricercatori han gettato la spugna, concludendo che le potenziali forme per le dimensioni extra erano talmente numerose, e che ognuna di esse generava aspetti fisici diversi, che la teoria delle stringhe non avrebbe mai generato predizioni definitive e analizzabili. Ma altri videro la questione sotto un'altra luce proponendo la possibilità di un multiverso. Ecco l'idea: forse ognuna di queste forme è sullo stesso livello delle altre. Ognuna è tanto reale quanto le altre, nel senso che esistono molti universi, ognuno con una forma differente, dovuta alle dimensioni extra. E questa proposta radicale ha un profondo impatto su questo mistero: la quantità di energia oscura rivelata dai risultati dei vincitori del Premio Nobel.
Because you see, if there are other universes, and if those universes each have, say, a different shape for the extra dimensions, then the physical features of each universe will be different, and in particular, the amount of dark energy in each universe will be different. Which means that the mystery of explaining the amount of dark energy we've now measured would take on a wholly different character. In this context, the laws of physics can't explain one number for the dark energy because there isn't just one number, there are many numbers. Which means we have been asking the wrong question. It's that the right question to ask is, why do we humans find ourselves in a universe with a particular amount of dark energy we've measured instead of any of the other possibilities that are out there?
Capite che, se esistono altri universi, e se quegli universi, se ognuno di essi ha una forma diversa a causa delle dimensioni extra, allora le caratteristiche fisiche di ogni universo saranno differenti, e in particolare la quantità di energia oscura in ogni universo sarà differente. Ciò significa che il mistero legato alla spiegazione della quantità di energia oscura che abbiamo misurato assumerebbe un aspetto del tutto diverso. In questo contesto le leggi della fisica non possono giustificare una sola cifra per l'energia oscura perché non esiste solo una cifra, ma ce ne sono molte. E questo significa che ci siamo posti la domanda sbagliata. La domanda corretta da porsi è questa: perché noi, esseri umani, ci troviamo in un universo che ha la particolare quantità di energia oscura che abbiamo misurato, invece di una di tutte le altre possibilità che si trovano là fuori?
And that's a question on which we can make headway. Because those universes that have much more dark energy than ours, whenever matter tries to clump into galaxies, the repulsive push of the dark energy is so strong that it blows the clump apart and galaxies don't form. And in those universes that have much less dark energy, well they collapse back on themselves so quickly that, again, galaxies don't form. And without galaxies, there are no stars, no planets and no chance for our form of life to exist in those other universes.
E' questa la domanda che ci permetterà di fare dei passi avanti. Perché in quegli universi che hanno maggiori quantità di energia oscura rispetto a noi, ogni volta che la materia prova ad aggregarsi in galassie, la spinta respingente dell'energia oscura è tanto forte da separare ciò che si aggrega, e impedire la formazione di galassie. E quegli universi che hanno molto meno energia oscura collassano su se stessi tanto rapidamente che, di nuovo, le galassie non si formano. E senza le galassie non ci sono stelle, né pianeti, nessuna possibilità che la nostra forma di vita esista in quegli universi.
So we find ourselves in a universe with the particular amount of dark energy we've measured simply because our universe has conditions hospitable to our form of life. And that would be that. Mystery solved, multiverse found. Now some find this explanation unsatisfying. We're used to physics giving us definitive explanations for the features we observe. But the point is, if the feature you're observing can and does take on a wide variety of different values across the wider landscape of reality, then thinking one explanation for a particular value is simply misguided.
Quindi noi ci troviamo in un universo che possiede la specifica quantità di energia oscura che abbiamo misurato, semplicemente perché il nostro universo offre le condizioni che possono ospitare la nostra forma di vita. Fine del discorso, mistero risolto, multiverso trovato. Ora, alcuni non ritengono soddisfacente questa spiegazione. Noi siamo abituati a una fisica che ci offre spiegazioni definitive per gli aspetti che osserviamo. Ma il punto è che se l'aspetto che state osservando può assumere, ed è ciò che fa, un'ampia gamma di valori differenti, sull'intero, vasto territorio della realtà, allora pensare a una giustificazione per un particolare valore è semplicemente fuorviante.
An early example comes from the great astronomer Johannes Kepler who was obsessed with understanding a different number -- why the Sun is 93 million miles away from the Earth. And he worked for decades trying to explain this number, but he never succeeded, and we know why. Kepler was asking the wrong question.
Uno dei primi esempi ci giunge dal grande astronomo Giovanni Keplero, ossessionato dalla comprensione di un'altra cifra: perché il Sole si trova a 93 milioni di miglia di distanza dalla Terra? Per decenni egli si impegnò nel tentativo di giustificare tale cifra ma non ebbe successo, e noi sappiamo il perché. Keplero si stava ponendo la domanda sbagliata.
We now know that there are many planets at a wide variety of different distances from their host stars. So hoping that the laws of physics will explain one particular number, 93 million miles, well that is simply wrongheaded. Instead the right question to ask is, why do we humans find ourselves on a planet at this particular distance, instead of any of the other possibilities? And again, that's a question we can answer. Those planets which are much closer to a star like the Sun would be so hot that our form of life wouldn't exist. And those planets that are much farther away from the star, well they're so cold that, again, our form of life would not take hold. So we find ourselves on a planet at this particular distance simply because it yields conditions vital to our form of life. And when it comes to planets and their distances, this clearly is the right kind of reasoning. The point is, when it comes to universes and the dark energy that they contain, it may also be the right kind of reasoning.
Ora noi sappiamo che ci sono molti pianeti, a un'ampia gamma di distanze dalla propria stella primaria. Quindi, sperare che le leggi della fisica giustifichino una cifra particolare, 93 milioni di miglia, semplicemente è un ostinarsi nell'errore. Al contrario, la domanda corretta da porsi è: perché noi, esseri umani, ci troviamo su un pianeta a questa particolare distanza, invece che a una delle altre distanze possibili? Questa è una domanda alla quale possiamo rispondere. Quei pianeti che sono molto più vicini a una stella come il Sole sarebbero talmente caldi che la nostra forma di vita non esisterebbe. E quei pianeti che sono molto più distanti dalla propria stella, sono talmente freddi che, di nuovo, la nostra forma di vita non attecchirebbe. Quindi noi ci troviamo su un pianeta a questa particolare distanza semplicemente perché si presta alle condizioni vitali per la nostra esistenza. Quando si tratta dei pianeti e delle loro distanze, questo è certamente il ragionamento corretto. Il punto è questo: quando si tratta di universi e dell'energia oscura che contengono, potrebbe essere il ragionamento corretto.
One key difference, of course, is we know that there are other planets out there, but so far I've only speculated on the possibility that there might be other universes. So to pull it all together, we need a mechanism that can actually generate other universes. And that takes me to my final part, part three. Because such a mechanism has been found by cosmologists trying to understand the Big Bang. You see, when we speak of the Big Bang, we often have an image of a kind of cosmic explosion that created our universe and set space rushing outward.
Una differenza chiave, indubbiamente, è che noi sappiamo che esistono altri pianeti, ma finora io ho solo speculato sulla possibilità che potrebbero esserci altri universi. Quindi, per tirare le fila, ci serve un meccanismo che possa effettivamente generare altri universi. E questo mi porta alla mia parte finale, la terza. Poiché un meccanismo simile è stato scoperto dai cosmologi che cercano di capire il Big Bang. Quando parliamo di Big Bang spesso abbiamo quest'immagine di una sorta di esplosione cosmica che ha creato il nostro universo dando il via all'espansione dello spazio.
But there's a little secret. The Big Bang leaves out something pretty important, the Bang. It tells us how the universe evolved after the Bang, but gives us no insight into what would have powered the Bang itself. And this gap was finally filled by an enhanced version of the Big Bang theory. It's called inflationary cosmology, which identified a particular kind of fuel that would naturally generate an outward rush of space. The fuel is based on something called a quantum field, but the only detail that matters for us is that this fuel proves to be so efficient that it's virtually impossible to use it all up, which means in the inflationary theory, the Big Bang giving rise to our universe is likely not a one-time event. Instead the fuel not only generated our Big Bang, but it would also generate countless other Big Bangs, each giving rise to its own separate universe with our universe becoming but one bubble in a grand cosmic bubble bath of universes.
Ma c'è un piccolo segreto. Il Big Bang non considera una cosa molto importante, il Bang. Ci dice come l'universo si sia evoluto dopo il Bang, ma non ci offre informazioni su cosa avrebbe scatenato il Bang vero e proprio. A tale omissione si ovviò, infine, attraverso una versione avanzata della teoria del Big Bang. E' detta inflazione cosmica, ed identificò un particolare tipo di combustibile che avrebbe generato in modo naturale un'espansione dello spazio. Il combustibile si fonda su ciò che viene chiamato campo quantico, ma il solo dettaglio che interessa a noi è che quel combustibile risulta talmente efficace che è virtualmente impossibile esaurirlo, e ciò significa, nella teoria dell'inflazione cosmica, che il fatto che il Big Bang abbia originato il nostro universo probabilmente non è un evento irripetibile. Al contrario, quel combustibile non solo ha generato il Big Bang ma avrebbe anche generato altri innumerevoli Big Bang, ognuno dei quali avrebbe generato il proprio universo distinto, e il nostro universo non sarebbe altro che una bolla all'interno dell'enorme schiuma cosmica dell'universo.
And now, when we meld this with string theory, here's the picture we're led to. Each of these universes has extra dimensions. The extra dimensions take on a wide variety of different shapes. The different shapes yield different physical features. And we find ourselves in one universe instead of another simply because it's only in our universe that the physical features, like the amount of dark energy, are right for our form of life to take hold. And this is the compelling but highly controversial picture of the wider cosmos that cutting-edge observation and theory have now led us to seriously consider.
Quando consideriamo questa teoria delle stringhe, ecco il quadro a cui giungiamo. Ognuno di questi universi ha dimensioni extra, che assumono una vasta gamma di forme differenti, le quali determinano differenti caratteristiche fisiche. Noi ci troviamo in un universo piuttosto che in un altro semplicemente perché è solo nel nostro universo che le caratteristiche fisiche, quali la quantità di energia oscura, sono quelle adatte a far prosperare la nostra forma di vita. Questa è l'affascinante ma fortemente controversa immagine di un cosmo più esteso, che le osservazioni e una teoria d'avanguardia ora ci hanno portato a prendere seriamente in considerazione.
One big remaining question, of course, is, could we ever confirm the existence of other universes? Well let me describe one way that might one day happen. The inflationary theory already has strong observational support. Because the theory predicts that the Big Bang would have been so intense that as space rapidly expanded, tiny quantum jitters from the micro world would have been stretched out to the macro world, yielding a distinctive fingerprint, a pattern of slightly hotter spots and slightly colder spots, across space, which powerful telescopes have now observed. Going further, if there are other universes, the theory predicts that every so often those universes can collide. And if our universe got hit by another, that collision would generate an additional subtle pattern of temperature variations across space that we might one day be able to detect. And so exotic as this picture is, it may one day be grounded in observations, establishing the existence of other universes.
La domanda fondamentale che rimane è, ovviamente, potremo mai confermare l'esistenza di altri universi? Lasciate che vi descriva uno dei modi in cui potrebbe un giorno accadere. La teoria dell'inflazione cosmica è già fortemente sostenuta da valide osservazioni. Perché la teoria predice che il Big Bang sarebbe stato tanto intenso che, mentre lo spazio si espandeva rapidamente, minuscoli tremiti di quanti provenienti dal micromondo si sarebbero estesi al macromondo, lasciando un'impronta particolare, uno schema di zone leggermente più calde e più fredde, nello spazio che si sono potute osservare attraverso potenti telescopi. Andando oltre, se esistono altri universi la teoria predice che in certi momenti quegli universi possono collidere. Se il nostro universo venisse colpito, quella collisione genererebbe un ulteriore sottile schema di variazioni di temperatura nello spazio che un giorno potremmo essere in grado di individuare. Per quanto esotica sia questa visione, un giorni potrebbe venire convalidata dalle osservazioni, stabilendo l'esistenza di altri universi.
I'll conclude with a striking implication of all these ideas for the very far future. You see, we learned that our universe is not static, that space is expanding, that that expansion is speeding up and that there might be other universes all by carefully examining faint pinpoints of starlight coming to us from distant galaxies. But because the expansion is speeding up, in the very far future, those galaxies will rush away so far and so fast that we won't be able to see them -- not because of technological limitations, but because of the laws of physics. The light those galaxies emit, even traveling at the fastest speed, the speed of light, will not be able to overcome the ever-widening gulf between us. So astronomers in the far future looking out into deep space will see nothing but an endless stretch of static, inky, black stillness. And they will conclude that the universe is static and unchanging and populated by a single central oasis of matter that they inhabit -- a picture of the cosmos that we definitively know to be wrong.
Concluderò con un'implicazione impressionante di tutte queste idee per un futuro molto lontano. Noi abbiamo imparato che il nostro universo non è statico, che lo spazio si espande, che la sua velocità di espansione aumenta e che potrebbero esserci altri universi, il tutto esaminando attentamente deboli punti di luce stellare che giunge fino a noi da galassie lontane. Ma poiché l'espansione sta accelerando, in un futuro lontano quelle galassie diverranno tanto distanti, e tanto velocemente, che noi non saremo in grado di vederle, e non a causa dei limiti della tecnologia, ma a causa delle leggi fisiche. La luce emessa da quelle galassie, anche viaggiando alla massima velocità, la velocità della luce, non potrà superare il divario in costante aumento che le allontana da noi. Quindi, gli astronomi che nel futuro guarderanno nello spazio profondo non vedranno altro che un'infinita distesa di quiete statica, nera come l'inchiostro. E concluderanno che l'universo è statico e immutabile e popolato da un'unica oasi centrale di materia che loro stessi abitano, un'immagine del cosmo che noi sappiamo con certezza essere errata.
Now maybe those future astronomers will have records handed down from an earlier era, like ours, attesting to an expanding cosmos teeming with galaxies. But would those future astronomers believe such ancient knowledge? Or would they believe in the black, static empty universe that their own state-of-the-art observations reveal? I suspect the latter. Which means that we are living through a remarkably privileged era when certain deep truths about the cosmos are still within reach of the human spirit of exploration. It appears that it may not always be that way. Because today's astronomers, by turning powerful telescopes to the sky, have captured a handful of starkly informative photons -- a kind of cosmic telegram billions of years in transit. and the message echoing across the ages is clear. Sometimes nature guards her secrets with the unbreakable grip of physical law. Sometimes the true nature of reality beckons from just beyond the horizon.
Forse quei futuri astronomi avranno a disposizione dei rapporti, tramandati da un'epoca precedente. come la nostra, che attestano l'espansione di un cosmo brulicante di galassie. Ma quei futuri astronomi daranno ascolto a tali antiche conoscenze? O crederanno in un universo nero, statico e vuoto rivelato dalle proprie osservazioni all'avanguardia? Io sospetto la seconda. Il che significa che noi viviamo in un'era altamente privilegiata in cui alcune profonde verità sul cosmo sono ancora accessibili allo spirito umano di esplorazione. A quanto pare non sarà sempre così. Perché gli astronomi di oggi, rivolgendo i propri potenti telescopi al cielo, hanno catturato una serie di fotoni incredibilmente informativi, una sorta di telegramma cosmico, miliardi di anni in transito. Il messaggio che risuona tra le varie ere è chiaro. A volte la natura protegge i propri segreti con l'indistruttibile presa della legge fisica. A volte la vera natura della realtà riluce appena al di là dell'orizzonte.
Thank you very much.
Grazie mille.
(Applause)
(Applausi)
Chris Anderson: Brian, thank you. The range of ideas you've just spoken about are dizzying, exhilarating, incredible. How do you think of where cosmology is now, in a sort of historical side? Are we in the middle of something unusual historically in your opinion?
Chris Anderson: Brian, grazie. La vastità di concetti che hai appena esposto è vertiginosa, esaltante, incredibile. Cosa pensi del punto in cui si trova oggi la cosmologia, in una sorta di quadro storico? Ci troviamo al centro di qualcosa di insolito nella storia secondo te?
BG: Well it's hard to say. When we learn that astronomers of the far future may not have enough information to figure things out, the natural question is, maybe we're already in that position and certain deep, critical features of the universe already have escaped our ability to understand because of how cosmology evolves. So from that perspective, maybe we will always be asking questions and never be able to fully answer them.
BG: Difficile a dirsi. Quando pensiamo che gli astronomi del futuro potrebbero non avere abbastanza informazioni per comprendere, la domanda ovvia è che forse già noi ci troviamo in quella posizione, e certi aspetti profondi e cruciali dell'universo sono già sfuggiti alla nostra capacità di comprensione a causa del modo in cui si evolve la cosmologia. Quindi da quel punto di vista, forse continueremo a porci domande senza essere mai in grado di dare risposte definitive.
On the other hand, we now can understand how old the universe is. We can understand how to understand the data from the microwave background radiation that was set down 13.72 billion years ago -- and yet, we can do calculations today to predict how it will look and it matches. Holy cow! That's just amazing. So on the one hand, it's just incredible where we've gotten, but who knows what sort of blocks we may find in the future.
D'altra parte, ora noi possiamo comprendere quanto sia vecchio l'universo. Noi sappiamo come comprendere i dati della radiazione cosmica di fondo che fu prodotta 13,72 miliardi di anni fa - e ancora, oggi possiamo fare calcoli che predicono che aspetto avrà, e corrisponde. Per la miseria! E' straordinario! Quindi, da una parte ciò che abbiamo ottenuto è incredibile, ma chissà quale sorta di ostacoli ptoremmo trovarci davanti in futuro.
CA: You're going to be around for the next few days. Maybe some of these conversations can continue. Thank you. Thank you, Brian. (BG: My pleasure.)
CA: Tu sarai qui anche nei prossimi giorni. Speriamo che alcune di queste conversazioni possano proseguire. Grazie. Grazie, Brian. (BG: E' un piacere.)
(Applause)
(Applausi)