(Musica)
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.
Normalmente a scuola passiamo ore e ore a imparare le risposte a delle domande ma ora faremo il contrario. Vedremo domande le cui risposte non si possono imparare perché non si conoscono. Da bambino mi scervellavo su un sacco di cose ad esempio: Cosa si prova a essere un cane? I pesci sentono dolore? E gli insetti? Il Big Bang è stato un incidente? Esiste un Dio? Se sì, siamo certi che sia un Lui e non una Lei? Perché accadono cose orribili a persone e animali innocenti? C'è davvero un piano per la mia vita? Il futuro deve essere ancora scritto, o è già stato scritto ma non possiamo vederlo? Ho il libero arbitrio? E poi, chi sono io? Sono solo una macchina biologica? Ma allora perché sono conscio? Cos'è la coscienza? I robot saranno consci un giorno? Credevo che un giorno mi avrebbero dato una risposta a queste domande. Qualcuno dovrà pur saperlo! Indovinate un po'? Nessuno lo sa. Molte di quelle domande mi sconcertano sempre più. Ma immergercisi è entusiasmante perché ti portano ai confini del sapere e non sai mai cosa troverai. Da qui due domande a cui nessuno sa rispondere. (Musica) A volte quando viaggio in aereo, osservo le montagne e i deserti e cerco di capire quanto è grande la Terra Poi penso a qualcosa che vediamo sempre che può contenere un milione di Terre: il sole. Sembra enorme. Ma è solo un puntino nell'universo, solo una stella della Via Lattea, che nelle notti limpide sembra una nebbia bianca nel cielo. Potrebbero esserci 100 miliardi di galassie visibili al telescopio. Se ogni stella fosse un granello di sabbia la Via Lattea riempirebbe una spiaggia di 9 metri per 9 e profonda un metro. La Terra non ha abbastanza spiagge per rappresentare le stelle dell'universo. Una spiaggia così sarebbe lunga centinaia di metri. Per tutti gli Stephen Hawking, sono un sacco di stelle. Ma lui e altri fisici credono che esista qualcosa di ancora più grande. Sicuramente i 100 miliardi di galassie visibili al telescopio sono sicuramente solo una piccola parte. Lo spazio si espande a una velocità crescente. Molte galassie si stanno separando da noi così velocemente che la loro luce non ci arriverà mai. Tuttavia, la nostra esistenza sulla Terra è strettamente legata a quelle galassie così lontane e invisibili. Possiamo considerarle parte del nostro universo. Costituiscono un unico, grande edificio soggetto alle stesse leggi fisiche e composte dagli stessi atomi - elettroni, protoni, quark, neutrini - che formano me e voi. Tuttavia, alcune nuove teorie della fisica come la teoria delle stringhe sostengono che potrebbero esserci altri innumerevoli universi formati da altri tipi di particelle con proprietà diverse, soggette a leggi diverse. Molti di questi universi potrebbero essere privi di vita, e potrebbero apparire e scomparire in un nanosecondo. Tuttavia, tutti insieme formano un enorme multiverso di universi possibili di 11 dimensioni, con meraviglie oltre ogni immaginazione. La teoria principale delle stringhe ipotizza un multiverso composto da 10 elevato a 500 universi. Ovvero 1 seguito da 500 zeri, un numero così grande che se ogni atomo nel nostro universo conosciuto avesse il suo universo, e se tutti gli atomi di quegli universi avessero un loro universo e lo moltiplicassimo per altri due cicli, avremmo solamente una briciola del totale, cioè, un trilionesimo di un trilione di trilioni di trilioni di trilioni di trilioni di trilioni di trilioni di trilioni di trilioni di trilioni di trilioni di trilioni Ma anche questa cifra non è nulla in confronto a un altro numero: l'infinito. Alcuni fisici credono che il continuum spazio temporale sia infinito e che contenga un numero infinito di cosiddetti universi tascabili con proprietà variabili. Come sta il vostro cervello? La teoria dei quanti pone un altro problema. La teoria è già stata comprovata ma la sua interpretazione è complessa, e alcuni fisici credono che si possa capire solo immaginando tantissimi universi paralleli che vengono creati continuamente, e molti di questi universi potrebbero essere simili al nostro con copie multiple di voi stessi. In uno di questi universi, vi laureereste con la lode e sposereste la persone dei vostri sogni, e in un altro, il contrario. Ci sono alcuni scienziati che dicono siano tutte sciocchezze. La sola risposta sensata alla domanda quanti universi ci sono è uno. Un solo universo. Filosofi e mistici potrebbero obiettare che anche il nostro universo è un'illusione. Quindi, come potete vedere, al momento non vi è il benché minimo accordo al riguardo. Sappiamo solo che la risposta è compresa tra zero e l'infinito. Sappiamo anche un'altra cosa. È un buon momento per studiare fisica. Potremmo essere testimoni di uno dei più grandi cambiamenti nel sapere che l'umanità abbia mai visto. (Musica) Da qualche parte lì fuori nell'universo ci devono essere altri pianeti con vita. Ma perché non ne vediamo traccia? Questa è la famosa domanda di Enrico Fermi del 1950: "Dove sono tutti quanti?" I teorici della cospirazione dicono che gli UFO ci visitano continuamente e che le prove vengano insabbiate, ma non sono molto convincenti. Ma questo implica un vero mistero. L'anno scorso, l'osservatorio spaziale Kepler ha scoperto centinaia di pianeti intorno alle stelle vicine. E se estrapoliamo quei dati, vediamo che potrebbero esserci mezzo trilione di pianeti solamente nella nostra galassia. Se uno su 10.000 avesse le condizioni per ospitare una forma di vita, sarebbero sempre 50 milioni di pianeti con vita proprio qui nella Via Lattea. Ecco il mistero: la Terra si è formata circa nove miliardi di anni dopo il Big Bang. Tantissimi altri pianeti nella nostra galassia possono essersi formati prima permettendo alla vita di generarsi miliardi, o comunque molti milioni, di anni prima rispetto alla Terra. Se alcuni avessero sviluppato vita intelligente e avessero creato delle tecnologie, queste avrebbero impiegato milioni di anni per diventare più complesse e potenti. Sulla Terra, abbiamo visto come la tecnologia può evolversi enormemente in soli 100 anni. In milioni di anni, una civiltà aliena intelligente si sarebbe potuta diffondere nella galassia, magari creando dei dispositivi per la raccolta di energia o flotte di navicelle per l'invasione o grandi opere d'arte che riempiono il cielo di notte. Per lo meno, si può pensare che rivelino la loro presenza, deliberatamente o meno, attraverso segnali elettromagnetici di qualche tipo. E tuttavia non riusciamo a considerarle delle prove convincenti. Perché? Le risposte possibili sono tante. Alcune poche chiare. Forse una civiltà superintelligente ha conquistato la galassia e ha imposto il silenzio radio perché è paranoica riguardo altri potenziali concorrenti. Rimane lì seduta pronta a distruggere qualsiasi possibile minaccia. O forse non è così intelligente, o forse un'intelligenza evoluta capace di creare tecnologie sofisticate è più rara di quanto si pensi. Dopotutto, è successo una sola volta sulla Terra in 4 miliardi di anni. Forse anche quello è stato un colpo di fortuna. Forse siamo la prima civiltà di questo tipo nella nostra galassia. O, forse, la civiltà ha in sé i semi della sua autodistruzione attraverso l'incapacità di controllare le tecnologie che crea. Ma ci sono tante altre risposte promettenti. Innanzi tutto, non ci stiamo impegnando tanto e stiamo investendo poco. Solo una piccola parte delle stelle della nostra galassia è stata osservata attentamente in cerca di segnali interessanti. E forse non stiamo osservando nel modo giusto. Forse con l'evolversi della civiltà, scoprono rapidamente delle tecnologie comunicative più sofisticate e utili delle onde elettromagnetiche. Forse tutto avviene all'interno della misteriosa materia oscura scoperta di recente, o energia oscura, che costituisce quasi tutta la massa dell'universo. O, consideriamo il tutto su una scala sbagliata. Forse le civiltà intelligenti hanno capito che la vita è solo una serie di informazioni complesse che interagiscono stupendamente tra di loro, e che sono più efficienti su piccola scala. Così proprio come gli enormi stereo sulla Terra sono stati ridotti a meravigliosi, piccoli iPod, forse la vita intelligente stessa si è rimpicciolita per ridurre la propria impronta nell'ambiente. Perciò il Sistema Solare potrebbe pullulare di alieni, e noi non li vediamo. Forse le nostre stesse idee sono una forma di vita aliena. Beh, ok, questo è un pensiero assurdo. Gli alieni me l'hanno fatto dire. Ma è bello che le idee sembrino avere una vita propria e che sopravvivano ai loro artefici. Forse la vita biologica è una fase passeggera. Entro i prossimi 15 anni, potremmo iniziare a vedere delle vere informazioni spettroscopiche da promettenti pianeti vicini che ci riveleranno quanto possono essere ospitali. Nel frattempo, il SETI, Ricerca di Intelligenza Extraterrestre, sta rendendo noti i dati raccolti in modo che milioni di cittadini-scienziati, tra cui forse anche voi, possano unirsi alla ricerca. E qui sulla Terra, incredibili esperimenti sono effettuati per cercare di creare la vita da zero, una vita che potrebbe essere diversa dalle forme di DNA che conosciamo. Tutto ciò ci aiuterà a capire se l'universo pullula di vita o se, di fatto, siamo soli. Qualunque sia la risposta, a modo suo, incute timore, perché anche se fossimo soli, il fatto che pensiamo e sogniamo e facciamo queste domande potrebbe rivelarsi una delle verità più importanti sull'universo. E ho anche un'altra buona notizia per voi. La ricerca della conoscenza e della comprensione non è mai noiosa. Non lo è. È tutto il contrario. Più sai, più il mondo sembra fantastico. E sono proprio le possibilità insolite, le domande senza risposta, che ci spingono avanti.