(Música)
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.
En un día típico de escuela, se pierden interminables horas aprendiendo a responder preguntas, pero justo ahora, haremos lo contrario. Nos centraremos en preguntas de las que no hay respuestas por aprender porque se desconocen. Cuando niño solía interrogarme sobre muchas cosas, por ejemplo: ¿qué se sentiría siendo un perro? ¿Sienten dolor los peces? ¿Qué hay de los insectos? ¿Fue el Big Bang sólo un accidente? ¿Existe un Dios? De ser así, ¿cómo asegurarnos que es Él y no Ella? ¿Por qué tanta gente inocente y animales sufren cosas terribles? ¿En verdad hay un plan trazado de mi vida? ¿Está por escribirse el futuro? O ¿ya está escrito, sólo que no podemos verlo? ¿Pero si tengo libre albedrío? Es decir, ¿quién soy a fin de cuentas? ¿Acaso soy una máquina biológica? ¿Entonces, por qué soy consciente? ¿Qué es la conciencia? ¿Serán los robots conscientes algún día? Quiero suponer que algún día me dirán las respuestas a todas estas preguntas. Alguien debe saberlas ¿no? ¿Pues qué creen? Nadie sabe. La mayoría de estas preguntas me confunden ahora más que nunca pero bucear en ellas es emocionante, porque te llevan a la frontera del conocimiento y nunca sabes qué hallarás ahí. Entonces, dos preguntas: preguntas que nadie en la Tierra tiene la respuesta. [¿Cuántos universos existen?] (Música) A veces cuando voy en un largo viaje de avión, miro fijamente todas esas montañas y desiertos e intento meter en mi cabeza la vastedad de la Tierra. Entonces recuerdo que hay un objeto que a diario vemos en el que cabría un millón de Tierras enteras: el Sol, que parece imposiblemente grande. Pero en el gran esquema de cosas, es una insignificancia, una de casi 400 mil millones de estrellas en la galaxia de la Via Láctea, que puedes ver en una noche clara como una pálida neblina blanca extendida en el cielo. Y se pone peor. Quizás hay 100 mil millones de galaxias detectables por nuestros telescopios. Si cada estrella fuera del tamaño de un grano de arena, tan solo la Via Láctea tendría suficientes para llenar una playa de 10 por 10 metros por un metro de profundidad de arena. La Tierra entera no tiene playas suficientes para representar las estrellas de todo el universo. Una playa así se extendería por cientos de millones de km. Bendito Stephen Hawking, eso es un montón de estrellas. Pero él y otros físicos ahora creen en una realidad que es inconcebiblemente más grande todavía. Es decir, primero que nada, que las 100 mil millones de galaxias al alcance de nuestros telescopios son probablemente una fracción minúscula del total. El espacio mismo se está expandiendo a paso acelerado. La vasta mayoría de las galaxias se separan de nosotros tan rápido que su luz quizá nunca nos alcance. Aún así, nuestra realidad física aquí en la Tierra está íntimamente conectada con esas galaxias invisibles, distantes. Podemos pensar en ellas como parte de nuestro universo. Constituyen un solo y gigante edificio que obedece las mismas leyes físicas con los mismos átomos: electrones, protones, quarks, neutrinos, eso de lo que estamos hechos tú y yo. Sin embargo, recientes teorías de la física, también la llamada teoría de cuerdas, nos dicen que podría haber infinidad de otros universos compuestos de tipos de partículas diferentes, con propiedades diferentes, que obedecen leyes diferentes. La mayoria de estos universos no podrían sustentar nunca la vida, y podrían existir en un abrir y cerrar de un nanosegundo. Aún así, combinados forman un vasto multiverso de posibles universos de hasta 11 dimensiones, que presentan maravillas más allá de nuestra más desbocada imaginación. La versión imperante de la teoría de cuerdas predice un multiverso formado de 10 a la 500 universos. Esto es un uno seguido de 500 ceros, un número tan vasto que si cada átomo en nuestro universo observable tuviera su propio universo, y todos los átomos en todos esos universos tuvieran cada uno sus propios universos, y repitiéramos eso por dos ciclos más, tendríamos todavía una diminuta fracción del total, esto es, 14 veces un trillón (1 seguido de 18 ceros) de un trillonésimo. Pero incluso este número es diminuto comparado con otro número: infinito. Algunos físicos piensan que el espacio tiempo continuo es cabalmente infinito, que contiene un número infinito de los llamados universos de bolsillo con propiedades variadas. ¿Cómo está su cerebro? La teoría cuántica agrega una arruga entera más. Esto es, la teoría ha sido probada más allá de toda duda, pero su interpretación es inquietante, y algunos físicos piensan que para poder apaciguarnos si imaginamos que ese enorme número de universos paralelos se está propagando a cada momento, y muchos de estos universos serían en efecto muy parecidos a nuestro mundo, e incluirían múltiples copias de uno. En uno de tales universos, te graduarías con honores y te casarías con la persona de tus sueños, y en otro, no tanto así. Bueno, todavía hay algunos científicos que dirían: disparates. La única respuesta significativa a la pregunta de cuántos universos existen es uno. Sólo un universo. Algunos cuantos filósofos y místicos discutirían que incluso nuestro propio universo es una ilusión. Entonces como puedes ver, ahora mismo no hay consenso en esta pregunta, ni de cerca. Todo lo que sabemos es que la respuesta está en algún lugar entre cero e infinito. Bueno, creo que sabemos algo más. Estamos en una era de lo más fabulosa para estudiar física. Quizá estamos experimentando el cambio de paradigma más grande del conocimiento, que la humanidad haya visto. [¿Por qué no podemos ver la existencia de vida alienígena?] (Música) En algún lugar allá afuera en el vasto universo seguramente hay infinidad de otros planetas repletos de vida. ¿Pero por qué no vemos evidencia de ello? Bueno, esta es la famosa pregunta hecha por Enrico Fermi en 1950: ¿Dónde están todos? Teorías conspirativas afirman que los OVNIs nos visitan a cada rato y los informes simplemente se ocultan, pero honestamente, no son nada convincentes. Pero eso deja un acertijo real. El año pasado, el observatorio espacial Kepler encontró cientos de planetas cerca de estrellas cercanas. Si extrapolan esos datos, parece que podría haber un mil millones de planetas en nuestra propia galaxia. Si una en 10 mil tiene condiciones que pudieran sustentar una forma de vida, eso es además 50 millones de posibles planetas que alberguen vida justo aquí en la Vía Láctea. Aquí el acertijo: nuestra Tierra no se formó hasta pasados cerca de 9 mil millones de años tras el Big Bang. Infinidad de otros planetas en nuestra galaxia debieron haberse formado mucho antes, dando ocasión a la creación de vida, miles de millones o ciertamente muchos millones de años antes de que ocurriera en la Tierra. Si solo en unos cuantos de ellos se propagó vida inteligente y empezaron a crear tecnologías, esas tecnologías habrían tenido millones de años para crecer en complejidad y poder. En la Tierra, hemos visto la drástica aceleración que puede lograr la tecnología en sólo 100 años. En millones de años, una civilización alienígena inteligente podría fácilmente haberse diseminado por la galaxia, quizá creando artefactos recolectores de energía o flotas de naves colonizadoras o obras de arte gloriosas que inundan el cielo nocturno. Al menos, pensaríamos que nos revelarían su presencia, deliberadamente o no, mediante sus señales electromagnéticas de algún tipo u otro. Y aún no vemos evidencia convincente de ello. ¿Por qué? Bueno, existen numerosas respuestas posibles, algunas muy oscuras. Quizá una sola civilización superinteligente ha tomado en efecto la galaxia y ha impuesto un estricto silencio radial porque tiene paranoia de competidores potenciales. Está sentado ahí listo para anular cualquier cosa que sea una amenaza. O quizá no existe esa inteligencia, o quizá la evolución de una inteligencia capaz de crear tecnología sofisticada es mucho más rara de lo que suponemos. Después de todo, sólo ocurrió una vez en la Tierra hace 4 mil millones de años. Quizá incluso eso fue increíblemente fortuito. Quizá somos la primera civilización en nuestra galaxia, o quizás la civilización porta consigo las semillas de su propia destrucción en su incapacidad de controlar las tecnologías que crea. Pero hay numerosas respuestas más prometedoras. Primero, no buscamos con ahínco y gastamos una cantidad irrisoria de dinero. Sólo una diminuta fracción de estrellas en nuestra galaxia ha sido vistas de cerca en busca de señales interesantes. Y quizá no buscamos en el camino correcto. Quizá cuando las civilizaciones se desarrollaron, pronto descubrieron tecnologías de comunicación mucho más sofisticadas y útiles que las ondas electromagnéticas. Quizá toda la acción ocurre dentro de la misteriosa y recientemente descubierta materia oscura o energía oscura, que parecen constituir más de la masa del universo. O, quizá miramos con la escala incorrecta. Quizá las civilizaciones inteligentes se dieron cuenta que la vida en el fondo solo son patrones complejos de información que interactúan bellamente entre sí y que eso puede suceder con más eficiencia a pequeña escala. Así como en la Tierra los voluminosos sistemas de estéreo se encogieron en bellos y pequeños iPods, quizá la inteligencia misma, para reducir su huella de carbón en el ambiente, se volvió microscópica. Entonces el Sistema Solar podría estar repleto de alienígenas y simplemente no los notamos. Quizá las ideas mismas en nuestras cabezas son una forma de vida alienígena. Bueno, de acuerdo, esa es una idea loca. Los alienígenas me hicieron decirlo. Pero es fabuloso pensar que las ideas parezcan tener una vida propia y que trasciendan a sus creadores. Quizá la vida biológica es solo una fase de tránsito. Bueno, dentro de los próximos 15 años, podríamos empezar a ver información espectroscópica real de planetas cercanos que prometen revelar lo amables que podrían ser. Mientras tanto SETI (Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre) está publicando sus datos para que millones de ciudadanos científicos, quizás tú incluido, puedan conjuntar el poder de las masas en la búsqueda. Y aquí en la Tierra, experimentos asombrosos intentan crear vida de cero, vida que podría ser diferente a las formas de ADN que conocemos. Todo esto nos servirá para entender si el universo está repleto de vida o si, en efecto, solo somos nosotros. Cual sea la respuesta, a su manera, es impresionante, porque aunque estuviéramos solos, el hecho de que pensamos, que soñamos y hacemos estas preguntas podría convertirse en uno de los hechos más importantes del universo. Y tengo una buenta noticia más que dar. La búsqueda de conocimiento y entendimiento nunca será aburrida. No lo es, sino todo lo contrario. Cuanto más sabes, más asombroso parece el mundo. Y son las locas posibilidades, las preguntas sin respuesta que nos empujan a avanzar. Que tu curiosidad persista.