Whoa, dude.
Guau, miren esas ecuaciones asesinas. Que dulce.
(Laughter)
Check out those killer equations. Sweet. Actually, for the next 18 minutes I'm going to do the best I can to describe the beauty of particle physics without equations. It turns out there's a lot we can learn from coral. A coral is a very beautiful and unusual animal. Each coral head consists of thousands of individual polyps. These polyps are continually budding and branching into genetically identical neighbors. If we imagine this to be a hyperintelligent coral, we can single out an individual and ask him a reasonable question. We can ask how exactly he got to be in this particular location compared to his neighbors -- if it was just chance, or destiny, or what?
En realidad, durante los siguientes 18 minutos voy a hacer lo mejor posible para describir la belleza de la física de partículas sin usar ecuaciones. Resulta que podemos aprender mucho del coral El coral es un animal muy hermoso e inusual. Cada cabeza de un coral consiste en miles de pólipos individuales. Estos pólipos están continuamente brotando y ramificándose en vecinos genéticamente idénticos. Si imaginamos que éste es un coral hiper-inteligente, podemos separar un individuo y hacerle una pregunta razonable. Podemos preguntarle cómo fue exactamente que llegó a esta ubicación particular comparada con sus vecinos - - si fue sólo suerte, el destino, ¿o qué?
Now, after admonishing us for turning the temperature up too high, he would tell us that our question was completely stupid. These corals can be kind of mean, you see, and I have surfing scars to prove that. But this polyp would continue and tell us that his neighbors were quite clearly identical copies of him. That he was in all these other locations as well, but experiencing them as separate individuals. For a coral, branching into different copies is the most natural thing in the world.
Ahora, luego de amonestarnos por subir la temperatura demasiado, el nos dirá que nuestra pregunta fue completamente estúpida. Sepan que estos corales pueden ser bastante malvados, y tengo alguna cicatrices de surfeo que lo prueban. Pero este pólipo seguirá diciéndonos que sus vecinos son claramente copias idénticas de sí mismo. Que él también estuvo en todas esas ubicaciones, pero experimentándolas como individuos separados. Para un coral, ramificarse en diferentes copias es la cosa más natural del mundo.
Unlike us, a hyperintelligent coral would be uniquely prepared to understand quantum mechanics. The mathematics of quantum mechanics very accurately describes how our universe works. And it tells us our reality is continually branching into different possibilities, just like a coral. It's a weird thing for us humans to wrap our minds around, since we only ever get to experience one possibility. This quantum weirdness was first described by Erwin Schrödinger and his cat. The cat likes this version better.
A diferencia de nosotros, un coral hiper-inteligente estaría perfectamente preparado para entender la mecánica cuántica. Las matemáticas de la mecánica cuántica describen de forma muy precisa cómo funciona nuestro universo. Y nos dicen que nuestra realidad está continuamente derivándose en diferentes posibilidades, igual que un coral. Es algo complicado para que nuestra mente humana comprenda, ya que solo tenemos la oportunidad de experimentar una posibilidad. La rareza cuántica fue descritpta por primera vez por Erwin Schrödinger y su gato. Al gato le gusta más esta versión.
(Laughter)
(Risas)
In this setup, Schrödinger is in a box with a radioactive sample that, by the laws of quantum mechanics, branches into a state in which it is radiated and a state in which it is not.
En esta versión, Schrödinger se encuentra en una caja con una muestra radioactiva que, por leyes de mecánica cuántica, se ramifica en un estado en el cual irradia y otro estado en el que no.
(Laughter)
(Risas)
In the branch in which the sample radiates, it sets off a trigger that releases poison and Schrödinger is dead. But in the other branch of reality, he remains alive. These realities are experienced separately by each individual. As far as either can tell, the other one doesn't exist.
En la rama en el cual la muestra irradia, dispara un detonador que libera un veneno y mata a Schrödinger. Pero en la otra rama de la realidad, él sigue vivo. Estas realidades son experimentadas separadamente, por cada individuo. En lo que respecta a cada uno, el otro no existe.
This seems weird to us, because each of us only experiences an individual existence, and we don't get to see other branches. It's as if each of us, like Schrödinger here, are a kind of coral branching into different possibilities. The mathematics of quantum mechanics tells us this is how the world works at tiny scales. It can be summed up in a single sentence: Everything that can happen, does. That's quantum mechanics. But this does not mean everything happens. The rest of physics is about describing what can happen and what can't. What physics tells us is that everything comes down to geometry and the interactions of elementary particles. And things can happen only if these interactions are perfectly balanced.
Esto nos parece raro, porque cada uno de nosotros solo experimenta una existencia individual, y no podemos ver otras ramas. Es como si cada uno de nosotros, al igual que Schrödinger, fuéramos un tipo de coral ramificándonos en diferentes posibilidades. Las matemáticas de la mecánica cuántica nos dicen que así es como funciona el mundo a pequeñas escalas. Se puede resumir en la siguiente oración: Todo lo que puede suceder, sucede. Eso es la mecánica cuántica. Pero esto no significa que todo sucede. El resto de la física intenta describir qué puede ocurrir y qué no. La física nos dice que todo se reduce a la geometría y a las interacciones de partículas elementales. Y las cosas pueden ocurrir sólo si estas interacciones están perfectamente equilibradas.
Now I'll go ahead and describe how we know about these particles, what they are and how this balance works. In this machine, a beam of protons and antiprotons are accelerated to near the speed of light and brought together in a collision, producing a burst of pure energy. This energy is immediately converted into a spray of subatomic particles, with detectors and computers used to figure out their properties. This enormous machine -- the Large Hadron Collider at CERN in Geneva -- has a circumference of 17 miles and, when it's operating, draws five times as much power as the city of Monterey. We can't predict specifically what particles will be produced in any individual collision. Quantum mechanics tells us all possibilities are realized. But physics does tell us what particles can be produced. These particles must have just as much mass and energy as is carried in by the proton and antiproton. Any particles more massive than this energy limit aren't produced, and remain invisible to us. This is why this new particle accelerator is so exciting. It's going to push this energy limit seven times beyond what's ever been done before, so we're going to get to see some new particles very soon.
Ahora continuaré describiendo cómo sabemos acerca de estas partículas, qué son, y cómo funciona este equilibrio. En esta máquina, un rayo de protones y anti-protones es acelerado a velocidades muy cercanas a la de la luz y acercados hasta colisionarlos, produciendo un rayo de energía pura. La energía se convierte inmediatamente en una ráfaga de partículas semi-atómicas, con detectores y computadoras usadas para descubrir sus propiedades. Esta máquina enorme, el Gran Colisionador de Hadrones ubicado en el CERN, en Ginebra tiene una circunferencia de 17 millas (27 km) y, cuando está en funcionamiento, consume cinco veces la misma potencia que consume la ciudad de Monterrey. No podemos predecir específicamente qué particulas se producirán en cada colisión individual. La mecánica cuántica nos dice que todas las posibilidades suceden. Pero la física sí nos dice qué partículas se pueden producir. Estas partículas deben tener la misma masa y energía como la que es llevada por el protón y anti-protón. Cualquier partícula con más masa que este límite de energía no es producida, y por lo tanto no la podemos ver. Es por esto que el nuevo acelerador de partículas es tan emocionante. Va a impulsar este límite de energía siete veces más de lo que jamás se haya hecho antes, por lo que esperamos ver nuevas partículas, muy pronto.
But before talking about what we might see, let me describe the particles we already know of. There's a whole zoo of subatomic particles. Most of us are familiar with electrons. A lot of people in this room make a good living pushing them around.
Pero antes de hablar sobre lo que esperamos ver permítanme describir las partículas que ya conocemos. Hay un zoológico entero de partículas subatómicas. La mayoría de nosotros está familiarizado con los electrones. Un montón de gente en esta sala se gana la vida jugando con ellos.
(Laughter)
(Risas)
But the electron also has a neutral partner called the neutrino, with no electric charge and a very tiny mass. In contrast, the up and down quarks have very large masses, and combine in threes to make the protons and neutrons inside atoms. All of these matter particles come in left- and right-handed varieties, and have antiparticle partners that carry opposite charges. These familiar particles also have less familiar second and third generations, which have the same charges as the first but have much higher masses. These matter particles all interact with the various force particles. The electromagnetic force interacts with electrically charged matter via particles called photons. There is also a very weak force called, rather unimaginatively, the weak force ...
Pero el electrón también tiene un compañero neutro llamado neutrino, carente de carga eléctrica, y con una diminuta masa. En contraste, los quarks arriba-y-abajo tienen masas muy grandes, y se combinan en tríos para hacer los protones y neutrones dentro de los átomos. Todas estas partículas de masa vienen en variantes zurdas y diestras, y tienen compañeras anti-partículas con cargas opuestas. Esta partículas conocidas también tienen, menos conocidas, segundas y terceras generaciones, con las mismas cargas pero masas mucho mayores. Todas estas partículas de masa interactúan con las partículas de fuerza. La fuera electromagnética interactúa con materia cargada eléctricamente a través de partículas llamadas fotones. También existe una fuerza débil llamada, no muy originalmente, la fuerza débil que interactúa
(Laughter)
that interacts only with left-handed matter. The strong force acts between quarks which carry a different kind of charge, called color charge, and come in three different varieties: red, green and blue. You can blame Murray Gell-Mann for these names -- they're his fault. Finally, there's the force of gravity, which interacts with matter via its mass and spin.
sólo con materia zurda. La fuerza fuerte actúa entre quarks que transportan un diferente tipo de carga, llamada carga de color, y vienen en tres diferentes tipos: rojo, verde y azul. Pueden culpar Murray Gell-Mann por estos nombres - son su culpa. Finalmente, existe la fuerza de la gravedad, que interactúa entre materia a través de su masa y spin.
The most important thing to understand here is that there's a different kind of charge associated with each of these forces. These four different forces interact with matter according to the corresponding charges that each particle has. A particle that hasn't been seen yet, but we're pretty sure exists, is the Higgs particle, which gives masses to all these other particles. The main purpose of the Large Hadron Collider is to see this Higgs particle, and we're almost certain it will. But the greatest mystery is what else we might see. And I'm going to show you one beautiful possibility towards the end of this talk.
Lo más importante para entender aquí es que existe un tipo diferente de carga asociada a cada una de estas fuerzas. Estas cuatro fuerzas diferentes interactúan con materia de acuerdo a las cargas correspondientes de cada partícula. Una partícula que aún no ha sido vista, pero que estamos casi seguros que existe es la partícula de Higgs que le da masa a todas estas otras partículas. El objetivo principal del Gran Colisionador de Hadrones es poder observar esta partícula de Higgs, y estamos casi seguros que lo conseguirá. Pero el mayor misterio es qué más podríamos ver. Y les voy a mostrar una bella posibilidad hacia el final de esta charla.
Now, if we count up all these different particles using their various spins and charges, there are 226. That's a lot of particles to keep track of. And it seems strange that nature would have so many elementary particles. But if we plot them out according to their charges, some beautiful patterns emerge. The most familiar charge is electric charge. Electrons have an electric charge, a negative one, and quarks have electric charges in thirds. So when two up quarks and a down quark are combined to make a proton, it has a total electric charge of plus one. These particles also have antiparticles, which have opposite charges. Now, it turns out the electric charge is actually a combination of two other charges: hypercharge and weak charge. If we spread out the hypercharge and weak charge and plot the charges of particles in this two-dimensional charge space, the electric charge is where these particles sit along the vertical direction. The electromagnetic and weak forces interact with matter according to their hypercharge and weak charge, which make this pattern. This is called the unified electroweak model, and it was put together back in 1967.
Ahora, si contamos todas estas diferentes partículas usando sus diferente spins y cargas, existen 226. Son un montón de partículas para seguirles el rastro. Y resulta extraño que la naturaleza tuviera tantas partículas elementales. Pero si las graficamos de acuerdo a sus cargas, algunos bellos patrones emergen. La carga más conocida es la carga eléctrica. Los electrones tienen una carga eléctrica, negativa, y los quarks tienen cargas eléctricas en tercios. Así que cuando dos quarks arriba y un quark abajo son combinados para hacer un protón, tiene una carga eléctrica total de más uno. Las partículas también tienen anti-partículas con cargas opuestas. Ahora, resulta que las cargas eléctricas en realidad tienen una combinación de otras dos cargas: hiper-carga y carga débil. Si separamos la hiper-carga y la carga débil y graficamos las cargas de las partículas en este espacio bi-dimensional de cargas, la carga eléctrica es donde las partículas se apoyan a lo largo de la dirección vertical. Las fuerzas electromagnética y débil interactúan con la materia de acuerdo a su hiper-carga y carga débil, lo cual genera este patrón. Esto es llamado el Modelo Electro-débil Unificado, y fue confeccionado en 1967.
The reason most of us are only familiar with electric charge and not both of these is because of the Higgs particle. The Higgs, over here on the left, has a large mass and breaks the symmetry of this electroweak pattern. It makes the weak force very weak by giving the weak particles a large mass. Since this massive Higgs sits along the horizontal direction in this diagram, the photons of electromagnetism remain massless and interact with electric charge along the vertical direction in this charge space. So the electromagnetic and weak forces are described by this pattern of particle charges in two-dimensional space. We can include the strong force by spreading out its two charge directions and plotting the charges of the force particles in quarks along these directions. The charges of all known particles can be plotted in a four-dimensional charge space, and projected down to two dimensions like this so we can see them.
La razón por la cual la mayoría de nosotros sólo conocemos la carga eléctrica y no éstas dos, es debido a la partícula de Higgs. La partícula de Higgs, aquí a la izquierda, tiene una gran masa y rompe la simetría del patrón electro-débil. Hace a la fuerza débil, muy débil dándole a las partículas débiles una gran masa. Como esta partícula Higgs masiva se apoya sobre la dirección horizontal en este diagrama, los protones del electromagnetismo se mantienen sin masa e interactúan con la carga eléctrica sobre la dirección vertical en este espacio de cargas. Así que la fuerzas electromagnéticas y débil son descriptas por este patrón de carga de partículas en un espacio bi-dimensional. Podemos incluir la fuerza fuerte separando las dos direcciones de carga y graficando las cargas de las partículas de fuerza en quarks sobre estas direcciones. Las cargas de todas las partículas conocidas puede ser graficadas en un espacio cuatri-dimensional de cargas, y proyectado hacia abajo sobre dos dimensiones como éstas para que podamos verlas.
Whenever particles interact, nature keeps things in a perfect balance along all four of these charge directions. If a particle and an antiparticle collide, it creates a burst of energy and a total charge of zero in all four charge directions. At this point, anything can be created as long as it has the same energy and maintains a total charge of zero. For example, this weak force particle and its antiparticle can be created in a collision. In further interactions, the charges must always balance. One of the weak particles could decay into an electron and an antineutrino, and these three still add to zero total charge. Nature always keeps a perfect balance. So these patterns of charges are not just pretty. They tell us what interactions are allowed to happen. And we can rotate this charge space in four dimensions to get a better look at the strong interaction, which has this nice hexagonal symmetry. In a strong interaction, a strong force particle, such as this one, interacts with a colored quark, such as this green one, to give a quark with a different color charge -- this red one. And strong interactions are happening millions of times each second in every atom of our bodies, holding the atomic nuclei together.
Cuando las partículas interactúan, la naturaleza mantiene las cosas en perfecto balance a través de estas cuatro direcciones de carga. Si una partícula y anti-partícula colisiona, crea un ráfaga de energía y una carga total de cero en las cuatro direcciones de carga. En este punto, cualquier cosa puede ser creada mientras tenga la misma energía y mantenga una carga total de cero. Por ejemplo, esta partícula de fuerza débil y su anti-partícula pueden ser creadas en una colisión. En sucesivas interacciones, las cargas deben mantenerse balanceadas. Una de las partículas débiles puede decaer en un electrón y un anti-neutrino, y estas tres aún mantienen una carga total de cero. La naturaleza siempre mantiene un equilibrio perfecto. Por lo tanto, estos patrones de carga no son sólo lindos. Nos dicen qué interacciones son válidas y pueden ocurrir. Y podemos rotar este espacio de cargas en cuatro dimensiones para tener una mejor visión de la interacción fuerte, que tiene esta linda simetría hexagonal. En una interacción fuerte, una partícula fuerte, como ésta, interactúa con un quark de color, como este verde, para dar un quark de diferente color - este rojo. Y las interacciones fuertes están ocurriendo millones de veces cada segundo, en cada átomo de nuestro cuerpos, manteniendo junto el núcleo del átomo.
But these four charges corresponding to three forces are not the end of the story. We can also include two more charges corresponding to the gravitational force. When we include these, each matter particle has two different spin charges, spin-up and spin-down. So they all split and give a nice pattern in six-dimensional charge space. We can rotate this pattern in six dimensions and see that it's quite pretty. Right now, this pattern matches our best current knowledge of how nature is built at the tiny scales of these elementary particles. This is what we know for certain. Some of these particles are at the very limit of what we've been able to reach with experiments. From this pattern we already know the particle physics of these tiny scales -- the way the universe works at these tiny scales is very beautiful.
Pero estas cuatro cargas, correspondientes a tres fuerzas no son el fin de la historia. Podemos incluir también dos cargas más correspondientes a la fuerza gravitatoria. Cuando incluimos éstas, cada partícula de masa tiene dos spin diferentes, spin-arriba y spin-abajo. Asi que todos se separan, y dan un lindo patrón en un espacio de cargas de seis dimensiones. Podemos rotar este patrón en seis dimensiones, y ver que es bastante lindo. Actualmente, este patrón coincide con nuestro mejor conocimiento sobre cómo está construida la naturaleza a escalas pequeñas a partir de estas partículas elementales. Esto es lo que sabemos con certeza. Algunas de estas partículas están bien al límite de lo que hemos podido alcanzar con experimentos. A parti de este patrón, ya sabemos la física de las partículas de estas pequeñas escalas. La forma en que funciona el universo a estas escalas es muy bello.
But now I'm going to discuss some new and old ideas about things we don't know yet. We want to expand this pattern using mathematics alone, and see if we can get our hands on the whole enchilada. We want to find all the particles and forces that make a complete picture of our universe. And we want to use this picture to predict new particles that we'll see when experiments reach higher energies.
Pero ahora voy a discutir algunas nuevas y viejas ideas sobre cosas que aún no conocemos. Queremos expandir este patrón usando únicamente matemáticas, y ver si podemos vislumbrar el panorama completo. Queremos encontrar todas las partículas y fuerzas que componen la imagen del universo. Y queremos usar esta imagen para predecir nuevas partículas que veremos cuando los experimentos alcancen energías aún mayores.
So there's an old idea in particle physics that this known pattern of charges, which is not very symmetric, could emerge from a more perfect pattern that gets broken -- similar to how the Higgs particle breaks the electroweak pattern to give electromagnetism. In order to do this, we need to introduce new forces with new charge directions. When we introduce a new direction, we get to guess what charges the particles have along this direction, and then we can rotate it in with the others. If we guess wisely, we can construct the standard charges in six charge dimensions as a broken symmetry of this more perfect pattern in seven charge dimensions.
Entonces, existe una vieja idea en la física de partículas de que este patrón de cargas conocido, que no es muy simétrico, podría emerger a partir de un patrón más perfecto que se rompe, así como la partícula de Higgs desarma el patrón electro-débil para dar origen al electromagnetismo. Para lograr esto, debemos introducir nuevas fuerzas con nuevas direcciones de carga. Cuando introducimos una nueva dirección, debemos advinar qué cargas tienen las partículas a lo largo de esta dirección, y luego podemos rotarla junto con las otras. Si adivinamos sabiamente, podemos construir las cargas estándar en seis dimensiones de carga como una simetría parcial de este patrón más perfecto en siete dimensiones de carga.
This particular choice corresponds to a grand unified theory introduced by Pati and Salam in 1973. When we look at this new unified pattern, we can see a couple of gaps where particles seem to be missing. This is the way theories of unification work. A physicist looks for larger, more symmetric patterns that include the established pattern as a subset. The larger pattern allows us to predict the existence of particles that have never been seen. This unification model predicts the existence of these two new force particles, which should act a lot like the weak force, only weaker.
Esta elección particular corresponde a una gran teoría unificada presentada por Pati y Salam en 1973. Cuando vemos este nuevo patrón unificado, podemos ver algunos agujeros donde parecen faltar partículas. Así funcionan las teorías unificadas. Un físico busca patrones más grande y simétricos que incluyan el patrón ya establecido como subconjunto. El patrón mayor nos permite predecir la existencia de particular que nunca han sido vistas. Este modelo de unificación predice la existencia de estas dos nueva partículas de fuerza, quede deberían actuar muy similar a la fuerza débil, solo que más débiles.
Now, we can rotate this set of charges in seven dimensions and consider an odd fact about the matter particles: the second and third generations of matter have exactly the same charges in six-dimensional charge space as the first generation. These particles are not uniquely identified by their six charges. They sit on top of one another in the standard charge space. However, if we work in eight-dimensional charge space, then we can assign unique new charges to each particle. Then we can spin these in eight dimensions and see what the whole pattern looks like. Here we can see the second and third generations of matter now, related to the first generation by a symmetry called "triality."
Ahora podemos rotar este conjunto de cargas en siete dimensiones y considerar un curioso hecho sobre las partículas de masa: las segunda y tercera generación de materia tienen exactamente las mismas cargas en el espacio hexa-dimensional de cargas que la primera generación. Estas partículas no son identificadas únicamente por sus seis cargas. Se apoyan cada una arriba da la otra en el espacio de carga estándar. Sin embargo, si trabajamos en un espacio de carga octa-dimensional, entonces podemos asignar cargas únicas a cada partícula. Luego podemos girar éstas en ocho dimensiones, y ver cómo luce el patrón completo. Aquí podemos ver la segunda y tercera generación de materia, que ahora se relaciona con la primera generación a través de una simetría llamada "trialidad".
This particular pattern of charges in eight dimensions is actually part of the most beautiful geometric structure in mathematics. It's a pattern of the largest exceptional Lie group, E8. This Lie group is a smooth, curved shape with 248 dimensions. Each point in this pattern corresponds to a symmetry of this very complex and beautiful shape. One small part of this E8 shape can be used to describe the curved space-time of Einstein's general relativity, explaining gravity. Together with quantum mechanics, the geometry of this shape could describe everything about how the universe works at the tiniest scales. The pattern of this shape living in eight-dimensional charge space is exquisitely beautiful, and it summarizes thousands of possible interactions between these elementary particles, each of which is just a facet of this complicated shape.
Este patrón particular de cargas en ocho dimensiones en realidad forma parte de la estructura geométrica más bella de las matemáticas. Es un patrón del grupo Lie excepcional más grande: E8. Este grupo Lie es una figura suave, curvada con 248 dimensiones. Cada punto de este patrón corresponde a una simetría sobre esta forma bella y compleja. One pequeña parte de esta figura E8 puede ser usada para describir el espacio curvo de la teoría general de la relatividad de Einstein que explica la gravedad. Junto con la física cuántica, la geometría de esta figura podría describir todo sobre el funcionamiento del universo a sus más pequeñas escalas. Y el patrón de esta figura viviendo en un espacio de carga octa-dimensional es exquisitamente bello, y resume miles de posibles interacciones entre estas partículas elementales, cada una de las cuales es simplemente una faceta de esta complicada figura.
As we spin it, we can see many of the other intricate patterns contained in this one. And with a particular rotation, we can look down through this pattern in eight dimensions along a symmetry axis and see all the particles at once. It's a very beautiful object, and as with any unification, we can see some holes where new particles are required by this pattern. There are 20 gaps where new particles should be, two of which have been filled by the Pati-Salam particles. From their location in this pattern, we know that these new particles should be scalar fields like the Higgs particle, but have color charge and interact with the strong force. Filling in these new particles completes this pattern, giving us the full E8.
A medida que lo giramos, podemos ver varios de los otros patrones intrincados contenidos en éste. Y con una rotación particular, podemos observar a través de este patrón en ocho dimensiones a lo largo del eje de simetría y ver todas las particular de una. Es un objeto muy hermoso, y como en cualquier unificación, podemos ver algunos huecos donde nuevas partículas son necesarias para completar este patrón. Hay 20 huecos donde las nuevas partículas deberían estar, dos de los cuales han sido llenados por las de Pati y Salam. Por su ubicación en este patrón, sabemos que estas nuevas partículas deberían ser campos escalares como la partícula de Higgs, pero tener carga de color e interactuar con la fuerza fuerte. Agregar estas nuevas partículas completa este patrón, dándonos el completo E8.
This E8 pattern has very deep mathematical roots. It's considered by many to be the most beautiful structure in mathematics. It's a fantastic prospect that this object of great mathematical beauty could describe the truth of particle interactions at the smallest scales imaginable. And this idea that nature is described by mathematics is not at all new. In 1623, Galileo wrote this: "Nature's grand book, which stands continually open to our gaze, is written in the language of mathematics. Its characters are triangles, circles and other geometrical figures, without which it is humanly impossible to understand a single word of it; without these, one is wandering around in a dark labyrinth."
Este patrón E8 tiene raíces matemáticas muy profundas. Para muchos, es considerado la estructura más hermosa de las matemáticas. Es una perspectiva fantástica que este objeto de gran belleza matemática pudiese describir la verdad sobre la interacción de partículas a las menores escalas imaginables. Y esta idea de que la naturaleza es descripta por matemáticas no es para nada nueva. En 1623, Galileo escribió esto: "El gran libro de la naturaleza, continúamente abierto a nuestra contemplación, está escrito en el lenguaje de las matemáticas Sus personajes son triángulos, círculos y otras figuras geométricas, sin las cuales es humanamente imposible entender una sola palabra del mismo; sin éstas, uno vaga en círculos sobre un oscuro laberinto"
I believe this to be true, and I've tried to follow Galileo's guidance in describing the mathematics of particle physics using only triangles, circles and other geometrical figures. Of course, when other physicists and I actually work on this stuff, the mathematics can resemble a dark labyrinth. But it's reassuring that at the heart of this mathematics is pure, beautiful geometry. Joined with quantum mechanics, this mathematics describes our universe as a growing E8 coral, with particles interacting at every location in all possible ways according to a beautiful pattern. And as more of the pattern comes into view using new machines like the Large Hadron Collider, we may be able to see whether nature uses this E8 pattern or a different one.
Creo firmemente que esto es cierto, y he intentado seguir la guía de Galileo describiendo las matemáticas de la física de partículas usando sólo triángulos, círculos y otra figuras geométricas. Obviamente, cuando otro físicos y yo realmente trabajamos en esto, las matemáticas involucradas pueden asemejarse a un oscuro laberinto. Pero es tranquilizador pensar que el corazón de estas matemáticas es pura y hermosa geometría. Junto con la mecánica cuántica, esta matemática describe nuestro universo como un coral E8 en crecimiento, con partículas interactuando en todas las ubicaciones, de todas las formas posibles de acuerdo a un hermoso patrón. Y a medida que más partes del patrón salen a la vistas con nuevas máquinas como el Gran Colisionador de Hadrones, posiblemente seamos capaces de ver si la naturaleza usa este patrón E8 o uno diferente.
This process of discovery is a wonderful adventure to be involved in. If the LHC finds particles that fit this E8 pattern, that will be very, very cool. If the LHC finds new particles, but they don't fit this pattern -- well, that will be very interesting, but bad for this E8 theory. And, of course, bad for me personally.
Este proceso de descubrimiento es una aventura maravillosa en la que estar involucrado. Si el GCH encuentra partículas que encajen en este patrón E8 eso va a estar muy, muy bueno. Si el GHC encuentra nuevas partículas, pero éstas no encajan en este patrón - bueno, eso va a estar muy interesante, pero será malo para esta teoría E8. Y, por supuesto, malo para mi personalmente.
(Laughter)
(Risas)
Now, how bad would that be? Well, pretty bad.
Ahora, ¿qué tan malo podría ser eso? Bueno, muy malo.
(Laughter)
(Risas)
But predicting how nature works is a very risky game. This theory and others like it are long shots. One does a lot of hard work knowing that most of these ideas probably won't end up being true about nature. That's what doing theoretical physics is like: there are a lot of wipeouts. In this regard, new physics theories are a lot like start-up companies. As with any large investment, it can be emotionally difficult to abandon a line of research when it isn't working out. But in science, if something isn't working, you have to toss it out and try something else.
Pero predecir cómo funciona la naturaleza es un juego muy riesgoso. Esta teoría y otras similares son a largo plazo. Uno realiza un montón de trabajo duro sabiendo que muchas de estas ideas probablemente terminen no reflejando la verdad de la naturaleza. Así es el trabajo trabajo en física teórica: hay un montón de extinciones. En este sentido, las nuevas teorías físicas son muy similares a las empresas start-up Como cualquier gran inversión, puede ser difícil emocionalmente tener que abandonar una línea de investigación cuando no está funcionando. Pero en la ciencia, si algo no funciona, tiene que tirarlo y probar algo diferente.
Now, the only way to maintain sanity and achieve happiness in the midst of this uncertainty is to keep balance and perspective in life. I've tried the best I can to live a balanced life.
Ahora, la única forma de mantener la cordura y obtener la felicidad en el medio de esta incertidumbre es mantener un balance y perspectiva en la vida. Ahora, yo he intentado lo mejor posible vivir una vida equilibrada.
(Laughter)
(Risas)
I try to balance my life equally between physics, love and surfing -- my own three charge directions.
Yo intento balancear mi vida equitativamente entre la física, el amor y el surf, mis propias tres direcciones de carga.
(Laughter)
(Risas)
This way, even if the physics I work on comes to nothing, I still know I've lived a good life. And I try to live in beautiful places. For most of the past ten years I've lived on the island of Maui, a very beautiful place. Now, it's one of the greatest mysteries in the universe to my parents how I managed to survive all that time without engaging in anything resembling full-time employment.
De esta forma, incluso si la física en la que trabajo termina en nada, aún se que he vivido una buen vida. E intento vivir en lugares hermosos. La mayor parte de los últimos diez años he vivido en la isla de Maui, un lugar muy hermoso. Ahora, uno de los grandes misterios del universo para mis padres es como he conseguido sobrevivir todo ese tiempo sin involucrarme en nada relacionado con empleo tiempo completo.
(Laughter)
(Risas)
I'm going to let you in on that secret. This was a view from my home office on Maui. And this is another, and another. And you may have noticed that these beautiful views are similar, but in slightly different places. That's because this used to be my home and office on Maui.
Les voy a compartir mi secreto. Esta era una vista de mi oficina casera en Maui. Y ésta, y ésta. Y pueden haber notado que estas hermosas vistas son similares, pero en ubicaciones ligeramente diferentes. Eso es porque este solía ser mi casa y oficina en Maui.
(Laughter)
(Risas)
I've chosen a very unusual life. But not worrying about rent allowed me to spend my time doing what I love. Living a nomadic existence has been hard at times, but it's allowed me to live in beautiful places and keep a balance in my life that I've been happy with. It allows me to spend a lot of my time hanging out with hyperintelligent coral. But I also greatly enjoy the company of hyperintelligent people. So I'm very happy to have been invited here to TED.
He escogido una vida muy inusual. Pero el no preocuparme de la renta me ha permitido gastar mi tiempo haciendo lo que amo. Vivir una vida nómade ha sido duro por momentos, pero me ha permitido vivir en lugares hermosos y mantener un balance en mi vida que me ha hecho feliz. Me permite pasar un montón de tiempo con coral hiper-inteligente. Pero también disfruto mucho de la compañía de personas hiper-inteligentes. Por lo que estoy muy feliz de haber sido invitado hoy aquí.
Thank you very much.
Muchas gracias.
(Applause)
(Aplausos)
Chris Anderson: Stay here one second.
(Applause)
I probably understood two percent of that, but I still absolutely loved it. So I'm going to sound dumb. Your theory of everything --
Chirs Anderson: Probablemente entendí dos por-ciento de eso, pero aún así me encantó. Así que voy a sonar un poco tonto. Tu Teoría del Todo --
Garrett Lisi: I'm used to coral.
Garret Lisi: Estoy acostumbrado al coral.
CA: That's right. The reason it's got a few people at least excited is because, if you're right, it brings gravity and quantum theory together. So are you saying that we should think of the universe, at its heart -- that the smallest things that there are, are somehow an E8 object of possibility? I mean, is there a scale to it, at the smallest scale, or ...?
CA: Correcto, la razón por la cual atrajo la atención de alguna gente es porque, si estás en lo cierto, permitirá unificar la gravedad y la teoría cuántica. Entonces ¿dices que deberíamos pensar en el universo en su corazón, que las cosas más pequeñas que existen son de alguna forma un objeto E8 de posibildades? Quiero decir, existe alguna escala sobre eso, en la más pequeña escala,
GL: Well, right now the pattern I showed you that corresponds to what we know about elementary particle physics -- that already corresponds to a very beautiful shape. And that's the one that I said we knew for certain. And that shape has remarkable similarities -- and the way it fits into this E8 pattern, which could be the rest of the picture. And these patterns of points that I've shown for you actually represent symmetries of this high-dimensional object that would be warping and moving and dancing over the space-time that we experience. And that would be what explains all these elementary particles that we see.
en tu mente, o ...? GL: Bueno, justo ahora el patrón que acabo de mostrar corresponde a lo que conocemos sobre física de partículas elementales, que ya de por sí corresponden a una muy hermosa figura. Y esa es la que que dije que conocemos con certeza. Y esa figura tiene notables similaridades, y la forma en que encaja en este patrón E8 podría ser el resto de la imagen. Y este patrón de puntos que les he mostrado en realidad representa simetrías de este objeto de altas dimensiones que estaría deformándose, moviendo y baliando sobre el espacio tiempo que nosotros percibimos. Y eso sería lo que explicaría todas estas partículas elementales que vemos.
CA: But a string theorist, as I understand it, explains electrons in terms of much smaller strings vibrating -- I know, you don't like string theory -- vibrating inside it. How should we think of an electron in relation to E8?
CA: Pero un teórico de cuerdas, como yo lo entiendo, explica a los electrones en términos de cuerdas mucho más pequeñas vibrando -- Se que no te gusta la teoría de cuerdas -- vibrando dentro de él. ¿Cómo deberíamos pensar en un electrón en relación con el E8?
GL: Well, it would be one of the symmetries of this E8 shape. So what's happening is, as the shape is moving over space-time, it's twisting. And the direction it's twisting as it moves is what particle we see. So it would be --
GL: No, sería una de las simetrías de esta figura E8. Entonces lo que sucede es que, mientras la figura se mueve sobre el espacio tiempo se está enroscando. Y la dirección que se enrosca a medida que se mueve es la partícula que vemos. Entonces, sería --
CA: The size of the E8 shape, how does that relate to the electron? I feel like I need that for my picture. Is it bigger? Is it smaller?
CA: El tamaño de la figura E8, ¿cómo se relaciona con el del electrón? Siento que preciso ese dato para hacerme la imagen. Es mayor o menor?
GL: As far as we know, electrons are point particles, so this would be going down to the smallest possible scales. So the way these things are explained in quantum field theory is, all possibilities are expanding and developing at once. And this is why I use the analogy to coral. And -- in this way, the way that E8 comes in is it will be as a shape that's attached at each point in the space-time. And, as I said, the way the shape twists -- the directional along which way the shape is twisting as it moves over this curved surface -- is what the elementary particles are, themselves. So through quantum field theory, they manifest themselves as points and interact that way. I don't know if I'll be able to make this any clearer.
GL: Bueno, hasta donde sabemos, los electrones son partículas puntuales así que esto iría hasta la escala más chica posible. Entonces la forma en que estas cosas son explicadas en la teoría cuántica es, todas las posibilidades se están expandiendo y desarrollando a la vez. Y por eso es que uso la analogía con el coral. Y de esta forma, la forma en que entra en juego el E8 sería como una figura que está atada en cada punto en el espacio tiempo. Y, como dije, la forma en que se enrosca la figura, la dirección a lo largo de la cual se enrosca a medida que se mueve sobre su superficie curva, es lo son las partículas elementales, en si mismas. Entonces a través de la teoría cuántica, se manifiestan como puntos e interactúan de esa forma. No se si seré capaz de explicar esto más claramente.
(Laughter)
(Risas)
CA: It doesn't really matter. It's evoking a kind of sense of wonder, and I certainly want to understand more of this.
CA: En realidad no importa. Está evocando un especie de sentido de asombro, y definitivamente quiero entender más sobre esto.
But thank you so much for coming. That was absolutely fascinating.
Pero muchas gracias por venir. Eso fue absolutamente fascinante.
(Applause)
(Aplausos)