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.
Thường ngày ở trường học, vô số thời gian được dành ra để học đáp án cho các câu trả lời, nhưng bây giờ, chúng ta sẽ làm điều ngược lại. Chúng ta sẽ xem những câu hỏi mà bạn không thể biết câu trả lời bởi vì chúng không có đáp án. Khi còn là một cậu bé, tôi từng thắc mắc rất nhiều thứ như: Một con chó sẽ có cảm giác như thế nào? Cá có biết đau không? Thế còn côn trùng thì sao? Big Bang có phải chỉ là một vụ tai nạn? Và Chúa có thật không? Nếu có, làm sao biết chắc rằng Chúa là một ông mà không phải một bà? Tại sao nhiều người và con vật vô tội phải chịu đựng những bất hạnh? Thực sự có một kế hoạch cho cuộc đời tôi ư? Có phải tương lai vẫn chưa được viết hay nó đã sẵn có mà ta không nhìn thấy được? Vậy tôi có quyền tự quyết định không? Ý tôi là tôi là ai vậy? Tôi là một cái máy sinh học ư? Thế tại sao tôi có ý thức? Ý thức là gì? Robot rồi sẽ có ý thức không? Ý tôi là, tôi cho rằng một ngày nào đó tôi sẽ được biết tất cả đáp án cho những câu đó. Ai đó phải biết chứ, đúng không? Bạn đoán đi? Chẳng ai biết đâu. Hầu hết những câu hỏi đó giờ đây làm tôi tò mò hơn bao giờ hết. Nhưng nghiên cứu sâu về nó thì thật thú vị vì nó sẽ mang bạn đến ngưỡng cửa của tri thức, bạn sẽ không biết được mình sẽ tìm thấy gì ở đó đâu. Có 2 câu hỏi mà chưa ai trên trái đất này trả lời được. (Âm nhạc) [Có bao nhiêu vũ trụ?] Thỉnh thoảng, khi tôi trên một chuyến bay dài tôi đưa mắt nhìn ra cảnh núi non và sa mạc và cố đoán xem trái đất bao la như thế nào. Rồi tôi nhớ rằng có một thứ chúng ta nhìn thấy mỗi ngày có thể chứa vừa một triệu Trái đất bên trong: Mặt trời. Nó dường như rất to. Nhưng trong vũ trụ bao la, Mặt Trời chỉ như một chiếc đinh ghim, một trong khoảng 400 tỉ ngôi sao trong dải ngân hà, mà bạn nhìn thấy vào những đêm quang đãng như một màn sương trắng nhạt trên bầu trời. Và nó còn tệ hơn nữa. Có khoảng 100 tỉ thiên hà được phát hiện bằng kính thiên văn. Nếu mỗi ngôi sao có kích thước chỉ bằng một hạt cát thì số ngôi sao trong dải ngân hà đủ để lấp đầy một bãi biển với diện tích là 30x30 foot và sâu ba feet với đầy cát. Và cả Trái đất này sẽ không có đủ bãi biển để tượng trưng cho những ngôi sao trong cả vũ trụ này. Một bãi biển lớn như vậy sẽ chạy dài đến cả hàng trăm triệu dặm. Ôi ngài Stephen Hawking ơi, chừng đó là rât rất nhiều ngôi sao. nhưng bây giờ ông và các nhà vật lí khác tin rằng thực tế nó còn lớn hơn vậy nữa. Theo tôi, trước hết thì 100 triệu thiên hà trong phạm vi kính thiên văn có lẽ chỉ là một phần rất nhỏ. Bản thân không gian đang được mở rộng với tốc độ tăng rất nhanh. Đại đa số các thiên hà xa đến nỗi ánh sáng từ chúng không bao giờ đến được chỗ chúng ta. Tuy nhiên, thực tại trên Trái Đất liên quan mật thiết với khoảng cách của những thiên hà vô hình đó. Chúng như là một phần của vũ trụ này. Chúng tạo nên một công trình đồ sộ duy nhất tuân theo định luật vật lí giống nhau và đều tạo thành từ các nguyên tử, electron, proton, quark, neutrino giống nhau; thứ tạo nên bạn và tôi. Tuy nhiên, những thuyết vật lí gần đây bao gồm cả lý thuyết dây, cho chúng ta biết rằng có thể có vô số các thiên hà khác được xây dựng bởi các loại hạt khác với những đặc tính tuân theo những quy luật khác. Hầu hết các vũ trụ này đều không có sự sống, chúng có thể xuất hiện và biến mất trong một nano giây. Nhưng nếu liên kết lại thì chúng sẽ tạo nên một đa vũ trụ bao la gồm những vũ trụ có thể tồn tại tới 11 chiều, bao gồm những điều kì diệu vượt quá sức tưởng tưởng của chúng ta. Phiên bản quan trọng của lí thuyết dây dự đoán một đa vũ trụ tạo nên bởi 10 đến 500 vũ trụ. Đó là số 1 theo sau bởi 500 số 0, một con số lớn đến nỗi mà nếu mỗi phân tử chúng tôi quan sát được trong vũ trụ có vũ trụ riêng của nó, và tất cả phân tử trong những vũ trụ đó đều có vũ trụ riêng của nó, lặp lại điều đó thêm hai lần nữa nó là phần rất rất nhỏ bé, như là một phần một nghìn tỉ nghìn tỉ nghìn tỉ nghìn tỉ nghìn tỉ nghìn tỉ nghìn tỉ nghìn tỉ nghìn tỉ nghìn tỉ nghìn tỉ nghìn tỉ nghìn tỉ nghìn tỉ. ( Cười) Nhưng ngay cả con số đó là rất nhỏ so với con số khác: vô tận. Một số nhà vật lí cho rằng không-thời gian trải dài liên tục vô hạn và nó chứa một số lượng vô hạn cái gọi là vũ trụ túi. với tính chất khác nhau. Não của bạn vẫn ổn chứ? Thuyết lượng tử còn thêm vào một điều mới. Không có nghi ngờ gì việc thuyết này đã được chứng minh, nhưng vẫn còn rất khó để hiểu được nó, và một số nhà vật lý nghĩ rằng bạn chỉ có thể hiểu được nó nếu bạn tưởng tượng rằng các vũ trụ song song đó vẫn không ngừng tăng lên, và có nhiều vũ trụ rất giống với cái chúng ta đang sống, và sẽ bao gồm nhiều bản sao của bạn. Trong một vũ trụ, bạn sẽ tốt nghiệp với bằng danh dự kết hôn với người trong mộng, trong vũ trụ khác, cũng chưa chắc. Một số nhà khoa học sẽ nói rằng điều đó thật vô nghĩa. Chỉ có một câu trả lời cho câu hỏi có bao nhiêu vũ trụ; đó chính là một. Duy nhất một vũ trụ. Và một vài triết gia còn tranh luận rằng ngay cả vũ trụ của chúng ta cũng chỉ là một ảo giác. Vì thế, như các bạn đã thấy không có một sự đồng tình nào cho câu hỏi này, một chút cũng không. Tất cả những gì chúng ta biết là một số nào đó giữa không và vô hạn. Tôi đoán chúng ta còn biết một điều khác. Đây là thời điểm khá hay để nghiên cứu về vật lý. Chúng ta có thể đang trải qua những biến chuyển lớn nhất về kiến thức mà nhân loại đã từng chứng kiến. (Âm nhạc) Tại sao ta không thể thấy dấu hiệu của sự sống ngoài đó? Ở nơi nào đó trong vũ trụ rộng lớn kia chắc chắn phải phải có vô số hành tinh khác tồn tại sự sống. Vậy tại sao ta lại không nhìn thấy gì cả? Đây là câu hỏi nổi tiếng của Enrico Fermi năm 1950: Mọi người đang ở đâu? Thuyết âm mưu cho rằng vật thể bay (UFO) ghé Trái Đất thường xuyên. chỉ là các báo cáo đang bị che giấu, nhưng thật ra, chúng không thuyết phục cho lắm. Nhưng đó thực sự là một bí ẩn. Trong vài năm qua, Đài thiên văn Kepler tìm thấy hàng trăm hành tinh quanh những ngôi sao gần đây. Nếu suy diễn từ những dữ liệu đó, có vẻ như có đến nửa nghìn tỷ hành tinh chỉ trong thiên hà chúng ta. Nếu một trong số 10,000 hành tinh này có điều kiện để duy trì sự sống, thì có đến 50 triệu hành tinh có thể tồn tại sự sống tại Ngân Hà này. Và đây là điều khó hiểu: Trái đất chưa hình thành cho đến khoảng chín tỷ năm sau vụ nổ Big Bang. Vô số các hành tinh khác trong thiên hà đã hình thành từ trước đó, và mở ra cơ hội cho sự sống tồn tại hàng tỷ, hoặc chắc chắn hàng triệu năm sớm hơn so với sự sống trên Trái đất. Nếu chỉ một vài trong số đó nảy sinh sự sống có trí tuệ và bắt đầu phát minh ra các loại công nghệ, những công nghệ này đã có hàng triệu năm để phát triển về tiềm năng và độ phức tạp. Trên trái đất, chúng ta đã thấy công nghệ phát triển nhanh chóng như thế nào chỉ trong vòng 100 năm. Trong hàng triệu năm, một nền văn minh tiên tiến ngoài hành tinh có thể đã dễ dàng phát triển ra khắp thiên hà, có lẽ đã tạo ra được một vật thể khổng lồ để thu năng lượng hay là một hạm đội phi thuyền chiến đấu hoặc các công trình nghệ thuật đồ sộ che lấp bầu trời. Ít nhất, bạn nghĩ họ sẽ cho thấy sự hiện diện của mình, cố tình hoặc vô ý, thông qua các tín hiệu điện từ loại này hay loại khác. Nhưng chúng ta chưa thấy bằng chứng nào thuyết phục. Tại sao vậy? Có rất nhiều câu trả lời khả thi, một số khá mơ hồ. Có lẽ chỉ có duy nhất một nền văn minh cực kì tiên tiến đã thống trị thiên hà này và đã hạn chế nghiêm ngặt sự truyền tải sóng vô tuyến bởi nó hoang tưởng về khả năng có đối thủ cạnh tranh. Họ chỉ ngồi đó sẵn sàng để xoá sạch những mối đe doạ đối với họ. Hoặc họ chưa phát triển đến mức đó, hoặc có lẽ là sự tiến hóa của họ về sự trí tuệ có khả năng tạo ra công nghệ vượt bậc hiếm hơn chúng ta nghĩ. Sau cùng, nó chỉ xảy ra một lần trên Trái đất trong bốn tỷ năm. Điều đó là vô cùng may mắn. Có thể chúng ta là nền văn minh tiên tiến đầu tiên trong thiên hà này. Hoặc, sự văn minh luôn tiềm ẩn những hạt giống tự hủy diệt thông qua việc không có khả năng kiểm soát công nghệ mà nó tạo ra. Nhưng có rất nhiều câu trả lời triển vọng khác. Đầu tiên, chúng ta chưa tìm kiếm quá sâu, và chúng ta chưa đầu tư nhiều tiền của vào nó. Chỉ có một phần rất nhỏ những ngôi sao trong thiên hà này được chúng ta quan sát kỹ để tìm những tín hiệu khả thi. Và có lẽ chúng ta chưa tìm kiếm đúng cách. Có thể khi các nền văn minh phát triển, họ nhanh chóng khám phá ra các công nghệ liên lạc phức tạp và hữu ích hơn sóng điện từ. Có thể tất cả mọi hoạt động diễn ra trong một vật thể đen bí ẩn mới được khám phá, hay là năng lượng đen, loại năng lượng tạo ra hầu hết khối lượng vũ trụ. Hoặc có thể chúng ta đã tìm kiếm trên một quy mô sai. Có lẽ rằng các nền văn minh phát triển nhận ra rằng sự sống cuối cùng chỉ là một mớ hỗn tạp những thông tin phối hợp với nhau một cách hài hòa, và nó hoạt động hiệu quả hơn trên quy mô nhỏ. Như trên Trái Đất, hệ thống phát thanh đồ sộ đã thu nhỏ thành chiếc iPod tí hon, xinh đẹp, có lẽ bản thân sự sống trí tuệ, để giảm bớt tác động của nó lên môi trường, đã tự thu nhỏ bản thân đến mức vi mô. Hệ Mặt Trời có thể chứa đầy sinh vật ngoài hành tinh, chỉ có điều ta không thấy họ. Ngay cả các ý tưởng trong đầu chúng ta cũng là một dạng sự sống ngoài hành tinh. Đó là một suy nghĩ khá điên rồ. Những người ngoài hành tinh bắt tôi nói vậy. Nhưng thật thú vị khi các ý tưởng có một vòng đời riêng của chúng và chúng còn vượt xa hơn những người nghĩ ra chúng. Có khi sự sống sinh học chỉ là một giai đoạn. Trong vòng 15 năm tới, chúng ta có thể bắt đầu tìm thấy những dữ liệu quang phổ từ những hành tinh tiềm năng lân cận. và nhận ra sức sống tràn trề của chúng. Trong khi đó, SETI, Cuộc Tìm Kiếm Trí Tuệ Ngoài Hành Tinh, phát hành dữ liệu của họ với công chúng để cho hàng triệu nhà khoa học, có thể cả các bạn nữa, có thể dùng sức mạnh của đám đông để tham gia cuộc tìm kiếm này Ngay tại Trái Đất này, những thí nghiệm tuyệt vời được thực hiện để cố gắng tạo ra sự sống từ sơ khai, cuộc sống khởi nguồn từ những thứ khác với dạng DNA mà chúng ta biết. Tất cả những thứ này giúp chúng ta hiểu liệu vũ trụ có tràn đầy sự sống không hay thật ra chỉ có mỗi chúng ta. Dù câu trả lời là gì đi nữa thì chúng cũng rất đáng ngạc nhiên, bởi vì ngay cả khi chỉ có chúng ta, việc chúng ta suy nghĩ và mơ mộng và trả lời những câu hỏi kia có thể trở thành một trong những sự thật quan trọng nhất về vụ trụ. Và tôi có thêm một thông tin tốt lành nữa cho các bạn. Cuộc truy tìm kiến thức và hiểu biết không bao giờ nhàm chán Nó hoàn toàn ngược lại. Bạn biết càng nhiều, bạn càng thấy thế giới thật kỳ diệu. Và chính những khả năng điên rồ, những câu hỏi không có lời giải đáp, là những thứ kéo ta vươn lên. Cho nên hãy luôn tò mò.