(Музыка)
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.
Обычно в школе мы тратим уйму времени на заучивание ответов на вопросы, но сейчас мы сделаем обратное. Мы рассмотрим вопросы, на которые нельзя заучить ответ, потому что ответов на них никто не знает. В детстве меня интересовало много разных вещей, например, каково это — быть собакой? Рыбы испытывают боль? А насекомые? Что, если Большой взрыв произошёл случайно? Есть ли Бог? И если да, то откуда мы знаем, что Бог — мужчина, а не женщина? Почему столько хороших людей и животных страдают? Моя жизнь как-то спланирована? Или будущее ещё только пишется, или уже написано, но скрыто от наших глаз? Тогда есть ли у меня свобода выбора? Кто я вообще такой? Я просто биологический организм? Тогда почему я наделён сознанием? И что такое сознание? Появится ли когда-нибудь сознание у роботов? То есть, я как бы понимал, что однажды я получу ответы на эти вопросы. Кто-то ведь их знает, да? И что? Никто не знает. Сейчас большинство из этих вопросов занимает меня больше, чем когда-либо ещё. Но углубляться в них очень интересно, потому что вы подходите к границам познанного и не знаете, что же вас ждёт за ними. Итак, два вопроса, ответы на которые не знает никто на свете. (Музыка) СКОЛЬКО СУЩЕСТВУЕТ ВСЕЛЕННЫХ? Когда я лечу на самолёте, я часто вижу горы и пустыни и пытаюсь представить себе, как огромна наша планета Земля. И тогда я вспоминаю о том, что мы видим каждый день, что может буквально вместить в себя миллион Земель. Солнце. Оно кажется невероятно гигантским. Но во вселенских масштабах Солнце — булавка, одна из 400 миллиардов звёзд в Галактике Млечный Путь, которую вы можете наблюдать на ясном ночном небе в виде бледной туманной полосы. И это только цветочки: с помощью телескопов можно наблюдать 100 миллиардов галактик. И если представить себе звезду песчинкой, то в Млечном Пути столько звёзд, сколько в отрезке пляжа 9 на 9 метров и почти метр глубиной. А на всей Земле не хватит пляжей, чтобы сосчитать все звёзды во вселенной. Такой воображаемый пляж растянется на сотни миллионов километров. Клянусь Стивеном Хокингом, звёзд столько, что не счесть. Но и он, и другие физики полагают, что в реальности их неизмеримо больше. То есть, 100 миллиардов галлактик, видимых в телескоп, — скорее всего, малая крупица общего. Космос расширяется с возрастающей скоростью. Большинство галактик так быстро отдаляется от нашей, что их свет никогда не сможет достичь нас. Однако наша физическая реальность на Земле тесно связана с теми отдалёнными, невидимыми галактиками. Мы можем представить их себе как часть нашей вселенной. Они образуют одно огромное мироздание, где царят те же законы физики, состоящее из тех же атомов, электронов, протонов, кварков, нейтрино — из того же, что и мы. Однако современные физические теории и, прежде всего, теория струн утверждают, что существует несчётное число вселенных, состоящих из другого рода частиц, с другими свойствами, с другими законами физики. В большинстве из них никогда бы не зародилась жизнь, а они сами, возможно, образуются и исчезают за наносекунду. А вместе они образуют огромную мультивселенную, состоящую из всех возможных галактик и имеющую до 11 измерений и много чудес, которые трудно себе вообразить. Как предсказывает наиболее популярная версия теории струн, мультивселенная включает в себя 10 в 500-й степени галактик. Это единица с пятьюстами нулями, число огромное настолько, что если бы каждый атом в видимой вселенной имел бы свою собственную вселенную и все атомы в этих вселенных имели бы собственную вселенную, то, повторив бы это ещё два цикла, всё равно это была бы крохотная часть целого, а именно: один триллион, триллион, триллион, триллион, триллион, триллион... Но даже это число ничтожно в сравнении с другим числом: бесконечностью. Некоторые физики полагают, что пространство и время бесконечны и содержат бесконечное число «карманных вселенных» с разными свойствами. Как там ваш мозг? Цел ещё? Новую жизнь в данный вопрос вдохнула квантовая теория. То есть, вне сомнения, теория доказана, но сложности возникают с её толкованием, а некоторые физики полагают, что истолковать теорию можно, представив себе множество параллельных вселенных, образующихся каждую секунду, а многие из этих вселенных, скорее всего, похожи на наш мир, и в них существует множество ваших копий. В одной вселенной вы на отлично сдали экзамены и встретили свой идеал, а в другой вселенной вам повезло меньше. Правда, есть и учёные, которые скажут, что всё это полная чушь. Единственным разумным ответом на вопрос о числе вселенных будет, что она всего одна. А некоторые философы и мистики вообще скажут, что даже наша вселенная — лишь плод воображения. То есть, как мы убедились, в этом вопросе даже и близко нет никакого согласия. И мы лишь знаем, что ответ лежит в диапазоне от нуля до бесконечности. Что ж, пожалуй, одно нам точно известно: настало самое время учить физику. Мы, возможно, станем свидетелями огромного изменения в научной парадигме знания за всю историю человечества. ПОЧЕМУ МЫ НЕ МОЖЕМ ОБНАРУЖИТЬ СЛЕДЫ ИНОПЛАНЕТНЫХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ? Где-то на необъятных просторах вселенной уж точно есть куча планет, на которых существует жизнь. Почему у нас нет никаких доказательств? Именно этот вопрос в 1950 г. задал Энрико Ферми: «Где же все инопланетяне?» Сторонники конспирологии утверждают, что свидетельства контактов с НЛО скрывают от нас, но, честно говоря, звучит это не очень убедительно. Но загадка остаётся нераскрытой. В прошлом году в космический телескоп «Кеплер» вблизи соседних звёзд были обнаружены сотни планет. На основании этих данных можно сделать вывод о существовании полтриллиона планет только в нашей галактике. Если хотя бы на одной из каждых 10 000 планет существуют условия для поддержания любой формы жизни, то только в Млечном Пути может быть 50 миллионов обитаемых планет! А вот вам загадка. Наша планета Земля сформировалась примерно спустя 9 млрд лет после Большого взрыва. Несметное число других планет в нашей галактике, по-видимому, сформировались раньше. На них, возможно, зародилась жизнь за миллиарды, или, уж наверняка, за много миллионов лет до того, как это случилось на Земле. Если хоть на одной из них и зародилась разумная жизнь и, возможно, были созданы технологии, то в распоряжении этих технологий имелись бы миллионы лет на развитие и совершенствование. На Земле мы наблюдаем стремительное развитие технологий за последние 100 лет. За миллионы лет разумным внеземным цивилизациям удалось бы распространиться за пределы галактики, возможно, благодаря генераторам мощнейших потоков энергии или благодаря мчащимся в ночном небе эскадрам летательных аппаратов, созданных по последнему слову техники. Наконец, вы точно уверены, что инопланетянам потребовалось бы специально дать о себе знать или посылать электромагнитные или другие излучения? И всё же, не существует убедительных доказательств. Почему? Существует несколько возможных ответов, некоторые из них покажутся мрачноватыми. А что, если существует «сверхразумная» цивилизация, захватившая нашу галактику и установившая режим «радиомолчания», чтобы в неё не вторглись потенциальные противники? И пришельцы могут уничтожить всё в случае угрозы. А может быть, они и не так разумны, а эволюционное развитие сознания, способного создавать хитроумные технологии, происходит гораздо реже, чем мы предполагаем? В конце концов, на Земле такое случилось раз в миллиард лет. Может быть, и в этом нам крупно повезло? А вдруг мы первая подобная цивилизация в нашей галактике? Или любая цивилизация порождает плоды собственного уничтожения, будучи не в состоянии контролировать развитие создаваемых ею технологий? Но есть и более обнадёживающие ответы. Мы не очень активно ищем братьев по разуму и деньги тратим смешные. Ничтожно малая часть звёзд нашей галактики исследовалась на предмет любопытных сигналов. И, возможно, мы идём неправильным путём. Что, если по мере развития цивилизаций ими были придуманы технологии намного мощнее и эффективнее электромагнитных волн? А что, если что-то происходит внутри недавно открытой загадочной тёмной материи, которая отвечает за бо́льшую долю массы вселенной? Или что, если мы ищем не в тех масштабах? Вдруг разумные цивилизации поняли, что жизнь в сущности — сложный процесс обмена информацией, который может происходить эффективнее в меньших масштабах? На Земле здоровенные стереосистемы уступили место тонким айподам, может, и разумная жизнь сделалась микроскопической, чтобы не вредить среде? А Солнечная система кишит пришельцами, которых мы попросту не замечаем? А что, если мысли в наших головах — это формы внеземной жизни? Ну ладно, это уже слишком. Это всё пришельцы меня заставили сказать. Но здорово, что идеи, похоже, живут собственной жизнью и могут даже пережить своих создателей. А что, если биологическая жизнь — лишь промежуточная фаза. Что ж, через 15 лет мы получим спектроскопическую информацию с соседних планет и сможем узнать, возможна ли на них жизнь. А проект SETI по поиску внеземных цивилизаций уже начал делиться своими данными, чтобы миллионы учёных, возможно, и вы тоже, смогли присоединиться к поискам. И здесь, на Земле, уже ставятся необычные эксперименты с целью создания жизни с нуля, форм жизни, не основанных на известной нам ДНК. Всё это позволит нам понять, есть ли ещё жизнь во вселенной или мы в ней и правда одни. Любой ответ по-своему приводит нас в трепет, потому что даже если мы и одни, сама наша способность думать, мечтать и задавать себе такие вопросы станет необычайно важным фактом о нашей вселенной. И у меня для вас есть хорошие новости. Поиск знания и понимания вселенной просто не может наскучить. Никогда. Только наоборот. Чем больше вы знаете, тем удивительнее вам покажется мир. И самые безумные возможности, эти самые неотвеченные вопросы — вот то, что толкает нас вперёд. Поэтому не прекращайте поисков.