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.
În anul 1919, un matematician german cvasi-necunoscut, numit Theodor Kaluza a sugerat o idee foarte curajoasă şi, în anumite privinţe, foarte bizară. El a sugerat că universul nostru ar putea avea mai mult decât cele trei dimensiuni de care suntem conştienţi. În plus faţă de stânga, dreapta, înainte, înapoi şi sus, jos, Kaluza a propus că s-ar putea să fie dimensiuni adiţionale ale spaţiului pe care din anumite motive nu le vedem încă. Acum, când cineva propune o idee curajoasă şi bizară, câteodată asta e şi gata -- curajoasă şi bizară, dar nu are de a face cu lumea din jurul nostru. Această idee în particular însă -- deşi încă nu ştim dacă e justă sau greşită, şi la sfârşit voi vorbi despre experimente care, în următorii câţiva ani, ar putea să ne spună dacă e justă sau greşită -- această idee a avut un impact major asupra fizicii în ultimul secol şi continuă să inspire multe cercetări de vârf.
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.
Aşa că aş vrea să vă spun ceva despre istoria acestor dimensiuni suplimentare. Deci cum să începem? La început avem nevoie de puţină istorie. Mergem în 1907. Acesta este anul în care Einstein se încălzeşte la lumina descoperirii teoriei speciale a relativităţii şi se decide să înceapă un proiect nou -- să încerce să înţeleagă complet marea şi universala forţă a gravitaţiei. Şi în acel moment erau mulţi oameni în jur care gândeau că acel proiect a fost deja rezolvat. Newton a dat lumii o teorie a gravitaţiei la sfârşitul anilor 1600 teorie care funcţionează bine, descrie mişcarea planetelor, mişcarea Lunii şi aşa mai departe, mişcarea acelor mere anecdotice care au căzut din pomi, lovind oamenii în cap. Toate acelea puteau fi descrise folosind munca lui 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.
Dar Einstein a realizat că Newton a omis ceva din poveste, fiindcă până şi Newton a scris că deşi a înţeles cum să calculeze efectele gravitaţiei, el nu a fost în stare să-şi dea seama cum funcţionează de fapt. Cum se poate că Soarele, la 93 milioane de mile depărtare, afectează cumva mişcarea Pământului? Cum se întinde Soarele peste spaţiul gol şi inert şi exercită influenţă? Iar aceasta este o sarcină la care s-a angajat însuşi Einstein -- să descifreze cum funcţionează gravitaţia. Lăsaţi-mă să vă arăt ce a găsit el. Deci Einstein a descoperit că mediul care transmite gravitaţia este spaţiul însuşi. Ideea arată aşa: imaginaţi-vă că spaţiul este substratul a tot ce există.
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 a spus că spaţiul este foarte plat, în lipsa materiei. Dar dacă există materie în acel mediu, cum e Soarele, aceasta duce la curbarea, deformarea spaţiului. Şi acest fenomen comunică forţa gravitaţiei. Chiar şi Pământul curbează spaţiul din jurul lui. Acum priviţi Luna. Luna este ţinută pe orbită, conform acestor idei, fiindcă ea se deplasează de a lungul unei văi în mediul curbat pe care Soarele şi Luna şi Pământul îl creează prin simpla lor prezenţă. Vom vedea o imagine completă a acestui fenomen. Pământul însuşi este menţinut pe orbită fiindcă se deplasează de a lungul unei văi în mediul curbat din cauza prezenţei Soarelui. Aceasta este ideea inovatoare despre cum funcţionează de fapt gravitaţia.
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.
Acum, această idee a fost testată în 1919 prin observaţii astronomice. Chiar funcţionează. Descrie datele reale. Iar aceasta a adus lui Einstein notorietate mondială. Şi aceasta l-a pus pe Kaluza pe gânduri. El, ca şi Einstein, era în căutarea a ceea ce numim o "teorie unificată". Aceasta este o teorie care ar fi în stare să descrie toate forţele naturii pornind de la o singură mulţime de idei, un singur set de principii, o singură ecuaţie principală, dacă vreţi. Deci Kaluza şi-a zis, Einstein a fost în stare să descrie gravitaţia în termenii deformărilor şi curbărilor în spaţiu -- de fapt, spaţiu şi timp, pentru a fi mai precis. Poate eu pot face la fel cu cealaltă forţă cunoscută, care, în aceea epocă, era cunoscută ca forţa electromagnetică -- azi ştim de altele, dar în aceea epocă aceea era singura cealaltă forţă la care se gândeau oamenii. Ştiţi, forţa responsabilă pentru electricitate şi atracţia magnetică şi aşa mai departe.
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.
Deci Kaluza spune, poate că pot face la fel şi descriu forţa electromagnetică în termeni de deformări şi curburi. Aceasta a ridicat întrebarea: deformări şi curburi în ce? Einstein a utilizat deja spaţiul şi timpul, deformări şi curburi, pentru a descrie gravitaţia. Părea să nu fie nimic altceva de deformat sau curbat. Deci Kaluza a zis, păi, poate că sunt mai multe dimensiuni ale spaţiului. A zis, dacă vreau să descriu o forţă în plus, poate că am nevoie de o dimensiune în plus. Aşa că el a imaginat că lumea are patru dimensiuni ale spaţiului, nu trei, şi a imaginat că electromagnetismul era deformări şi curburi în acea a patra dimensiune. Iată ce s-a întâmplat: când el a scris ecuaţiile care descriu deformările şi curburile într-un univers cu patru dimensiuni, nu trei, el a găsit ecuaţia veche pe care Einstein a derivat-o deja în trei dimensiuni -- aceea pentru gravitaţie -- dar a găsit o ecuaţie în plus din cauza dimensiunii suplimentare. Şi când a privit la aceea ecuaţie, ea nu era altă ecuaţie decât cea pe care savanţii o cunoşteau de mult pentru a descrie forţa electromagnetică. Surprinzător -- pur şi simplu a apărut pe neaşteptate. El a fost aşa de încântat de această realizare că a alergat în jurul casei lui, strigând "Victorie!" -- crezând că a găsit teoria unificată.
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.
În mod cert Kaluza a fost un om care lua teoria foarte serios. El de fapt -- este o anecdotă că atunci când a vrut să înveţe să înoate, a citit o carte, un tratat despre înot -- (Râsete) -- după care s-a aruncat în ocean. Acesta este un om care ar risca propria viaţă pe o teorie. Acum, pentru aceia dintre noi care avem un pic mai mult simţ practic, din observaţia lui apar imediat două întrebări. Prima: dacă sunt mai multe dimensiuni în spaţiu, unde sunt ele? Se pare că nu le vedem. Şi a doua: această teorie chiar funcţionează în detaliu, când încerci s-o aplici mediului din jurul nostru? Prima întrebare a primit răspuns în 1926 de la un individ numit Oskar Klein. El a sugerat că dimensiunile sunt de două feluri -- sunt dimensiuni mari, uşor de văzut, dar sunt şi dimensiuni mici, încolăcite, încolăcite la o scară aşa de redusă, încât deşi sunt în jurul nostru, noi nu putem să le vedem.
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.
Lăsaţi-mă să vă arăt asta într-un mod vizual. Imaginaţi-vă că vă uitaţi la ceva ca un cablu care susţine o lampă de trafic. Este în Manhattan. Sunteţi în Central Park -- de fapt nu contează -- dar cablul pare a fi unidimensional văzut de la distanţă, dar Dvs. şi eu ştim că el are ceva grosime. Totuşi este foarte greu s-o vezi de la distanţă. Dar dacă ne apropiem şi luăm perspectiva să zicem a unei furnicuţe care se plimbă pe acest cablu -- furnicuţele sunt aşa de mici că ele pot accesa toate dimensiunile -- dimensiunea lungă, dar şi această direcţie în sensul acelor de ceasornic şi invers. Sper să apreciaţi asta. A durat aşa de mult să convingem aceste furnicuţe să facă asta.
(Laughter)
(Râsete)
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 --
Dar aceasta ilustrează faptul că dimensiunile pot fi de două feluri: mari şi mici. Iar ideea că poate dimensiunile mari din jurul nostru sunt cele pe care le putem uşor vedea, dar că ar fi dimensiuni adiţionale încolăcite, un fel de parte circulară a cablului, aşa de mici că până acum au rămas invizibile. Să vă arăt cum ar arăta asta. Deci dacă privim, să zicem, spaţiul însuşi -- eu pot arăta desigur doar două dimensiuni pe un ecran. Unii din voi vor rezolva asta într-o zi, dar orice care nu este plat pe un ecran este o nouă dimensiune, care este mai mică, mai mică, mai mică, până la adâncimile microscopice ale spaţiului însuşi -- aceasta este ideea: puteţi avea dimensiuni adiţionale încolăcite.
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?
Iată aici o formă circulară mică -- aşa de mică încât noi nu o vedem. Dar dacă aţi fi o mică furnică ultra microscopică care se plimbă, aţi putea să vă plimbaţi în dimensiunile mari de care ştim cu toţii -- care este ca partea de grilă -- dar aţi putea accesa şi dimensiunea mică încolăcită care este aşa de mică, încât noi nu o vedem cu ochiul liber sau nici chiar cu cel mai rafinat echipament al nostru. Dar este pliată adânc în materia spaţiului însuşi, ideea este că pot fi mai multe dimensiuni, aşa cum vedem aici. Deci asta este o explicaţie pentru modul în care universul poate avea mai multe dimensiuni decât cele pe care le vedem. Dar ce se întâmplă cu a doua întrebare pe care am pus-o: chiar funcţionează teoria când încerci s-o aplici în lumea reală?
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.
Ei bine, s-a dovedit că Einstein şi Kaluza şi mulţi alţii au încercat să îmbunătăţească acest cadru şi să-l aplice fizicii universului aşa cum era înţeleasă în acel moment, şi nu a funcţionat în detaliu. De exemplu, nu au putut obţine în detaliu masa electronului în mod corect în această teorie. Aşa că mulţi oameni au analizat această teorie, dar până în anii 1940, mai sigur 1950 această idee stranie dar atrăgătoare despre cum să unificăm legile fizicii a dispărut. Până s-a întâmplat ceva minunat în epoca noastră. În epoca nostră, un nou mod de abordare a unificării legilor fizicii este urmărită de fizicieni ca mine, şi mulţi alţii în toată lumea, este numită Teoria Supercorzilor, aşa cum v-am menţionat. Iar lucrul minunat este că teoria supercorzilor nu are la prima vedere nimic de a face cu această idee a dimensiunilor suplimentare, dar când studiem teoria supercorzilor, găsim că reînvie ideea într-o nouă formă strălucitoare.
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.
Lăsaţi-mă să vă spun cum se întâmplă asta. Teoria supercorzilor -- ce este ea? Ei bine, este o teorie care încearcă să răspundă la întrebarea: care sunt componentele de bază fundamentale, indivizibile, care alcătuiesc totul în lumea care ne înconjoară? Ideea este aşa. Deci imaginaţi-vă că ne uităm la un obiect familiar, doar o lumânare într-un suport, şi imaginaţi-vă că dorim să ne dăm seama din ce este ea făcută. Deci mergem într-o călătorie adânc în interiorul obiectului şi examinăm componentele. Deci adânc in interior -- cu toţii ştim că dacă mergi suficient de jos, găseşti atomi. Ştim de asemenea că atomii nu sunt sfârşitul poveştii. Ei au electroni mici care roiesc în jurul nucleului central format din neutroni şi protoni. Chiar şi neutronii şi protonii au particule mai mici în ele, cunoscute ca şi cvarci. Aici se opresc ideile convenţionale.
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.
Iată noua ideea a teoriei corzilor. Adânc în interiorul oricăruia din aceste particule, este altceva. Acest altceva este un filament de energie dansând. Acest filament arată ca o coardă care vibrează -- de aici vine numele de teoria corzilor. Şi aşa cum orice coardă de violoncel care vibrează poate vibra în forme diferite, aşa pot şi ele vibra în forme diferite. Ele nu produc note muzicale diferite. În schimb ele produc diferitele particule care alcătuiesc lumea din jurul nostru. Aşa că dacă aceste idei sunt corecte, aşa va arăta peisajul ultra-microscopic al universului. Este clădit dintr-un număr enorm de filamente micuţe de energie care vibrează, vibrează la frecvenţe diferite. Frecvenţele diferite produc diferitele particule. Particulele diferite sunt responsabile pentru toată bogăţia din lumea din jurul nostru.
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.
Şi acolo vedeţi unificarea, fiindcă particulele de materie, electronii şi cvarcii, particulele radiante, fotonii, gravitonii, sunt toate clădite din aceeaşi entitate. Deci materia şi forţele naturii sunt puse împreună în rubrica acestor corzi care vibrează. Şi asta e ceea ce înţelegem noi printr-o teorie unificată. Şi acum iată şiretlicul. Când studiaţi matematica teoriei corzilor, găsiţi că ea nu funcţionează într-un univers care are doar trei dimensiuni de spaţiu. Nu funcţionează într-un univers cu patru dimensiuni, nici cu cinci sau şase. În final, puteţi studia ecuaţiile şi arăta că funcţionează doar într-un univers care are 10 dimensiuni ale spaţiului şi o dimensiune de timp. Asta ne conduce înapoi la această idee a lui Kaluza şi Klein -- că lumea noastră, atunci când este descrisă corespunzător, are mai multe dimensiuni decât cele pe care le vedem.
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.
Acum aţi putea gândi despre asta şi spune, păi, în regulă, dacă sunt dimensiuni suplimentare şi ele sunt strâns încolăcite, da, poate chiar nu le vom vedea dacă sunt suficient de mici. Dar dacă există o civilizaţie micuţă de omuleţi verzi acolo jos, şi sunt suficient de mici şi nu îi vedem nici pe ei, asta este corect. Una din prezicerile teoriei corzilor -- nu, asta nu este o altă prezicere a teoriei corzilor.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Dar ridică întrebarea: oare noi doar încercăm să ascundem aceste dimensiuni suplimentare, sau ele ne spun ceva despre lume? În timpul rămas, aş vrea să vă spun despre două caracteristici ale lor. Prima este că mulţi dintre noi cred că aceste dimensiuni suplimentare deţin răspunsul la posibil cea mai semnificativă întrebare din fizica şi ştiinţa teoretică. Şi întrebarea este: când ne uităm prin lume, aşa cum oamenii de ştiinţă au făcut-o în ultimele secole, se pare că sunt cam 20 de numere care descriu într-adevăr universul nostru. Acestea sunt numere ca masa particulelor, ca electronii şi cvarcii, puterea gravitaţiei, puterea forţei electromagnetice -- o listă cam de 20 de numere care au fost măsurate cu o precizie incredibilă, dar nimeni nu are o explicaţie pentru: de ce aceste numere au valorile particulare pe care le au.
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.
Acum, oferă teoria corzilor un răspuns? Încă nu. Dar credem că răspunsul la: de ce acele numere au valorile pa care le au, se poate baza pe forma dimensiunilor suplimentare. Iar lucrul minunat este, că dacă acele numere ar fi avut orice altă valoare decât cele cunoscute, universul, aşa cum îl ştim, nu ar fi existat. Aceasta este o întrebare adâncă. De ce sunt acele numere aşa de fin acordate pentru a permite stelelor să strălucească şi planetelor să se formeze, atunci când ne dăm seama că dacă te joci cu acele numere -- dacă aş avea 20 de discuri aici şi v-aş lăsa să vă jucaţi cu acele numere, aproape orice modificare ar face ca universul să dispară. Deci putem noi explica acele 20 de numere? Iar teoria corzilor sugerează că acele 20 de numere au de a face cu dimensiunile suplimentare. Să vă arăt cum. Când vorbim de dimensiuni suplimentare în teoria corzilor, nu e o singură dimensiune suplimentară, ca în vechile idei ale lui Kaluza şi Klein. Iată ce spune teoria corzilor despre dimensiunile suplimentare. Ele au o geometrie foarte bogat întreţesută.
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?
Aceasta este un exemplu de ceva cunoscut ca o formă Calabi-Yau -- numele nu este aşa de important. Dar dupa cum puteţi vedea, dimensiunile suplimentare sunt pliate în ele însele şi întreţesute într-o formă foarte interesantă, o structură interesantă. Iar ideea este că dacă aşa arată dimensiunile suplimentare, atunci peisajul microscopic al universului nostru din jur ar arăta ca această formă la cea mai redusă scară. Când vă mişcaţi mâna, vă mişcaţi neîncetat în jurul acestor dimensiuni suplimentare, dar ele sunt aşa de mici că noi nici nu am şti. Deci totuşi, care este implicaţia fizică, relevantă acelor 20 de numere?
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.
Gândiţi-vă la asta. Dacă priviţi la un instrument, cornul francez, observaţi că vibraţiile jeturilor de aer sunt afectate de forma instrumentului. Iar în teoria corzilor, toate numerele sunt reflecţii ale modului în care pot vibra corzile. Exact aşa cum acele jeturi de aer sunt afectate de răsucirile şi curbele din instrument, corzile însele vor fi afectate de modelele de vibraţie în geometria în care ele se mişcă. Deci să aduc nişte corzi în poveste. Şi dacă urmăriţi aceşti micuţi indivizi vibrând în jur -- ei vor fi acolo într-o secundă -- chiar acolo, observaţi că modul în care ei vibrează este afectat de geometria dimensiunilor suplimentare.
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.
Deci dacă am şti cum arată exact dimensiunile suplimentare -- încă nu ştim, dar dacă am şti -- am fi în stare să calculăm notele permise, modelele de vibraţie permise. Şi dacă am putea calcula modelele de vibraţie permise, am fi în stare să calculăm acele 20 de numere. Iar dacă răspunsul obţinut din calculele noastre corespunde cu valorile acelor numere care au fost determinate prin experimentări detaliate şi precise, acesta ar fi prima explicaţie fundamentală pentru: de ce structura universului este aşa cum este. Acum, a doua problemă cu care doresc să închei este: cum am putea testa mai direct aceste dimensiuni suplimentare? Este asta doar o structură matematică interesantă care ar putea să explice câteva caracteristici înainte neexplicate ale lumii, sau chiar putem testa aceste dimensiuni suplimentare? Şi credem -- iar asta este, cred, foarte interesant -- că în următorii cam cinci ani vom fi în stare să testăm existenţa acestor dimensiuni suplimentare.
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.
Iată cum va decurge asta. La CERN, în Geneva, Elveţia, este construită o maşină numită Large Hadron Collider. Este o maşină care va trimite particule într-un tunel circular, în direcţii contrare, aproape de viteza luminii. Câteodată acele particule vor fi ţintite una spre alta, deci va avea loc o ciocnire frontală. Speranţa este că dacă ciocnirea are suficientă energie, ea va ejecta ceva resturi din coliziune din dimensiunile noastre, forţându-le intrarea în alte dimensiuni. Cum vom şti asta? Păi, vom măsura cantitatea de energie după coliziune, o vom compara cu cantitatea de energie de dinainte, şi dacă este mai puţină energie după coliziune decât înainte, acesta va fi dovada că energia s-a scurs. Şi dacă se va scurge în modelul potrivit pe care îl putem calcula, aceasta va fi dovada că există dimensiuni suplimentare.
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.
Să vă arăt ideea în mod vizual. Deci să ne imaginăm că avem un anumit tip de particulă, numită graviton -- acesta este tipul de resturi pe care le aşteptăm să fie ejectate dacă dimensiunile suplimentare sunt reale. Dar iată cum va decurge experimentul. Se iau aceste particule. Se ciocnesc una de alta. Se ciocnesc una de alta, iar dacă avem dreptate, o parte a energiei acelei coliziuni va ajunge în resturile care vor zbura în acele dimensiuni suplimentare. Deci acesta este tipul de experiment la care vom lucra în următorii cinci, şapte pînă la 10 ani sau aşa ceva. Şi dacă acest experiment produce rezultate, dacă vom vedea acel tip de particulă ejectată observând că este mai puţină energie în dimensiunile noastre decât atunci când am început, acesta va arăta că dimensiunile suplimentare sunt reale.
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.
Iar pentru mine aceasta este o poveste remarcabilă, şi o oportunitate remarcabilă. Mergând înapoi la Newton cu spaţiul absolut -- nu a furnizat altceva decât o arenă, o scenă în care au loc evenimentele universului. Vine Einstein şi spune, păi, spaţiul şi timpul pot fi deformate şi curbate, aceasta este gravitaţia. Iar acum teoria corzilor vine şi spune, da, gravitaţie, mecanică cuantică, electromagnetism -- toate împreună într-un singur pachet, dar numai dacă universul are mai multe dimensiuni decât cele pe care le vedem. Iar aceasta este un experiment care poate testa implicarea acestora în viaţa noastră. O posibilitate extraordinară. Vă mulţumesc foarte mult.
(Applause)
(Aplauze)