(Musik) An einem durchschnittlichen Schultag werden viele Stunden damit verbracht, Antworten auf Fragen zu lernen, aber heute tun wir das Gegenteil. Auf diese Fragen hier könnt ihr keine Antwort lernen, da sie unbekannt sind. Als Junge habe ich über eine Menge Dinge gegrübelt, etwa: Wie wäre es wohl, ein Hund zu sein? Empfinden Fische Schmerz? Und Insekten? War der Urknall nur ein Unfall? Gibt es einen Gott? Und falls es so ist, könnte Gott nicht auch weiblich sein? Wieso leiden so viele unschuldige Menschen und Tiere so schrecklich? Gibt es einen Plan für mein Leben? Ist die Zukunft noch formbar oder steht sie bereits fest und wir können sie nur nicht sehen? Habe ich denn freien Willen? Wer bin ich überhaupt? Bin ich nur eine biologische Maschine? Aber wieso bin ich mir meiner bewusst? Was ist Bewusstsein? Werden Roboter sich eines Tages ihrer bewusst werden? Ich dachte immer, dass man mir eines Tages die Antworten auf all diese Fragen geben würde. Jemand muss es doch wissen, oder? Aber wisst ihr was? Niemand weiß es. Die meisten dieser Fragen bringen mich heute mehr ins Grübeln denn je. Aber das Eintauchen in diese Fragen bringt uns an die Grenzen des Wissens. Man weiß nie, was man dort findet. Also, zwei Fragen – die niemand auf der Erde beantworten kann. (Musik) "Wie viele Universen gibt es?" Manchmal auf einem Langstreckenflug schaue ich auf die Berge und Wüsten und versuche, die Größe unserer Erde zu begreifen. Und dann denke ich an etwas, das wir jeden Tag sehen und in das eine Million Erden passen würden: die Sonne. Eine unfassbare Größe. Aber im Gesamtbild ist sie nur ein kleiner Punkt einer von etwa 400 Milliarden Sternen in der Milchstraße, die wir in einer sternenklaren Nacht als blasses Nebelband am Himmel sehen. Aber schlimmer noch: 100 Milliarden Galaxien können unsere Teleskope entdecken. Wenn jeder Stern die Größe eines Sandkorns hätte, dann sind in der Milchstraße allein genug Sterne, um ein 10x10m großes Stück Strand einen Meter hoch mit Sand zu füllen. Und die gesamte Erde hat nicht genug Strände, um die Sterne im ganzen Universum darzustellen. So ein Strand wäre hunderte Millionen Meilen lang. Heiliger Stephen Hawking, das sind 'ne Menge Sterne. Aber er und andere Physiker glauben nun an eine noch unvorstellbar größere Realität. Die 100 Milliarden Galaxien in unseren Teleskopen sind wahrscheinlich nur ein winziger Teil davon. Das All selbst dehnt sich stetig beschleunigend aus. Die Mehrheit der Galaxien rasen so schnell von uns weg, dass ihr Licht uns nie erreichen könnte. Und doch ist unsere physische Existenz eng mit diesen entfernten, unsichtbaren Galaxien verbunden. Wir können sie als Teil unseres Universums betrachten. Zusammen ergeben sie eine gigantische Einheit, die denselben physikalischen Gesetzen folgt und aus den gleichen Atomen – Elektronen, Protonen, Quarks, Neutrinos – wie wir besteht. Doch deuten physikalische Theorien, wie die "String-Theorie", nun an, dass es noch unzählige weitere Universen gibt, die auf anderen Partikeltypen aufbauen, mit anderen Eigenschaften, anderen Gesetzen. In den meisten jener Universen wäre das Leben unmöglich, vielleicht existieren sie nur eine Nanosekunde lang. Dennoch: Die Kombination aller ergibt ein gewaltiges Multiversum möglicher Universen in bis zu 11 Dimensionen voller Wunder jenseits unserer wildesten Fantasien. Die führende String-Theorie vermutet ein Multiversum, das aus 10 hoch 500 Multiversen besteht. Das ist eine Eins mit 500 Nullen, eine gigantische Zahl: Hätte jedes Atom im beobachtbaren Universum sein eigenes Universum und in diesen Universen hätte jedes Atom wieder sein eigenes Universum und man wiederholte das noch zweimal, hätten wir immer noch nur einen kleinen Bruchteil davon: ein Billion-Billion-Billion-Billion-Billion-Billion-Billion-Billion- Billion-Billion-Billion-Billion-Billion-Billion-Billionstel. Und selbst diese Zahl ist winzig verglichen zu einer anderen Zahl: Unendlichkeit. Einige Physiker halten das Raum-Zeit-Kontinuum für unendlich, mit einer unendlichen Zahl an "Hosentaschen-Universen" mit unterschiedlichen Eigenschaften. Wie geht es eurem Gehirn? Die Quantentheorie setzt dem noch einen auf. Die Theorie ist als unzweifelhaft wahr bewiesen worden, aber eine Interpretation kann verblüffen und einige Physiker halten die Verblüffung nur für vermeidbar, wenn man sich vorstellt, dass riesige Mengen Paralleluniversen zu jedem Zeitpunkt entstehen und viele von ihnen unserem eigenen sehr ähnlich sind, und mehrere Kopien von euch enthalten. In einem dieser Universen schließt ihr mit Auszeichnung ab und heiratet euren Traumpartner, in einem anderen eher weniger. Einige Wissenschaftler halten das für Quatsch. Die einzige bedeutende Antwort auf die Frage nach der Anzahl der Universen ist eins. Nur ein Universum. Und ein paar Philosophen und Mystiker halten selbst unser eigenes Universum für eine Täuschung. Wie ihr also seht, gibt es zur Zeit nicht einmal im Ansatz Einigkeit bei dieser Frage. Wir wissen nur, dass die Antwort irgendwo zwischen Null und Unendlich liegt. Na ja, und wir wissen auch noch eins. Heute Physik zu studieren ist ganz schön spannend. Vielleicht steht uns der größte Paradigmenwechsel in der Wissengeschichte der Menschheit bevor. (Musik) "Warum finden wir keine Beweise für außerirdisches Leben?" Sicherlich gibt es in diesem riesigen Universum unzählige weitere Planeten, die vor Leben nur so strotzen. Aber wo sind die Beweise dafür? Diese berühmte Frage stellte Enrico Fermi 1950: Wo sind denn alle? Verschwörungstheoretiker behaupten, UFOs kommen ständig vorbei und die Berichte werden verschleiert, aber sie sind ehrlich gesagt nicht sehr überzeugend. Was bleibt, ist ein Rätsel. Im letzten Jahr fand das Kepler-Observatorium hunderte von Planeten um ganz nahe gelegene Sterne. Wenn wir diese Daten hochrechnen, könnte es eine halbe Billion Planeten allein in unserer Galaxie geben. Wenn nur ein Planet aus 10.000 Leben unterstützt, dann gäbe es immer noch 50 Millionen Planeten, auf denen das Leben möglich wäre, hier in unserer Milchstraße. Hier kommt das Rätsel: Unsere Erde formte sich erst 9 Milliarden Jahre nach dem Urknall. Unzählige andere Planeten hätten sich früher ausbilden und dem Leben eine Chance geben können – Milliarden, oder zumindest viele Millionen Jahre vor dem Geschehen auf der Erde. Hätten nur wenige von ihnen intelligentes Leben hervorgebracht und Technologien entwickelt, hätten diese Technologien Millionen von Jahren Zeit gehabt um immer komplexer und stärker zu werden. Auf der Erde haben wir gesehen, wie sehr Technologie in nur 100 Jahren fortschreiten kann. In Millionen Jahren hätte eine intelligente Zivilisation sich leicht in der Galaxie ausbreiten und vielleicht riesige Energiekollektoren schaffen können, oder kolonisierende Raumflotten oder grandiose Kunstwerke am Nachthimmel. Würden sie uns nicht wenigstens ihre Anwesenheit verraten, ob nun absichtlich oder nicht, mittels irgendwelcher elektromagnetischer Signale? Trotzdem haben wir keine überzeugenden Beweise. Wieso? Es gibt darauf viele mögliche Antworten, einige sind recht düster. Vielleicht hat eine einzige superintelligente Zivilisation die Galaxie übernommen und eine strikte Funkstille verordnet aus einer Paranoia vor möglichen Wettbewerbern. Sie wartet nur darauf, alles zu vernichten, das nach einer Bedrohung aussieht. Oder vielleicht sind sie nicht so intelligent. Vielleicht ist die Evolution einer Intelligenz, die fähig ist, eine fortschrittliche Technologie zu erschaffen, weitaus seltener als angenommen. Schließlich passierte es auf der Erde nur einmal in vier Milliarden Jahren. Und selbst das war vielleicht Zufall. Sind wir die erste einer solchen Zivilisation in unserer Galaxie? Oder trägt vielleicht jede Zivilisation die Samen ihrer eigenen Zerstörung mit sich, weil sie ihre eigenen Technologien nicht kontrollieren kann? Es gibt allerdings auch viele optimistischere Antworten. Erstens suchen wir nicht so sehr und geben kläglich wenig Geld dafür aus. Nur ein kleiner Teil der Sterne in unserer Galaxie ist gründlich auf interessante Signale untersucht worden. Oder vielleicht schauen wir nicht richtig hin. Vielleicht entdecken Zivilisationen bei ihrer Entwicklung schnell Kommunikationstechnologien, die viel fortschrittlicher und nützlicher als elektromagnetische Wellen sind? Vielleicht findet ja alles in der erst neulich entdeckten, mysteriösen dunklen Materie statt, der dunklen Energie, die die meiste Masse im Universum auszumachen scheint. Oder wir haben einfach den falschen Maßstab. Vielleicht haben intelligente Zivilisationen letztlich erkannt, dass Leben nur aus komplexen Informationsmustern besteht, die auf wunderbare Art miteinander interagieren, und dass dies im kleineren Rahmen effektiver vonstatten geht. So wie auf der Erde sperrige Stereoanlagen zu eleganten, winzigen iPods geschrumpft sind, hat vielleicht das intelligente Leben, um den ökologischen Fußabdruck zu verringern, sich mikroskopisch klein gemacht. Vielleicht wimmelt es im Sonnensystem vor Aliens und wir bemerken sie nicht. Vielleicht sind ja unsere Gedanken eine Form außerirdischen Lebens. OK, der Gedanke ist verrückt. Die Aliens sind daran schuld. Aber es ist toll, dass Ideen ein Eigenleben zu haben scheinen und ihre Schöpfer überleben. Vielleicht ist biologisches Leben nur ein Übergangszustand. In den nächsten 15 Jahren liegen uns vielleicht spektroskopische Daten von nahen Planeten vor, die uns zeigen, ob das Leben auf ihnen möglich ist. In der Zwischenzeit macht SETI, die Suche nach Extra-Terrestrischem Leben, ihre Daten öffentlich verfügbar. Millionen von Hobby-Wissenschaftlern, vielleicht sogar ihr, können so die Energie der Crowd in die Suche investieren. Und hier auf der Erde finden fantastische Experimente statt, die das Leben von Grund auf erschaffen wollen. Leben, das sich vielleicht sehr von uns bekannten DNA-Formen unterscheidet. Das alles hilft uns zu verstehen, ob das Universum vor Leben nur so übersprudelt oder ob es nur wir sind. Welche Antwort es auch ist, es wird atemberaubend sein, denn selbst wenn wir allein sind, dann wird der Fakt, dass wir denken, träumen und diese Fragen stellen, vielleicht zu einer der wichtigsten Tatsachen im Universum. Und ich habe noch eine gute Nachricht. Die Suche nach Wissen und Verständnis wird nie öde. Nie. Ganz im Gegenteil. Je mehr wir wissen, desto faszinierender scheint die Welt. Und all die Möglichkeiten, die unbeantworteten Fragen ziehen uns nach vorn. Also: Bleibt neugierig.
On a typical day at school, endless hours are spent learning the answers to questions, but right now, we'll do the opposite. We're going to focus on questions where you can't learn the answers because they're unknown. I used to puzzle about a lot of things as a boy, for example: What would it feel like to be a dog? Do fish feel pain? How about insects? Was the Big Bang just an accident? And is there a God? And if so, how are we so sure that it's a He and not a She? Why do so many innocent people and animals suffer terrible things? Is there really a plan for my life? Is the future yet to be written, or is it already written and we just can't see it? But then, do I have free will? I mean, who am I anyway? Am I just a biological machine? But then, why am I conscious? What is consciousness? Will robots become conscious one day? I mean, I kind of assumed that some day I would be told the answers to all these questions. Someone must know, right? Guess what? No one knows. Most of those questions puzzle me more now than ever. But diving into them is exciting because it takes you to the edge of knowledge, and you never know what you'll find there. So, two questions that no one on Earth knows the answer to. (Music) [How many universes are there?] Sometimes when I'm on a long plane flight, I gaze out at all those mountains and deserts and try to get my head around how vast our Earth is. And then I remember that there's an object we see every day that would literally fit one million Earths inside it: the Sun. It seems impossibly big. But in the great scheme of things, it's a pinprick, one of about 400 billion stars in the Milky Way galaxy, which you can see on a clear night as a pale white mist stretched across the sky. And it gets worse. There are maybe 100 billion galaxies detectable by our telescopes. So if each star was the size of a single grain of sand, just the Milky Way has enough stars to fill a 30-foot by 30-foot stretch of beach three feet deep with sand. And the entire Earth doesn't have enough beaches to represent the stars in the overall universe. Such a beach would continue for literally hundreds of millions of miles. Holy Stephen Hawking, that is a lot of stars. But he and other physicists now believe in a reality that is unimaginably bigger still. I mean, first of all, the 100 billion galaxies within range of our telescopes are probably a minuscule fraction of the total. Space itself is expanding at an accelerating pace. The vast majority of the galaxies are separating from us so fast that light from them may never reach us. Still, our physical reality here on Earth is intimately connected to those distant, invisible galaxies. We can think of them as part of our universe. They make up a single, giant edifice obeying the same physical laws and all made from the same types of atoms, electrons, protons, quarks, neutrinos, that make up you and me. However, recent theories in physics, including one called string theory, are now telling us there could be countless other universes built on different types of particles, with different properties, obeying different laws. Most of these universes could never support life, and might flash in and out of existence in a nanosecond. But nonetheless, combined, they make up a vast multiverse of possible universes in up to 11 dimensions, featuring wonders beyond our wildest imagination. The leading version of string theory predicts a multiverse made up of 10 to the 500 universes. That's a one followed by 500 zeros, a number so vast that if every atom in our observable universe had its own universe, and all of the atoms in all those universes each had their own universe, and you repeated that for two more cycles, you'd still be at a tiny fraction of the total, namely, one trillion trillion trillion trillion trillion trillion trillion trillion trillion trillion trillion trillion trillion trillion trillionth. (Laughter) But even that number is minuscule compared to another number: infinity. Some physicists think the space-time continuum is literally infinite and that it contains an infinite number of so-called pocket universes with varying properties. How's your brain doing? Quantum theory adds a whole new wrinkle. I mean, the theory's been proven true beyond all doubt, but interpreting it is baffling, and some physicists think you can only un-baffle it if you imagine that huge numbers of parallel universes are being spawned every moment, and many of these universes would actually be very like the world we're in, would include multiple copies of you. In one such universe, you'd graduate with honors and marry the person of your dreams, and in another, not so much. Well, there are still some scientists who would say, hogwash. The only meaningful answer to the question of how many universes there are is one. Only one universe. And a few philosophers and mystics might argue that even our own universe is an illusion. So, as you can see, right now there is no agreement on this question, not even close. All we know is the answer is somewhere between zero and infinity. Well, I guess we know one other thing. This is a pretty cool time to be studying physics. We just might be undergoing the biggest paradigm shift in knowledge that humanity has ever seen. (Music) [Why can't we see evidence of alien life?] Somewhere out there in that vast universe there must surely be countless other planets teeming with life. But why don't we see any evidence of it? Well, this is the famous question asked by Enrico Fermi in 1950: Where is everybody? Conspiracy theorists claim that UFOs are visiting all the time and the reports are just being covered up, but honestly, they aren't very convincing. But that leaves a real riddle. In the past year, the Kepler space observatory has found hundreds of planets just around nearby stars. And if you extrapolate that data, it looks like there could be half a trillion planets just in our own galaxy. If any one in 10,000 has conditions that might support a form of life, that's still 50 million possible life-harboring planets right here in the Milky Way. So here's the riddle: our Earth didn't form until about nine billion years after the Big Bang. Countless other planets in our galaxy should have formed earlier, and given life a chance to get underway billions, or certainly many millions of years earlier than happened on Earth. If just a few of them had spawned intelligent life and started creating technologies, those technologies would have had millions of years to grow in complexity and power. On Earth, we've seen how dramatically technology can accelerate in just 100 years. In millions of years, an intelligent alien civilization could easily have spread out across the galaxy, perhaps creating giant energy-harvesting artifacts or fleets of colonizing spaceships or glorious works of art that fill the night sky. At the very least, you'd think they'd be revealing their presence, deliberately or otherwise, through electromagnetic signals of one kind or another. And yet we see no convincing evidence of any of it. Why? Well, there are numerous possible answers, some of them quite dark. Maybe a single, superintelligent civilization has indeed taken over the galaxy and has imposed strict radio silence because it's paranoid of any potential competitors. It's just sitting there ready to obliterate anything that becomes a threat. Or maybe they're not that intelligent, or perhaps the evolution of an intelligence capable of creating sophisticated technology is far rarer than we've assumed. After all, it's only happened once on Earth in four billion years. Maybe even that was incredibly lucky. Maybe we are the first such civilization in our galaxy. Or, perhaps civilization carries with it the seeds of its own destruction through the inability to control the technologies it creates. But there are numerous more hopeful answers. For a start, we're not looking that hard, and we're spending a pitiful amount of money on it. Only a tiny fraction of the stars in our galaxy have really been looked at closely for signs of interesting signals. And perhaps we're not looking the right way. Maybe as civilizations develop, they quickly discover communication technologies far more sophisticated and useful than electromagnetic waves. Maybe all the action takes place inside the mysterious recently discovered dark matter, or dark energy, that appear to account for most of the universe's mass. Or, maybe we're looking at the wrong scale. Perhaps intelligent civilizations come to realize that life is ultimately just complex patterns of information interacting with each other in a beautiful way, and that that can happen more efficiently at a small scale. So, just as on Earth, clunky stereo systems have shrunk to beautiful, tiny iPods, maybe intelligent life itself, in order to reduce its footprint on the environment, has turned itself microscopic. So the Solar System might be teeming with aliens, and we're just not noticing them. Maybe the very ideas in our heads are a form of alien life. Well, okay, that's a crazy thought. The aliens made me say it. But it is cool that ideas do seem to have a life all of their own and that they outlive their creators. Maybe biological life is just a passing phase. Well, within the next 15 years, we could start seeing real spectroscopic information from promising nearby planets that will reveal just how life-friendly they might be. And meanwhile, SETI, the Search for Extraterrestrial Intelligence, is now releasing its data to the public so that millions of citizen scientists, maybe including you, can bring the power of the crowd to join the search. And here on Earth, amazing experiments are being done to try to create life from scratch, life that might be very different from the DNA forms we know. All of this will help us understand whether the universe is teeming with life or whether, indeed, it's just us. Either answer, in its own way, is awe-inspiring, because even if we are alone, the fact that we think and dream and ask these questions might yet turn out to be one of the most important facts about the universe. And I have one more piece of good news for you. The quest for knowledge and understanding never gets dull. It doesn't. It's actually the opposite. The more you know, the more amazing the world seems. And it's the crazy possibilities, the unanswered questions, that pull us forward. So stay curious.