(Muzyka)
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.
Każdego dnia w szkole niekończące się godziny spędzamy, ucząc się odpowiedzi na pytania, ale teraz zrobimy odwrotnie. Skupmy się na pytaniach, które nie mają odpowiedzi do wykucia, bo tych odpowiedzi po prostu nie znamy. Jako chłopiec rozmyślałem nad wieloma sprawami. Na przykład: Jak by to było być psem? Czy ryby czują ból? A owady? Czy Wielki Wybuch nastąpił przez przypadek? Czy istnieje Bóg? A jeśli tak, to skąd wiemy, że to On, a nie Ona? Dlaczego tak wiele niewinnych ludzi i zwierząt cierpi? Czy istnieje jakiś odgórny plan mojego życia? Czy przyszłość dopiero się tworzy, czy też jest już przesądzona, a my nie mamy o tym pojęcia? Czy mam wobec tego wolną wolę? Kim ja w ogóle jestem? Biologiczną maszyną? Skoro tak, dlaczego jestem świadomy? Czym jest świadomość? Czy pewnego dnia roboty będą ją mieć? Zakładałem, że pewnego dnia, ktoś da mi odpowiedzi na te wszystkie pytania. Ktoś musi je znać, prawda? Wiesz co? Nie zna ich nikt. Większość z tych pytań zastanawia mnie teraz bardziej niż kiedykolwiek. Jednak zanurzanie się w nie jest ekscytujące, bo prowadzi nas do granic poznania, i nigdy nie wiadomo, co tam znajdziemy. Więc oto dwa pytania. Pytania, na które nikt nie zna odpowiedzi. (Muzyka) Czasami, podczas długiej podróży samolotem, podziwiam wszystkie te góry i pustynie i próbuję sobie wyobrazić, jak rozległa jest nasza planeta. Przypominam sobie wtedy, że codziennie widzimy obiekt, który zmieściłby w sobie dosłownie milion kul ziemskich: Słońce. Wydaje się niewyobrażalnie duże. W większej perspektywie jest jednak główką od szpilki, jedną z około 400 miliardów gwiazd Drogi Mlecznej, które można zobaczyć podczas bezchmurnej nocy jako białą mgiełkę rozciągniętą na niebie. To nie koniec. Może być nawet 100 miliardów galaktyk, wykrywalnych przez nasze teleskopy. Gdyby każda gwiazda miała rozmiary ziarnka piasku, sama Droga Mleczna ma ich wystarczającą ilość, by wypełnić kawałek plaży mierzący 9x9 metrów piasku prawie metrowej głębokości. Cała Ziemia nie ma nawet tylu plaż, żeby zaprezentować gwiazdy całego wszechświata. Taka plaża ciągnęła by się setki milionów mil. Na Stephena Hawkinga, ile tych gwiazd! Jednak Hawking, wraz z innymi fizykami, wierzy w rzeczywistość jeszcze większą, niewyobrażalnie większą. Po pierwsze, sto miliardów galaktyk w zasięgu naszych teleskopów to prawdopodobnie maleńki ułamek całości. Sam kosmos rozszerza się w przyspieszającym tempie. Ogromna większość galaktyk oddala się od nas tak szybko, że ich światło może nigdy do nas nie dotrzeć. Mimo to fizyczna rzeczywistość tu, na Ziemi, jest blisko związana z tymi dalekimi, niewidzialnymi galaktykami. Możemy myśleć o nich jak o części naszego wszechświata. Tworzą jedną, gigantyczną strukturę, podlegają tym samym prawom fizyki, są z tych samych elektronów, protonów, kwarków, neutrin, z których składamy się ty i ja. Jednak ostatnie teorie z zakresu fizyki, w tym teorią strun, mówią, że być może istnieją niezliczone inne wszechświaty zbudowane z innego rodzaju cząstek, o innych właściwościach, podlegające innym prawom. Większość tych światów nie mogłaby mieścić życia. Powstawałyby i przestawałyby istnieć w ciągu nanosekundy. Mimo wszystko, połączone, tworzą rozległy wieloświat złożony z możliwych wszechświatów nawet w 11 wymiarach, zawierający cuda wykraczające poza najdzikszą wyobraźnię. Wiodąca wersja teorii strun zakłada, że wieloświat złożony jest z 10 do 500 wszechświatów. To jedynka i 500 zer, numer tak olbrzymi, że gdyby każdy atom w naszym obserwowalnym wszechświecie miałby własny wszechświat, a ze wszystkich atomów w tych wszechświatach każdy miałby własny, i gdyby powtórzyć to jeszcze dwa razy, wciąż bylibyście maleńkim ułamkiem całości, jedną bilion bilionów bilionów bilionów bilionów bilionów bilionów... ...bilionów bilionów bilionów bilionów bilionów bilionów bilionów bilionową. Ale nawet taka liczba jest niczym w porównaniu do innej: nieskończoności. Niektórzy fizycy uważają, że kontinuum czasoprzestrzenne jest nieskończone i zawiera nieskończoną ilość tzw. "kieszonkowych wszechświatów" o rozmaitych właściwościach. Mózg już ci paruje? Teoria kwantowa rzuca nowe światło na sytuację. Sama teoria została udowodniona, ale interpretacja jest zaskakująca i niektórzy fizycy twierdzą, że można ją zrozumieć tylko wyobrażając sobie, że ogromna liczba wszechświatów równoległych mnoży się z każdą chwilą, i wiele z nich przypominałoby pod wieloma względami nasz świat, z wieloma wersjami ciebie włącznie. W jednym z takich wszechświatów skończyłoby się studia z wyróżnieniem i poślubiło wymarzoną osobę, podczas gdy w innym nie za bardzo. Niektórzy naukowcy wciąż uważają, że to bzdury. Że jedyną sensowną odpowiedzą na pytanie o liczbę wszechświatów jest jeden. Tylko jeden wszechświat. Według paru filozofów i mistyków nawet nasz wszechświat jest iluzją. Jak widzisz, obecnie nie ma żadnej zgody w tej kwestii. Wiadomo jedynie, że odpowiedź leży między zerem a nieskończonością. Zdaje się, że wiemy jeszcze jedno. To niezłe czasy, żeby zajmować się fizyką. Możemy właśnie przechodzić największą zmianę poglądów odnośnie wiedzy, jakiej kiedykolwiek doświadczyła ludzkość. (Muzyka) Gdzieś tam, daleko w rozległym wszechświecie, muszą być niezliczone planety tętniące życiem. Dlaczego jednak nie ma na to żadnego dowodu? To sławne pytanie, które w 1950 roku zadał Enrico Fermi: Gdzie są ci kosmici? Miłośnicy teorii spiskowych twierdzą, że cały czas odwiedza nas UFO, a doniesienia o tym są ukrywane, ale to niezbyt przekonujące. Pozostaje prawdziwa zagadka. W zeszłym roku teleskop kosmiczny Kepler wykrył setki planet wokół pobliskich gwiazd. Nasuwa się wniosek, że najwyraźniej pół biliona planet znajduje się w samej naszej galaktyce. Jeśli nawet tylko jedna na 10 tysięcy ma warunki konieczne do utrzymania jakieś formy życia, oznacza to istnienie 50 milionów planet mogących zawierać życie tutaj, na Drodze Mlecznej. Oto zagadka: nasza Ziemia nie uformowała się aż do mniej więcej 9 miliardów lat po Wielkim Wybuchu. Niezliczone planety naszej galaktyki uformowały się wcześniej, i mogły dać szansę istnieniu życia miliardy, a na pewno wiele milionów lat wcześniej, niż stało się to na Ziemi. Jeśli choćby na kilku z nich namnożyły się inteligentne formy życia, które zaczęłyby tworzyć technologie, miałyby one miliony lat, żeby się rozwinąć i urosnąć w siłę. Na Ziemi byliśmy świadkami spektakularnego postępu technologicznego w ciągu zaledwie 100 lat. W ciągu milionów lat inteligentna obca cywilizacja mogłaby z łatwością rozprzestrzenić się w galaktyce, być może tworząc gigantyczne struktury generujące energię lub floty statków-kolonizatorów, albo wspaniałe dzieła sztuki wypełniające niebo nocą. Przynajmniej wydawałoby się, że powinni ujawnić swoją obecność, celowo lub nie, poprzez takie czy inne sygnały elektromagnetyczne. Mimo to, wciąż nie mamy prawdziwego dowodu. Dlaczego? Możliwych odpowiedzi jest wiele, a niektóre są dość mroczne. Być może jedna, superinteligentna cywilizacja przejęła całą galaktykę i zarządziła ciszę w eterze, obawiając się paranoicznie wszelkiej możliwej konkurencji. Po prostu czeka tam, gotowa zniszczyć wszystko, co stanie się zagrożeniem. A może wcale nie są tak inteligentni, lub na przykład ewolucja inteligencji zdolnej do tworzenia skomplikowanych technologii jest dużo rzadsza niż założyliśmy. W końcu... Na Ziemi nastąpiło to tylko raz w ciągu czterech miliardów lat. Może to był łut szczęścia. Może jesteśmy pierwszą taką cywilizacją w naszej galaktyce. Albo, być może cywilizacja niesie ze sobą zapowiedź własnej destrukcji poprzez niemożność kontroli technologii, które tworzy. Jest też wiele optymistycznych odpowiedzi. Po pierwsze, nie wysilamy się w poszukiwaniach i nie inwestujemy w nie zbyt dużo. Jedynie mały ułamek gwiazd naszej galaktyki został poddany bliskim obserwacjom w poszukiwaniu interesujących sygnałów. A może szukamy w zły sposób. Może cywilizacje te, wraz z rozwojem, szybko odkrywają techniki komunikacji, o wiele bardziej zaawansowane i przydatne niż fale elektromagnetyczne. Może wszystko rozgrywa się wewnątrz tajemniczej, niedawno odkrytej ciemnej materii lub ciemnej energii, które zdają się odpowiadać za większość masy wszechświata. A może to skala poszukiwań jest nieodpowiednia. Może rozwinięte cywilizacje dochodzą do wniosku, że życie to po prostu złożone formy informacji, komunikujące się ze sobą w piękny sposób, i że może to następować sprawniej na małą skalę. I tak jak toporny sprzęt muzyczny skurczył się do malutkiego, zgrabnego iPoda, może samo inteligentne życie, aby zmniejszyć zły wpływ na środowisko zmniejszyło się do mikroskopijnych rozmiarów. Układ Słoneczny może obfitować w kosmitów, których my po prostu nie widzimy. Może same myśli w naszych głowach są formą obcego życia. Dobrze, to szalony pomysł. Kosmici kazali mi to powiedzieć. Ale fajnie, że idee rzeczywiście zdają się żyć własnym życiem i że przeżywają własnych twórców. Może życie biologiczne to jedynie faza przejściowa. Cóż, w ciągu najbliższych 15 lat zdobędziemy może prawdziwe spektroskopowe informacje które pokażą, jak przyjazne życiu są najbliższe, obiecujące planety. W międzyczasie SETI, projekt naukowy, poszukiwania pozaziemskich cywilizacji, udostępnia swoje dane publicznie, dzięki czemu miliony domowych naukowców, może nawet ty, mogą zasilić szeregi i dołączyć do poszukiwań. Tu, na Ziemi, przeprowadza się zdumiewające eksperymenty, mające na celu stworzenie życia z niczego, życia, które może znacznie się różnić od znanych nam form DNA. Wszystko to pomoże nam zrozumieć, czy wszechświat obfituje w życie, czy rzeczywiście jesteśmy sami. Obie odpowiedzi, na swój sposób, budzą podziw, bo nawet jeśli jesteśmy sami, fakt, że myślimy, marzymy i zadajemy te pytania może się okazać jedną z najważniejszych informacji o wszechświecie. Mam jeszcze jedną dobrą wiadomość. Pogoń za wiedzą i zrozumieniem nigdy staje się nudna. Nigdy. Jest wręcz przeciwnie. Im więcej wiesz, tym bardziej zdumiewający wydaje się świat. I to właśnie szalone teorie i pytania bez odpowiedzi pchają nas do przodu. Więc nie traćcie ciekawości.