In the year 1919, a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza suggested a very bold and, in some ways, a very bizarre idea. He proposed that our universe might actually have more than the three dimensions that we are all aware of. That is in addition to left, right, back, forth and up, down, Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space that for some reason we don't yet see. Now, when someone makes a bold and bizarre idea, sometimes that's all it is -- bold and bizarre, but it has nothing to do with the world around us. This particular idea, however -- although we don't yet know whether it's right or wrong, and at the end I'll discuss experiments which, in the next few years, may tell us whether it's right or wrong -- this idea has had a major impact on physics in the last century and continues to inform a lot of cutting-edge research.
En el año 1919 un matemático Alemán, prácticamente desconocido, llamado Theodor Kaluza sugirió una idea muy audaz, y de algún modo, muy extraña. Él propuso que nuestro universo podría realmente tener más de las tres dimensiones de las que todos somos conscientes. Esto es en adición a izquierda, derecha, adelante, atrás, arriba y abajo, Kaluza propuso que podrían existir dimensiones adicionales del espacio que por alguna razón aún no somos capaces de ver Ahora, cuando alguien expone una idea audaz y extraña algunas veces eso es todo: es audaz y extraña, pero no tiene nada que ver con el mundo que nos rodea. Sin embargo, esta idea en concreto -- aunque no sabemos todavía si es correcta o no, y al final daré detalles de experimentos que, en los próximos años, podrían decirnos si es o no correcta -- esta idea ha tenido, en el último siglo, un gran impacto en física y continúa generando una gran cantidad de investigación de vanguardia.
So, I'd like to tell you something about the story of these extra dimensions. So where do we go? To begin we need a little bit of back story. Go to 1907. This is a year when Einstein is basking in the glow of having discovered the special theory of relativity and decides to take on a new project, to try to understand fully the grand, pervasive force of gravity. And in that moment, there are many people around who thought that that project had already been resolved. Newton had given the world a theory of gravity in the late 1600s that works well, describes the motion of planets, the motion of the moon and so forth, the motion of apocryphal of apples falling from trees, hitting people on the head. All of that could be described using Newton's work.
Por lo tanto, me encantaría decirles algunas cosas sobre la historia de esas dimensiones adicionales. Entonces, por donde empezamos? Para iniciar, debemos recordar un poco la historia. Volvamos a 1907. Este es el año, cuando Einstein estaba en todo su apogeo al haber descubierto la Teoría Especial de la Relatividad y decide iniciar un nuevo proyecto -- el de tratar de entender totalmente, la omnipresente fuerza de gravedad. En ese momento, hay muchas personas que pensaban que aquel proyecto ya había sido resuelto. Newton había dado al mundo, a finales de 1600, una teoría de la gravedad que funciona bien, describe el movimiento de los planetas, el movimiento de la luna y todo lo demás, el movimiento de supuestas manzanas que caen de los árboles golpeando en la cabeza a la gente. Todo aquello,se podía describir usando el trabajo de Newton.
But Einstein realized that Newton had left something out of the story, because even Newton had written that although he understood how to calculate the effect of gravity, he'd been unable to figure out how it really works. How is it that the Sun, 93 million miles away, [that] somehow it affects the motion of the Earth? How does the Sun reach out across empty inert space and exert influence? And that is a task to which Einstein set himself -- to figure out how gravity works. And let me show you what it is that he found. So Einstein found that the medium that transmits gravity is space itself. The idea goes like this: imagine space is a substrate of all there is.
Pero Einstein se dio cuenta de que Newton se había dejado algo, porque incluso, el mismo Newton había escrito que aunque entendía cómo calcular el efecto de la gravedad, no había podido descifrar cómo funciona realmente. Cómo es posible que el Sol, estando alejado a 93 millones de millas afecte de alguna forma el movimiento de la tierra? Cómo hace el sol para atravesar el espacio vacío e inerte y ejercer su influencia? Y esa fue la tarea que Einstein se encomendó a si mismo -- descubrir cómo trabaja la gravedad. Y permítanme mostrarles qué es lo que encontró. Einstein encontró que el medio que trasmite la gravedad es el mismo espacio. La idea funciona así: imaginemos que el espacio es la base de todo lo que existe.
Einstein said space is nice and flat, if there's no matter present. But if there is matter in the environment, such as the Sun, it causes the fabric of space to warp, to curve. And that communicates the force of gravity. Even the Earth warps space around it. Now look at the Moon. The Moon is kept in orbit, according to these ideas, because it rolls along a valley in the curved environment that the Sun and the Moon and the Earth can all create by virtue of their presence. We go to a full-frame view of this. The Earth itself is kept in orbit because it rolls along a valley in the environment that's curved because of the Sun's presence. That is this new idea about how gravity actually works.
Einstein dijo que el espacio es plano y nítido, en ausencia de materia. pero si hay materia en el entorno, por ejemplo el Sol, eso causa que el tejido del espacio se deforme, se curve. Y eso nos indica la presencia de la fuerza de gravedad. Incluso la tierra deforma el espacio a su alrededor. Ahora miremos a la luna. La luna, de acuerdo a estas ideas, se mantiene en órbita debido a que rueda a través de un valle en el espacio curvado que el sol, la luna y la tierra crean en virtud de su propia presencia Aqui tenemos una vista completa de esto. La tierra misma se mantiene en órbita porque rueda por un valle en el espacio que está curvado debido a la presencia del sol. Esa es la nueva idea acerca de cómo trabaja realmente la gravedad.
Now, this idea was tested in 1919 through astronomical observations. It really works. It describes the data. And this gained Einstein prominence around the world. And that is what got Kaluza thinking. He, like Einstein, was in search of what we call a unified theory. That's one theory that might be able to describe all of nature's forces from one set of ideas, one set of principles, one master equation, if you will. So Kaluza said to himself, Einstein has been able to describe gravity in terms of warps and curves in space -- in fact, space and time, to be more precise. Maybe I can play the same game with the other known force, which was, at that time, known as the electromagnetic force -- we know of others today, but at that time that was the only other one people were thinking about. You know, the force responsible for electricity and magnetic attraction and so forth.
Bien, esta idea fue probada en 1919 por medio de observaciones astronómicas. Realmente funciona. Describe los datos. y ésto hizo ganar a Einstein fama en todo el mundo. y eso es lo que mantuvo a Kaluza pensando. Él, como Einstein, estuvo buscando lo que llamamos una "teoría unificada" Esa es una teoría que podría describir todas las fuerzas de la naturaleza desde un solo grupo de ideas un solo grupo de principios, una sola ecuación maestra, si lo desean. Asi que Kaluza, se dijo a si mismo, Einstein ha sido capaz de describir la gravedad en términos de deformación y curvaturas en el espacio -- de hecho, espacio y tiempo, para ser mas precisos. Tal vez, yo podría aplicar el mismo principio con otra fuerza, que en esa época era conocida como fuerza electromagnética -- sabemos de otras ahora, pero en esa época esa era la única en la que pensaba la gente. Ya saben, la fuerza responsable de la electricidad y la atracción magnética y eso.
So Kaluza says, maybe I can play the same game and describe electromagnetic force in terms of warps and curves. That raised a question: warps and curves in what? Einstein had already used up space and time, warps and curves, to describe gravity. There didn't seem to be anything else to warp or curve. So Kaluza said, well, maybe there are more dimensions of space. He said, if I want to describe one more force, maybe I need one more dimension. So he imagined that the world had four dimensions of space, not three, and imagined that electromagnetism was warps and curves in that fourth dimension. Now here's the thing: when he wrote down the equations describing warps and curves in a universe with four space dimensions, not three, he found the old equations that Einstein had already derived in three dimensions -- those were for gravity -- but he found one more equation because of the one more dimension. And when he looked at that equation, it was none other than the equation that scientists had long known to describe the electromagnetic force. Amazing -- it just popped out. He was so excited by this realization that he ran around his house screaming, "Victory!" -- that he had found the unified theory.
Así que Kaluza se dijo, quizás pueda aplicar el mismo concepto y describir la fuerza electromagnética en términos de curvaturas y deformaciones. Eso trajo una pregunta: ¿deformaciones y curvas dónde? Einstein había usado ya el espacio y el tiempo, deformaciones y curvaturas, para describir la gravedad. No parecía existir algo más para deformar o curvar. Así que Kaluza se dijo, bien, tal vez existen más dimensiones en el espacio. Se dijo, si quiero describir una fuerza más, puede que necesite una dimensión más. Así que imaginó que el mundo tenia cuatro dimensiones espaciales, no tres, e imaginó que el electromagnetismo eran curvaturas y deformaciones en aquella cuarta dimensión. Ahora he aquí el problema: al escribir las ecuaciones para describir las deformaciones y curvaturas en un universo con cuatro dimensiones y no tres, llegó a las viejas ecuaciones que Einstein había definido en tres dimensiones-- ésas eran para la gravedad -- pero encontró una ecuación adicional, debido a la nueva dimensión. Y cuando miró esa ecuación. No era ni más ni menos que la ecuación que por mucho tiempo, los científicos han usado para describir la fuerza electromagnética. Increíble -- simplemente apareció Estaba tan entusiasmado por este descubrimiento que salió corriendo de su casa gritando, "Victoria!"-- pensando que había descubierto la teoría unificada.
Now clearly, Kaluza was a man who took theory very seriously. He, in fact -- there is a story that when he wanted to learn how to swim, he read a book, a treatise on swimming -- (Laughter) -- then dove into the ocean. This is a man who would risk his life on theory. Now, but for those of us who are a little bit more practically minded, two questions immediately arise from his observation. Number one: if there are more dimensions in space, where are they? We don't seem to see them. And number two: does this theory really work in detail, when you try to apply it to the world around us? Now, the first question was answered in 1926 by a fellow named Oskar Klein. He suggested that dimensions might come in two varieties -- there might be big, easy-to-see dimensions, but there might also be tiny, curled-up dimensions, curled up so small, even though they're all around us, that we don't see them.
Claramente, Kaluza, fue un hombre que se tomaba la teoría muy en serio. Él, de hecho -- hay una historia de cuando él quiso aprender a nadar, leyó un libro, un tratado sobre natación -- -- Risas -- -- y se tiró al mar. Éste era un hombre que arriesgaba incluso su propia vida por la teoría. Ahora, pero para todos los que somos de mente un poco más práctica, dos preguntas nacen inmediatamente de sus observaciones. Primera: si hay más dimensiones en el espacio, dónde están? No parece que las podamos ver. Y segundo: funciona esta teoría al detalle, cuando tratas de aplicarla en el mundo que nos rodea? Bien, la primera pregunta fue contestada en 1926 por un colega llamado Oskar Klein. Él sugirió que las dimensiones podrían existir en dos variedades -- podría haber dimensiones grandes, fáciles de ver, pero también podría haber dimensiones pequeñas y onduladas, onduladas en forma tan pequeña, que aunque están alrededor nuestro, no las vemos.
Let me show you that one visually. So, imagine you're looking at something like a cable supporting a traffic light. It's in Manhattan. You're in Central Park -- it's kind of irrelevant -- but the cable looks one-dimensional from a distant viewpoint, but you and I all know that it does have some thickness. It's very hard to see it, though, from far away. But if we zoom in and take the perspective of, say, a little ant walking around -- little ants are so small that they can access all of the dimensions -- the long dimension, but also this clockwise, counter-clockwise direction. And I hope you appreciate this. It took so long to get these ants to do this.
Permítanme mostrarles una visualmente. Imaginen que están observando algo como el cable que soporta un semáforo. Están en Manhattan, en Central Park -- es irrelevante -- el cable parece unidimensional visto de lejos, pero todos sabemos que el cable tiene espesor. Es difícil de ver desde lejos pero si nos acercamos y lo vemos desde la perspectiva de, por ejemplo, una pequeña hormiga que pase -- las hormigas, son tan pequeñas que pueden tener acceso a todas las dimensiones -- la dimensión a lo largo pero también esta dirección hacia y en contra las manecillas del reloj™ y espero que puedan apreciar esto. Tomó mucho tiempo hacer que estas hormigas hagan esto.
(Laughter)
-- Risas --
But this illustrates the fact that dimensions can be of two sorts: big and small. And the idea that maybe the big dimensions around us are the ones that we can easily see, but there might be additional dimensions curled up, sort of like the circular part of that cable, so small that they have so far remained invisible. Let me show you what that would look like. So, if we take a look, say, at space itself -- I can only show, of course, two dimensions on a screen. Some of you guys will fix that one day, but anything that's not flat on a screen is a new dimension, goes smaller, smaller, smaller, and way down in the microscopic depths of space itself, this is the idea, you could have additional curled up dimensions --
Pero esto ilustra el hecho que las dimensiones pueden ser de dos tipos: grandes y pequeñas. Y la idea de que a lo mejor las dimensiones grandes sean aquellas que podemos ver fácilmente, pero podrían existir dimensiones adicionales, todas ellas onduladas, muy similares a la curvatura de ese cable, tan pequeñas que han permanecido hasta ahora invisibles. Déjenme mostrarles lo que parecería eso. Si observamos, digamos, el espacio en sí mismo-- Sólo les puedo mostrar en la pantalla, por supuesto, dos dimensiones Alguno de ustedes solucionará este problema algún día, pero cualquier cosa que no sea plana en una pantalla, es una nueva dimensión, cada vez más pequeña, más pequeña, más pequeña y asi hasta las profundidades microscópicas del mismo espacio -- esta es la idea: ustedes podrían tener dimensiones onduladas adicionales.
here is a little shape of a circle -- so small that we don't see them. But if you were a little ultra microscopic ant walking around, you could walk in the big dimensions that we all know about -- that's like the grid part -- but you could also access the tiny curled-up dimension that's so small that we can't see it with the naked eye or even with any of our most refined equipment. But deeply tucked into the fabric of space itself, the idea is there could be more dimensions, as we see there. Now that's an explanation about how the universe could have more dimensions than the ones that we see. But what about the second question that I asked: does the theory actually work when you try to apply it to the real world?
Aquí está la figura de un círculo pequeño -- tan pequeño que no lo vemos. Pero si ustedes fueran una hormiga ultra micoscópica caminado alrededor, ustedes podrían estar caminando en las dimensiones grandes que todos conocemos. como parte de una red -- pero también podrían acceder a la diminuta dimensión ondulada que es tan pequeña que no podemos verla a simple vista o incluso con cualquiera de nuestros equipos más sofisticados. Pero profundamente entrelazado en el tejido del espacio, la idea es que podría haber más dimensiones de las que vemos. Eso es una explicación de cómo el universo podría tener mas dimensiones de las que podemos observar. Pero qué hay de la segunda pregunta que hice: ¿funciona la teoría realmente al tratar de aplicarla al mundo real?
Well, it turns out that Einstein and Kaluza and many others worked on trying to refine this framework and apply it to the physics of the universe as was understood at the time, and, in detail, it didn't work. In detail, for instance, they couldn't get the mass of the electron to work out correctly in this theory. So many people worked on it, but by the '40s, certainly by the '50s, this strange but very compelling idea of how to unify the laws of physics had gone away. Until something wonderful happened in our age. In our era, a new approach to unify the laws of physics is being pursued by physicists such as myself, many others around the world, it's called superstring theory, as you were indicating. And the wonderful thing is that superstring theory has nothing to do at first sight with this idea of extra dimensions, but when we study superstring theory, we find that it resurrects the idea in a sparkling, new form.
Bueno, resulta que Einstein, Kaluza y muchos otros trabajaron para tratar de refinar este esquema y aplicarlo a la física del universo tal y como se entendía en ese tiempo, y no funcionó. En detalle, por ejemplo, no pudieron hacer que la masa del electrón encajase correctamente en esta teoría. Muchas personas trabajaron en ella, pero ya para los años 40, más en los 50 esta idea tan extraña pero apasionante de cómo unificar las leyes de la física se habían desvanecido. Hasta que en nuestra época, algo maravilloso sucedió. En nuestra era, se persigue un nuevo enfoque para unificar las leyes de la física por parte de físicos como yo mismo, y muchos otros alrededor del mundo. Se llama la Teoría de Supercuerdas, como estaban indicando. Y lo más maravilloso es que esta teoría de supercuerdas a primera vista no tiene nada que ver con la idea de dimensiones adicionales, pero cuando estudiamos la teoría de las supercuerdas, encontramos que la idea surge nuevamente pero en una nueva forma.
So, let me just tell you how that goes. Superstring theory -- what is it? Well, it's a theory that tries to answer the question: what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents making up everything in the world around us? The idea is like this. So, imagine we look at a familiar object, just a candle in a holder, and imagine that we want to figure out what it is made of. So we go on a journey deep inside the object and examine the constituents. So deep inside -- we all know, you go sufficiently far down, you have atoms. We also all know that atoms are not the end of the story. They have little electrons that swarm around a central nucleus with neutrons and protons. Even the neutrons and protons have smaller particles inside of them known as quarks. That is where conventional ideas stop.
Dejen que les explique cómo se explica eso. Teoría de Supercuerdas -- ¿qué es? Pues bien, es una teoría que trata de responder lo siguiente: Cuáles son los constituyentes indivisibles básicos y fundamentales que conforman todo lo que existe en el mundo que nos rodea? La idea es ésta. Imaginen que vemos un objeto familiar, como una vela en un recipiente, e imaginen que tratamos de descubrir, de que está hecha. Así que comenzamos un viaje muy profundo dentro del objeto para examinar su constitución. Tan profundo - que sabemos que si nos adentramos suficiente, encontraremos átomos. Y todos sabemos que los átomos no son el final. Ellos tienen electrones que se mueven alrededor de un núcleo central junto a neutrones y protones Incluso los neutrones y protones contienen particulas mas pequeñas dentro de ellos, conocidas como quarks. Allí es donde las ideas convencionales se detienen.
Here is the new idea of string theory. Deep inside any of these particles, there is something else. This something else is this dancing filament of energy. It looks like a vibrating string -- that's where the idea, string theory comes from. And just like the vibrating strings that you just saw in a cello can vibrate in different patterns, these can also vibrate in different patterns. They don't produce different musical notes. Rather, they produce the different particles making up the world around us. So if these ideas are correct, this is what the ultra-microscopic landscape of the universe looks like. It's built up of a huge number of these little tiny filaments of vibrating energy, vibrating in different frequencies. The different frequencies produce the different particles. The different particles are responsible for all the richness in the world around us.
Y aquí nace la nueva idea de la teoría de cuerdas. Profundamente dentro de estas partículas, hay algo más. Esto adicional es este filamento de energía bailarín. que parece una cuerda vibrando -- y de ahí es de donde viene la teoría de cuerdas. Y así como las cuerdas que vibran en el cello que acaban de ver pueden vibrar según diferentes patrones, éstas pueden también vibrar según diferentes patrones. Ellas no producen notas musicales diferentes lo que hacen es producir las diferentes partículas que conforman el mundo a nuestro alrededor. Así que si estas ideas son correctas, esto es a lo que se asemeja el paisaje ultramicroscópico del universo. Está conformado por un enorme número de estos pequeños filamentos de energia vibratoria, vibrando en frecuencias diferentes. Las diferentes frecuencias, producen las diferentes partículas. Y estas diferentes partículas son las responsables de toda la riqueza del mundo que nos rodea.
And there you see unification, because matter particles, electrons and quarks, radiation particles, photons, gravitons, are all built up from one entity. So matter and the forces of nature all are put together under the rubric of vibrating strings. And that's what we mean by a unified theory. Now here is the catch. When you study the mathematics of string theory, you find that it doesn't work in a universe that just has three dimensions of space. It doesn't work in a universe with four dimensions of space, nor five, nor six. Finally, you can study the equations, and show that it works only in a universe that has 10 dimensions of space and one dimension of time. It leads us right back to this idea of Kaluza and Klein -- that our world, when appropriately described, has more dimensions than the ones that we see.
Y ahí se ve la unificación, ya que partículas de materia, electrones y quarks, partículas de radiación, fotones, gravitones, todos se conforman de una sola entidad. Asi materia y las fuerzas de la naturaleza, se ponen todas juntas bajo la rúbrica de las cuerdas vibratorias. Y eso es lo que denominamos teoría unificada. Ahora, aquí está el truco. Cuando estudiamos las matemáticas de la teoría de cuerdas, nos damos cuenta que no funciona en un universo de solo tres dimensiones del espacio. No funciona en un universo con cuatro dimensiones de espacio, ni cinco ni seis. Finalmente, puedes estudiar las ecuaciones y demostrar que funciona solamente en un universo que tiene 10 dimensiones espaciales. y una dimension del tiempo. esto nos lleva de vuelta a la idea de Kaluza y Klein -- de que nuestro mundo, cuando es descrito apropiadamente contiene mas dimensiones de las que somos capaces de observar
Now you might think about that and say, well, OK, you know, if you have extra dimensions, and they're really tightly curled up, yeah, perhaps we won't see them, if they're small enough. But if there's a little tiny civilization of green people walking around down there, and you make them small enough, and we won't see them either. That is true. One of the other predictions of string theory -- no, that's not one of the other predictions of string theory.
Ahora ustedes podrian pensar sobre esto y preguntarse, bien, en realidad, si hay dimensiones adicionales, y están realmente firmemente onduladas sí, es muy probable que no las podamos ver si son lo suficientemente pequeñas. Pero si hay una civilización diminuta de personas verdes, caminando por allí abajo, y los hacemos lo más pequeños posible, tampoco los veremos, eso es verdad. Otra de las otras predicciones de la teoría de cuerdas -- en realidad no, esa no es una de las otras predicciones de la teoría de cuerdas.
(Laughter)
-- Risas --
But it raises the question: are we just trying to hide away these extra dimensions, or do they tell us something about the world? In the remaining time, I'd like to tell you two features of them. First is, many of us believe that these extra dimensions hold the answer to what perhaps is the deepest question in theoretical physics, theoretical science. And that question is this: when we look around the world, as scientists have done for the last hundred years, there appear to be about 20 numbers that really describe our universe. These are numbers like the mass of the particles, like electrons and quarks, the strength of gravity, the strength of the electromagnetic force -- a list of about 20 numbers that have been measured with incredible precision, but nobody has an explanation for why the numbers have the particular values that they do.
Pero nos lleva a preguntar: acaso estamos tratando de esconder estas dimensiones adicionales, o realmente nos explican algo acerca del mundo? En el tiempo que queda, me gustaría decirles dos características de ellas. La primera es, muchos de nosotros creemos que estas dimensiones adicionales contienen la respuesta a lo que tal vez es la pregunta mas profunda de todas en física teórica y ciencia teórica. Y esa pregunta es: cuando miramos alrededor del mundo, como los científicos han hecho en los últimos cien años, parece que existen unos 20 números que describen realmente nuestro universo. Estos son números como la masa de las partículas, como los electrones y quarks, la fuerza de la gravedad, el poder de la fuerza electromagnética -- una lista de alrededor de 20 números que han sido medidos con una precisión increíble, pero nadie tiene una explicación del porqué los números tienen esos valores particulares.
Now, does string theory offer an answer? Not yet. But we believe the answer for why those numbers have the values they do may rely on the form of the extra dimensions. And the wonderful thing is, if those numbers had any other values than the known ones, the universe, as we know it, wouldn't exist. This is a deep question. Why are those numbers so finely tuned to allow stars to shine and planets to form, when we recognize that if you fiddle with those numbers -- if I had 20 dials up here and I let you come up and fiddle with those numbers, almost any fiddling makes the universe disappear. So can we explain those 20 numbers? And string theory suggests that those 20 numbers have to do with the extra dimensions. Let me show you how. So when we talk about the extra dimensions in string theory, it's not one extra dimension, as in the older ideas of Kaluza and Klein. This is what string theory says about the extra dimensions. They have a very rich, intertwined geometry.
Ahora, ¿nos ofrece la teoría de cuerdas una respuesta? Aún no. Pero creemos que la respuesta al porqué esos números tienen esos valores debe descansar en la forma de las dimensiones adicionales. Y lo más extraordinario es que si esos números tuvieran otros valores diferentes a los conocidos, el universo, tal como lo conocemos, no existiría Esta es una pregunta muy profunda. Porqué estos números estan tan afinados que permiten a las estrellas brillar y la formación de planetas, cuando reconocemos que modificar y jugar con estos números -- si yo tuviera 20 valores aquí y les dejara venir y jugar con esos números, casi cualquier cambio haría desaparecer al universo. Asi que, es posible explicar estos 20 números? Y la teoría de las cuerdas sugiere que esos 20 números tienen que ver con dimensiones adicionales Permitanme mostrarles como. Cuando hablamos de las dimensiones adicionales en la teoría de cuerdas no hablamos de una dimensión adicional como en las viejas ideas de Kaluza y Klein. Esto es lo que la teoría de cuerdas nos dice sobre las dimensiones adicionales Tienen una geometría entrelazada muy rica.
This is an example of something known as a Calabi-Yau shape -- name isn't all that important. But, as you can see, the extra dimensions fold in on themselves and intertwine in a very interesting shape, interesting structure. And the idea is that if this is what the extra dimensions look like, then the microscopic landscape of our universe all around us would look like this on the tiniest of scales. When you swing your hand, you'd be moving around these extra dimensions over and over again, but they're so small that we wouldn't know it. So what is the physical implication, though, relevant to those 20 numbers?
Este es un ejemplo de algo conocido como la forma Calabi-Yau -- el nombre no es tan importante Pero como pueden observar las dimensiones adicionales se doblan sobre sí mismas y se entrelazan en una estructura y forma muy interesante. Y la idea es que si ésto es lo que parecen las dimensiones adicionales, entonces, todo el panorama microscópico de nuestro universo se parecería a esto en las escalas mas diminutas. Cuando mueven su mano, la estarían moviendo alrededor de estas dimensiones adicionales una y otra vez pero son tan diminutas que no lo sabríamos. entonces, cual es la implicación física, relevante a estos 20 números?
Consider this. If you look at the instrument, a French horn, notice that the vibrations of the airstreams are affected by the shape of the instrument. Now in string theory, all the numbers are reflections of the way strings can vibrate. So just as those airstreams are affected by the twists and turns in the instrument, strings themselves will be affected by the vibrational patterns in the geometry within which they are moving. So let me bring some strings into the story. And if you watch these little fellows vibrating around -- they'll be there in a second -- right there, notice that they way they vibrate is affected by the geometry of the extra dimensions.
Consideren lo siguiente. Si observan a un instrumento, una trompa noten que las vibraciones del flujo de aire están afectadas por la forma del instrumento Ahora, en la teoría de cuerdas, todos los números son reflejo de la manera en la que las cuerdas pueden vibrar. al igual que los flujos de aire se ven afectados por los dobleces y vueltas del instrumento, las mismas cuerdas estarían afectadas por el patrón vibracional de la forma geométrica por la cual se mueven Permítanme traer algunas cuerdas al asunto. Y si ustedes observan a estos pequeños vibrar por aquí -- ellos estarán allí en un segundo - allí noten que la forma en la que vibran esta afectada por la forma geométrica de las dimensiones adicionales.
So, if we knew exactly what the extra dimensions look like -- we don't yet, but if we did -- we should be able to calculate the allowed notes, the allowed vibrational patterns. And if we could calculate the allowed vibrational patterns, we should be able to calculate those 20 numbers. And if the answer that we get from our calculations agrees with the values of those numbers that have been determined through detailed and precise experimentation, this in many ways would be the first fundamental explanation for why the structure of the universe is the way it is. Now, the second issue that I want to finish up with is: how might we test for these extra dimensions more directly? Is this just an interesting mathematical structure that might be able to explain some previously unexplained features of the world, or can we actually test for these extra dimensions? And we think -- and this is, I think, very exciting -- that in the next five years or so we may be able to test for the existence of these extra dimensions.
Así que si conociéramos exactamente cómo son las dimensiones adicionales -- aún no lo sabemos, pero si lo supiéramos seríamos capces de calcular las notas permitidas, los patrones de vibración permitidos. Y si pudieramos calcular esos patrones vibracionales permitidos deberíamos ser capaces de calcular esos 20 números. Y si la respuesta que obtenemos de nuestros cálculos concuerda con los valores de esos números que han sido determinados a través de una experimentación detallada y precisa, esto sería, de alguna manera, la primera explicación fundamental del porqué la estructura del universo es de la forma que es La segunda parte con la cual deseo terminar es: de qué manera podemos experimentar con estas dimensiones adicionales más directamente? Es esto acaso una estructura matemática muy interesante que nos permitiría explicar algunas características no explicadas de nuestro mundo, o en realidad sí podemos experimentar estas dimensiones adicionales? Y creemos -- y esto es, yo creo, muy excitante -- que en los próximos cinco años o así, seremos capaces de experimentar la existencia de estas dimensiones adicionales.
Here's how it goes. In CERN, Geneva, Switzerland, a machine is being built called the Large Hadron Collider. It's a machine that will send particles around a tunnel, opposite directions, near the speed of light. Every so often those particles will be aimed at each other, so there's a head-on collision. The hope is that if the collision has enough energy, it may eject some of the debris from the collision from our dimensions, forcing it to enter into the other dimensions. How would we know it? Well, we'll measure the amount of energy after the collision, compare it to the amount of energy before, and if there's less energy after the collision than before, this will be evidence that the energy has drifted away. And if it drifts away in the right pattern that we can calculate, this will be evidence that the extra dimensions are there.
Y así es como lo haremos. En Ginebra, Suiza, en el CERN una máquina esta siendo construída, llamada el Gran Colisionador de Partículas es una máquina, que enviará particulas a través de un tunel en direcciones opuestas, a una velocidad próxima a la velocidad de la luz De vez en cuando, estas partículas serán dirigidas unas contra otras, para que se produzca una colisión frontal. Nuestra esperanza es que si esta colisión tiene suficiente energía podría esparcir los restos de la colisión fuera de nuestras dimensiones, forzándolos a entrar en las otras dimensiones. Y cómo lo sabremos? Bien, mediremos la cantidad de energía después de la colisión, la compararemos con la cantidad de energía anterior a ella, y si hay menos energía después de la colisión que antes de ella eso nos dará la evidencia que la energía se ha escapado Y si se escapa en un patrón que podamos calcular, será la evidencia de que las dimensiones adicionales están ahí.
Let me show you that idea visually. So, imagine we have a certain kind of particle called a graviton -- that's the kind of debris we expect to be ejected out, if the extra dimensions are real. But here's how the experiment will go. You take these particles. You slam them together. You slam them together, and if we are right, some of the energy of that collision will go into debris that flies off into these extra dimensions. So this is the kind of experiment that we'll be looking at in the next five, seven to 10 years or so. And if this experiment bears fruit, if we see that kind of particle ejected by noticing that there's less energy in our dimensions than when we began, this will show that the extra dimensions are real.
Les muestro la idea en forma visual. Imaginemos que tenemos un cierto tipo de partícula llamada gravitón -- este es el tipo de resto que esperamos se produzca si las dimensiones adicionales son reales Pero el experimento será así. Tomamos las partículas, las golpeamos todas juntas Las golpeamos todas juntas y si estamos en lo correcto algo de la energía de esa colisión se se irá en restos que se dispersarán en esas dimensiones adicionales Asi que este es el tipo de experimento que estamos esperando observar de aqui en los próximos cinco, siete, o diez años o así. Y si este experimento produce los resultados deseados si podemos observar ese tipo de partícula siendo esparcida notando que existe menos energía en nuestra dimensiones que cuando empezamos, esto demostrará que las dimensiones adicionales son reales
And to me this is a really remarkable story, and a remarkable opportunity. Going back to Newton with absolute space -- didn't provide anything but an arena, a stage in which the events of the universe take place. Einstein comes along and says, well, space and time can warp and curve -- that's what gravity is. And now string theory comes along and says, yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism, all together in one package, but only if the universe has more dimensions than the ones that we see. And this is an experiment that may test for them in our lifetime. Amazing possibility. Thank you very much.
y para mi esta es realmente una historia formidable, y una oportunidad muy notable. Volviendo nuevamente a Newton con el espacio absoluto -- no nos dio nada más que un campo, un escenario en el que tienen lugar los acontecimientos del universo. Einstein llega y dice, bueno, el espacio y el tiempo se pueden deformar y curvar, eso es la gravedad. Y ahora, la teoría de las cuerdas llega y dice, si, gravedad, mecánica cuántica, electromagnetismo -- todas en un solo paquete, pero sólo si el universo tiene mas dimensiones de las que podemos observar. Y este es un experimento que puede buscarlas en nuestra era. Una posibilidad sorprendente. Gracias, muchas gracias
(Applause)
-- Aplausos --