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.
Okuldaki sıradan bir günde, soruların cevaplarını öğrenirken saatler harcanır ama şimdi tam tersini yapacağız. Bilinmedikleri için cevaplarını öğrenemeyeceğiniz sorulara odaklanacağız. Küçük bir çocukken birçok konuda kafa yorardım, örneğin: Köpek olmak nasıl bir his? Balıklar acıyı hisseder mi? Peki ya böcekler? Büyük Patlama sadece bir kaza mıydı? Bir Tanrı var mı? Varsa, onun bir kadın değil de erkek olduğundan nasıl eminiz? Neden birçok masum insan ve hayvan korkunç şeyler yaşıyor? Hayatım için gerçekten bir plan var mı? Gelecek yazılacak mı yoksa zaten yazılı ve biz mi göremiyoruz? Eğer öyleyse özgür iradem var mı? Yani, ben kimim ki? Sadece biyolojik bir makine mi? O zaman neden bilinçliyim? Bilinçlilik nedir? Robotlar da bir gün bilinçli olacak mı? Bir gün tüm bu soruların cevaplarını alabileceğimi varsaymıştım. Bilen biri olmalı, değil mi? Peki durum ne? Kimse bilmiyor. Bu sorular kafamı her zamankinden çok karıştırıyor. Yine de bunlara dalıp gitmek heyecan verici çünkü sizi bilginin uç noktasına götürüyor ve orada ne bulacağınızı asla bilemezsiniz. İşte dünyada cevabını kimsenin bilmediği iki soru. (Müzik) [Kaç tane evren var?] Bazen uzun süren bir uçak yolculuğundayken dağlara ve çöllere bakıyorum ve Dünya'nın ne kadar büyük olduğunu kavramaya çalışıyorum. Daha sonra içerisine bir milyon dünyanın sığabileceği ve her gün gördüğümüz bir cisim olduğunu hatırlıyorum: Güneş. İnanılmaz büyük görünüyor. Ama büyük resme bakarsak sadece iğne deliği kadar, Samanyolu galaksisindeki, berrak bir gecede, gökyüzünü kaplayan soluk, beyaz bir sis olarak görebileceğiniz yaklaşık 400 milyar yıldızdan birisi. Daha da fenası var. Teleskoplarımızla algılanabilen belki de 100 milyar galaksi var. Her yıldız bir kum tanesi büyüklüğünde olsaydı, yalnızca Samanyolu 914'e 914 santimetrelik bir kumsalı 91 santimetre derinliğinde dolduracak kadar yıldız barındırırdı. Ayrıca tüm Dünya'da evrendeki yıldızların tamamını karşılayacak kadar kumsal yok. Böyle bir sahil yüzlerce milyon kilometre uzunluğunda olurdu. Stephen Hawking adına! Bu çok sayıda yıldız demek. O ve diğer fizikçiler evrenin akıl almaz derecede, bundan bile daha büyük olduğuna inanıyor. Öncelikle, teleskoplarımızın sınırlarındaki 100 milyar galaksi muhtemelen bütün içindeki çok küçük bir parça. Uzay artan bir hızla genişliyor. Galaksilerin büyük bir çoğunluğu bizden o kadar hızla kopuyor ki onlardan gelen ışık bize hiç ulaşmayabilir. Yine de Dünya'daki fiziksel gerçeklik bu uzak, görünmez galaksilerle yakından bağlantılı. Onları evrenimizin bir parçası olarak görebiliriz. Aynı fiziksel yasalara uyarak ve sizle beni oluşturan aynı türdeki atom, elektron, proton, kuark, nötrondan meydana gelerek tek, devasa bir yapı oluşturuyorlar. Yine de sicim kuramı da dahil son kuramlar bize yapısı farklı taneciklere dayanan, farklı özelliklerde olan ve farklı yasalara uyan sayısız başka evrenin olabileceğini söylüyor. Çoğu evren yaşama hiç uygun olmayabilir ve bir nanosaniye için var olup sonra yok olmuş olabilir. Bununla birlikte, bir araya gelerek ilginçlikler içeren ve hayal gücümüzün ötesinde olan, 11 boyuta kadar varan muhtemel evrenlerin içinde olduğu engin bir çoklu evren meydana getirirler. Sicim kuramının ana versiyonu 10 üzeri 500 evrenden oluşan çoklu bir evren öngörür. Bu da, 1'in yanında 500 tane sıfır olması demek. Bu o kadar büyük bir sayı ki gözlemleyebildiğimiz evrendeki her atom kendi evrenine sahip olsa bu evrenlerdeki her atom da kendi evrenlerine sahip olsa ve bu işlemi iki kez daha devam ettirseniz hâlâ toplam kısmın ufak bir parçası olurdunuz. Yani, bir trilyon trilyon trilyon trilyon trilyon trilyon trilyon trilyon trilyon trilyon trilyon trilyon trilyon trilyon trilyonuncu. (Gülüşmeler) Ama bu sayı bile başka bir sayıya kıyasla çok küçük: sonsuz. Bazı fizikçiler uzay-zaman tümlüğünün gerçek anlamda sonsuz olduğunu ve değişken özellikleri olan sonsuz sayıda cep evrenini içerdiğini düşünüyor. Beyniniz ne durumda? Kuantum teorisi de yeni bir ipucu ekliyor. Teori kesin olarak kanıtlandı ama yorumlanış şekli kafa karıştırıcı ve bazı fizikçiler yalnızca bu devasa sayıdaki paralel evrenlerin her an oluşmakta olduğunu ve bu evrenlerin çoğunun tam da içinde yaşadığımız dünya gibi olup sizin birçok kopyanızı barındırdığını farz ettiğimizde açıklığa kavuşacağını düşünüyor. Öyle bir evrende, üstün başarıyla mezun olup hayalinizdeki kişiyle evlenebilirsiniz, bir diğerindeyse pek öyle olmaz. Yine de buna saçma diyecek bazı bilim insanları var. Kaç evren olduğu sorusuna verilebilecek tek anlamlı yanıt, bir. Tek bir evren. Birkaç düşünür ve gizemci kendi evrenimizin bile bir yanılsama olduğunu savunabilir. Gördüğünüz gibi, şu an bu konu üstünde bir uzlaşma yok, biraz bile. Tüm bildiğimiz yanıtın sıfır ve sonsuz arasında bir yerde olduğu. Sanırım bir şey daha biliyoruz. Fizik okumak için çok iyi bir zaman. İnsanlığın gördüğü en büyük paradigma değişimini yaşıyor olabiliriz. (Müzik) [Uzaylıların varlığı hakkında neden kanıt göremiyoruz?] Bu engin evrende bir yerlerde, kesinlikle yaşamın bulunduğu sayısız başka gezegen olmalı. Peki neden buna bir kanıt görmüyoruz? Enrico Fermi'nin 1950'de sorduğu ünlü soru da bu: Herkes nerede? Komplo teorisyenleri UFO'ların sürekli bizi ziyaret ettiğini ve bu bilgilerin gizlendiğini iddia ediyor ama açıkçası pek ikna edici değiller. Bu da bir esrara yol açıyor. Geçen yıl, Kepler uzay gözlemevi yakınımızdaki yıldızların çevresinde yüzlerce gezegen keşfetti. Bu veriden bir sonuca giderseniz yalnızca bizim galaksimizde yarım trilyon gezegenin olması mümkün gözüküyor. Bunlardan 10.000'de birinde herhangi bir yaşam formunu ayakta tutan koşullar varsa, Samanyolu'nda yaşamın olduğu 50 milyon muhtemel gezegen var demektir. Esrar olan şu: Dünya'mız Büyük Patlama'dan ancak dokuz milyar yıl sonra oluştu. Galaksimizdeki diğer sayısız gezegen daha önce şekillenmiş ve serüvenine başlamak için yaşam olanağına Dünya'dan milyarlarca, en azından milyonlarca yıl önce erişmiş olmalı. Yalnızca bir kaç tanesi bile zeki bir yaşam formu üretip teknoloji oluşturmaya başladıysa bu teknolojilerin gelişmişlik ve etki bakımından ilerlemek için önlerinde milyonlarca yılı olurdu. Dünya'da, teknolojinin yalnızca 100 yılda ne kadar çarpıcı biçimde hızlanabileceğine şahit olduk. Milyonlarca yıl içinde, zeki bir uzaylı medeniyet de devasa, enerji depolayabilen araçlar, koloni kurabilen uzay gemilerinden oluşan filolar veya karanlık gökyüzünü doldurabilen olağanüstü sanat eserleriyle galaksiye kolayca yayılabilir. En sonunda da, bir çeşit elektromanyetik sinyaller aracılığıyla varlıklarını kasıtlı olarak veya başka bir şekilde ortaya koyduklarını düşünürdünüz. Oysaki bunlara dair ikna edici bir kanıt görmüyoruz. Neden? Çok sayıda muhtemel cevap var, bazıları oldukça muğlak. Belki tek bir süper zeki medeniyet sahiden de galaksinin denetimini ele geçirdi ve olası rakipleri konusunda paranoyak olduğu için iletişim olasılığını tamamen yok etti. Tehlikeye dönüşen her şeyi yok etmeye hazır bir hâlde öylece oturuyor. Veya o kadar da zeki değillerdir ya da çok yönlü teknoloji oluşturabilecek düzeydeki bir zekânın evrimi sandığımızdan çok daha nadirdir. Sonuç olarak bu, dört milyar yıl içinde yalnızca bir kez, Dünya'da gerçekleşti. Belki bu bile inanılmaz derece bir şans. Belki de biz galaksimiz içinde bu tarzdaki ilk medeniyetiz. Belki medeniyet, oluşturduğu teknolojinin denetimini sağlayamaması yüzünden kendi yok oluşunun tohumlarını ekiyor. Yine de daha ümit verici olan çokça yanıt var. İlk olarak, pek de dikkatli incelemiyoruz ve bunun için çok az miktarda para harcıyoruz. İlgi çekici işaretler bulmak amacıyla yakından bakılan bölüm galaksimizdeki yıldızların yalnızca küçük bir kısmı. Belki de doğru tarafa bakmıyoruz. Belki de medeniyetler gelişirken elektromanyetik dalgalardan çok daha gelişmiş ve işe yarar olan iletişim teknolojilerini kısa sürede keşfediyor. Belki tüm bu olan biten evren kütlesinin çoğunluğunu hesaplamak için ortaya çıkan ve yakın zamanda keşfedilen gizemli karanlık madde veya karanlık enerji içinde gerçekleşiyor. Belki de yanlış ölçeklere bakıyoruz. Belki de zeki medeniyetler yaşamın sonuç olarak, birbiriyle hoş bir biçimde etkileşime giren karmaşık bilgi yapıları olduğunu ve bunun da küçük bir ölçekte daha etkili şekilde meydana geldiğini fark etmeye başladı. Dünya'da kocaman müzik seti sistemlerinin güzel, ufak iPod'lara doğru küçülmesi gibi, belki zeki yaşam da çevredeki ayak izlerini azaltmak için kendini mikroskobik hâle dönüştürdü. Güneş Sistemi uzaylılarla dolu ve onları fark etmiyor olabiliriz. Belki zihnimizdeki fikirler de uzaylı yaşamın bir formu. Tamam, bu abartılı bir düşünceydi. Uzaylılar söyletti bana. Yine de fikirlerin kendine ait bir yaşamları var gibi durması ve yaratıcılarından uzun yaşaması harika bir şey. Belki biyolojik yaşam yalnızca geçici bir evredir. Önümüzdeki 15 yıl içinde, bu konuda gelecek vadeden ve yaşanabilir olduğunu ortaya koyan yakın gezenlerden gerçek spektroskopik bilgiyi görmeye başlayabiliriz. Bu arada, Dünya Dışı Zekâ Araştırması verilerini kamuoyuyla paylaşıyor. Böylece, belki siz dahil milyonlarca dünyalı bilim insanı bu kalabalığın gücünü araştırmaya katılmak için toplayabilir. Dünya'da, sıfırdan bir yaşam formu yaratmayı denemek için harika deneyler yapılıyor. Bildiğimiz DNA formlarından çok farklı olabilecek türden bir yaşam. Tüm bunlar evrenin yaşamla dolu mu yoksa yalnızca bizden mi ibaret olduğunu anlamamıza yardımcı olacak. Her iki yanıt da kendi tarzında dehşet verici çünkü yalnızsak bile düşündüğümüz, hayal kurduğumuz ve bu soruları sorduğumuz gerçeğinin evrene ilişkin en önemli hakikatlerden biri olduğuna ulaşabiliriz. Bir iyi haberim daha var. Bilgi ve anlama arayışı asla körelmez. Hiç körelmez. Tam tersi olur. Bilginiz arttıkça dünya daha da muhteşem görünür. Bizi ilerleten şey de bu çılgınca olasılıklar ve cevaplanmamış sorular. Dolayısıyla, meraklı olmaya devam edin.