Whoa, dude.
Nossa, cara! Olha estas equações iradas! Animal!
(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?
Na verdade, pelos próximos 18 minutos vou fazer o melhor que posso para descrever a beleza da física de partículas sem nenhuma equação. Acontece que existe muito que podemos aprender em um coral. O coral é um animal muito bonito e excêntrico. Cada cabeça de coral consiste de milhares de pólipos individuais. Estes pólipos estão continuamente brotando e multiplicando em vizinhos geneticamente idênticos. Se imaginarmos isto como um coral hiper-inteligente, podemos isolar um indivíduo e perguntar a ele uma questão racional. Podemos perguntar como exatamente ele calhou estar naquele lugar em particular em relação a seus vizinhos -- -- se foi acaso, ou destino, ou o quê?
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.
Agora, depois de nos xingar por aumentar a temperatura, ele nos diria que nossa questão é completamente estúpida. Estes corais podem ser bem grosseiros, como vemos, e eu tenho cicatrizes de surfe para provar. Mas este pólipo continuaria e nos diria que seus vizinhos eram claramente cópias idênticas dele. Que ele estava em todos esses outros lugares também, mas experimentando-os como indivíduos separados. Para um coral, multiplicar-se em cópias diferentes é a coisa mais natural do 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.
Diferente de nós, um coral hiper-inteligente estaria extremamente preparado para entender a mecânica quântica. A matemática da mecânica quântica descreve muito precisamente como nosso universo funciona. E ela nos diz que nossa realidade está continuamente multiplicando em diferentes possibilidades, exatamente como um coral. É algo esquisito para a mente humana entender, já que nós só temos oportunidade de experimentar uma possibilidade. Essa esquisitice quântica foi descrita pela primeira vez por Erwin Schrödinger e seu gato. O gato gosta mais desta versão.
(Laughter)
(Risos)
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.
Neste experimento, Schrödinger está em uma caixa com uma amostra radioativa que, pelas leis da mecânica quântica, deriva para um estado em que está irradiando e um estado em que não está.
(Laughter)
(Risos)
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.
No estado em que a amostra irradia, ele dispara um gatilho que libera veneno e Schrödinger está morto. Mas na outra versão da realidade, ele permanece vivo. Estas realidades são experimentadas separadamente por cada indivíduo. Tanto quanto cada um percebe, o outro não 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.
Isto parece estranho para nós, porque cada um de nós experimenta apenas uma existência individual, e nós não temos a chance de ver as outras. É como se cada um de nós, como Schrödinger aqui, somos como um coral multiplicando em diferentes possibilidades. A matemática da mecânica quântica nos diz que é assim que o mundo funciona em escalas minúsculas. pode ser sumarizado em uma única sentença: Tudo que pode acontecer, acontece. Isto é a mecânica quântica. Mas isto não significa que tudo acontece. O resto da física envolve descrever o que pode acontecer e o que não pode. O que a física nos diz é que tudo depende da geometria e das interações das partículas elementares. E coisas podem acontecer apenas se estas interações estão em perfeito equilíbrio.
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.
Agora eu vou avançar e descrever o que nós sabemos sobre estas partículas, o que elas são e como este equilíbrio funciona. Nesta máquina, um feixe de prótons e anti-prótons são acelerados para quase a velocidade da luz e unidos em uma colisão, produzindo um pulso de energia pura. Esta energia é imediatamente convertida em uma chuva de partículas semi-atômicas, com detectores e computadores usados para analisar suas propriedades. Esta enorme máquina, o Large Hadron Collider, no CERN, em Genebra, tem uma circunferência de 17 milhas (27 Km) e, quando em operação, consome cinco vezes a energia consumida pela cidade de Monterey. Podemos prever especificamente que partículas serão produzidas em qualquer colisão individual. A mecânica quântica nos diz que todas as possibilidades são realizadas. Mas a física nos diz que partículas podem ser produzidas. Estas partículas devem ter exatamente a mesma massa e energia que está contida no próton e no anti-próton. Quaisquer partículas com mais que este limite de energia não são produzidas, e permanecem invisíveis para nós. Isto é porquê este novo acelerador de partículas é empolgante. Ele vai elevar o limite desta energia sete vezes além do que já foi obtido antes, então conseguiremos ver novas partículas em breve.
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.
Mas antes de falar sobre o que poderemos ver deixem-me descrever as partículas que nós já conhecemos. Existe um zoológico de partículas subatômicas. Muitos de nós conhecemos os elétrons. Muitas das pessoas desta sala ganham a vida mexendo com eles.
(Laughter)
(Risos)
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 ...
Mas o eléctron tem também um parceiro neutro chamado neutrino, sem carga elétrica e uma massa muito pequena. Em contraste, os quarks up e down têm massas muito grandes, e combinam em trios para resultar em prótons e nêutrons dentro dos átomos. Todas estas partículas de matéria existem em variedades esquerda e direita, e têm correspondentes anti-partículas com cargas opostas. Estas partículas familiares têm também as menos familiares segunda e terceira gerações, que têm as mesmas cargas da primeira mas massas muito maiores. Estas partículas de matéria todas interagem com as várias partículas de força. A força eletromagnética interage com a matéria eletricamente carregada através de partículas chamadas fótons. Existe também uma força muito fraca chamada, sem muita criatividade, de força fraca, que interage
(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.
só com a matéria na versão esquerda. A força forte age entre quarks que possuem um outro tipo de carga, chamada carga de cor, e vem em três variedades diferentes: vermelho, verde e azul. Vocês podem culpar Murray Gell-Mann por estes nomes -- a culpa é dele. Finalmente, existe a força da gravidade, que interage com a matéria através da sua massa e 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.
A coisa mais importante para entender aqui é que existe um tipo diferente de carga associado com cada uma destas forças. Estas quatro forças diferentes interagem com a matéria de acordo com as cargas correspondentes que cada partícula tem. Uma partícula que não foi vista ainda, mas que temos razoável certeza de que existe é a partícula de Higgs, que dá massa a todas estas outras partículas. O principal propósito do Large Hadron Collider é ver esta partícula Higgs, e estamos quase certos de que veremos. Mas o maior mistério é o que mais poderemos ver. E eu vou mostrar a vocês uma linda possibilidade até o final desta palestra.
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.
Agora, se contarmos todas estas partículas diferentes usando seus vários spins e cargas, existem 226. É um monte de partículas para acompanhar. E parece estranho que a natureza teria tantas partículas elementares. Mas se as desenharmos de acordo com suas cargas, alguns belos padrões emergem. A carga mais familiar é a carga elétrica. Elétrons têm uma carga elétrica, que é negativa, e quarks têm cargas elétricas em terços. Então se dois quarks up e um down são combinados para formar um próton, ele terá uma carga elétrica total positiva de um. As partículas têm também anti-partículas que têm cargas opostas. Acontece que as cargas elétricas na verdade têm uma combinação de duas outras cargas: hipercarga e carga fraca. Se espalharmos a hipercarga e a carga fraca e desenharmos as cargas das partículas neste espaço bidimensional de cargas, a carga elétrica é onde estas partículas ficam ao longo do eixo vertical. As forças eletromagnética e nuclear fraca interagem com a matéria de acordo com sua hipercarga e carga fraca, que formam este padrão. Isto é chamado o Modelo Eletrofraco Universal, e ele foi concebido em 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.
A razão porque muitos de nós conhecemos apenas a carga elétrica e não ambas estas é por causa da partícula Higgs. A Higgs, aqui à esquerda, tem uma massa grande e quebra a simetria deste padrão eletrofraco. Ela faz com que a força fraca seja muito fraca ao dar a partículas fracas uma massa grande. Uma vez que esta Higgs pesada fica ao longo do eixo horizontal neste diagrama, os fótons do eletromagnetismo permanecem sem massa e interagem com cargas elétricas ao longo do eixo vertical neste espaço de cargas. Portanto as forças eletromagnética e fraca são descritas por este padrão de cargas de partículas no espaço bidimensional. Podemos incluir a força nuclear forte ao separar estes dois eixos de cargas e plotar as cargas das partículas de força em quarks ao longo destes eixos. As cargas de todas as partículas conhecidas podem ser plotadas em um espaço de cargas tetradimensional, e projetadas em duas dimensões como este para que possamos visualizar.
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.
Sempre que as partículas interagem, a natureza mantém as coisas em perfeito equilíbrio ao longo de todos estes quatro eixos de cargas. Se uma partícula e uma anti-partícula colidem, elas criam um pulso de energia e uma carga total de zero em todos os quatro eixos de cargas. Neste ponto, qualquer coisa pode ser criada desde que tenha a mesma energia e mantenha uma carga total zero. Por exemplo, esta partícula de força fraca e sua anti-partícula podem ser criadas em uma colisão. em interações subsequentes, as cargas devem sempre equilibrar. Uma das partículas fracas pode decair para um elétron e um anti-neutrino, e estes três ainda têm soma zero de carga total. A natureza sempre mantém um equilíbrio perfeito. Assim, estes padrões de cargas não apenas são belos. Eles nos dizem que interações podem acontecer. E podemos rotacionar este espaço de cargas em quatro dimensões para ter uma visão melhor da interação forte, que tem esta bela simetria hexagonal. Em uma interação forte, a partícula de força forte, como esta, interage com o quark colorido, como este verde, para produzir um quark com outra carga de cor -- este vermelho. E as interações fortes estão acontecendo milhões de vezes cada segundo em cada átomo dos nossos corpos, mantendo os núcleos atômicos íntegros.
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.
Mas estas quatro cargas correspondentes a três forças não são o fim da história. Podemos também incluir duas outras cargas correspondentes à força gravitacional. Quando as incluimos, cada partícula de matéria tem duas diferentes cargas de spin, spin-up e spin-down. Então todas elas dividem, e geram um belo padrão em um espaço de cargas hexadimensional. Podemos rotacionar este padrão em seis dimensões, e ver que ele é bem bonito. Neste instante, este padrão coincide com nosso melhor conhecimento atual de como a natureza é construída nas escalas minúsculas destas partículas elementares. Isto é o que sabemos com certeza. Algumas destas partículas estão no limite absoluto do que podemos alcançar com experimentos. Deste padrão, já conhecemos a física de partículas destas minúsculas escalas. A forma como o universo funciona com estas minúsculas escalas é muito bonita.
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.
Mas agora eu vou discutir algumas novas e velhas idéias sobre coisas que não sabemos ainda. Queremos expandir este padrão usando matemática pura, e ver se podemos pôr as mãos na coisa inteira. Queremos descobrir todas as partículas e forças que resultam em uma visão completa do nosso universo. E queremos usar esta visão para prever novas partículas que vamos ver quando os experimentos alcançarem energias mais altas.
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.
Existe uma velha idéia na física de partículas de que este padrão conhecido de cargas, que não é muito simétrico, pode emergir de um padrão mais perfeito que ficou defeituoso, similar a como a partícula Higgs quebra o padrão eletrofraco para resultar em eletromagnetismo. Com este objetivo, precisamos introduzir novas forças com novos eixos de cargas. Quando acrescentamos um novo eixo, temos de adivinhar que cargas as partículas têm ao longo desse eixo, e então podemos rotacionar em torno dele com os outros. Se adivinharmos sabiamente, podemos imaginar as cargas padrão em seis dimensões de cargas como uma simetria defeituosa deste padrão mais perfeito em sete dimensões 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 escolha particular corresponde à grande teoria unificada introduzida por Pati e Salam em 1973. Quando olhamos este novo padrão unificado, podemos ver algumas lacunas onde partículas parecem estar faltando. É assim que as teorias de unificação funcionam. Um físico procura por padrões maiores, mais simétricos que incluem o padrão estabelecido como um subconjunto. O padrão maior nos permite prever a existência de partículas que nunca foram vistas. Este modelo de unificação prevê a existência destas duas novas partículas de força, que devem atuar muito parecido com a força fraca, apenas mais fraca.
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."
Agora podemos rotacionar este conjunto de cargas em sete dimensões e ponderar um estranho fato sobre estas partículas de matéria: a segunda e a terceira gerações de matéria têm exatamente as mesmas cargas no espaço de cargas hexadimensional que a primeira geração. Estas particulas não apenas são unicamente identificadas por suas seis cargas. Elas ficam uma acima da outra no espaço de cargas padrão. Entretanto, se nós trabalharmos em um espaço de cargas octodimensional, então podemos atribuir novas cargas únicas a cada partícula. Então podemos girar estas em oito dimensões, e ver com que o padrão inteiro se parece. Aqui podemos ver que a segunda e terceira gerações de matéria agora se relacionam à primeira por uma simetria chamada "trialidade."
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 padrão particular de cargas em oito dimensões é realmente parte da mais bela estrutura geométrica da matemática. É um padrão do maior grupo Lie E8 excepcional. Este grupo Lie é uma forma suave, curvada com 248 dimensões. Cada ponto deste padrão corresponde a uma simetria sobre esta bastante complexa e bela forma. Uma pequena parte desta forma E8 pode ser usada para descrever o espaço-tempo curvado da relatividade geral de Einstein explicando a gravidade. Juntamente com a mecânica quântica, a geometria desta forma pode descrever tudo sobre como o universo funciona nestas minúsculas escalas. E o padrão desta forma que existe no espaço de cargas octodimensional é delicadamente lindo, e resume milhares de possíveis interações entre estas partículas elementares, cada um delas é apenas uma faceta desta complicada forma.
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.
Enquanto a giramos, podemos ver muitos outros intrincados padrões contidos neste aqui. E com uma rotação particular, podemos olhar através deste padrão em oito dimensões ao longo dos eixos de simetria e ver todas as partículas de uma vez. É um objeto muito bonito, e como qualquer unificação, podemos ver algumas lacunas onde novas partículas são esperadas pelo padrão. Existem 20 lacunas onde novas partículas deveriam existir, duas destas foram preenchidas pelas partículas de Pati e Salam. De suas localizações neste padrão sabemos que estas novas partículas deveriam ser campos escalares como a partículas de Higgs, mas possuíndo cargas de cor e interagindo com a força forte. Preenchendo com estas novas partículas completa-se este padrão, nos dando o E8 completo.
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 padrão E8 tem raízes matemáticas muito profundas. É considerado por muitos a mais bela estrutura da matemática. É uma fantástica perspectiva este objeto de grande beleza matemática poder descrever a verdade das interações entre partículas nas menores escalas imagináveis. E esta idéia de que a natureza é descrita pela matemática não é absolutamente nova. Em 1623, Galileu escreveu isto: "O grande livro da natureza, que permanece continuamente aberto aos nossos olhos, está escrito na linguagem da matemática. Suas letras são triângulos, círculos e outras figuras geométricas, sem as quais é humanamente impossível entender uma única palavra dele; sem estas, fica-se vagando por um labirinto escuro."
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.
Acredito que isto é verdade, e eu tenho tentado seguir a orientação de Galileu ao descrever a matemática da física de partículas usando apenas triângulos, círculos e outras formas geométricas. É claro, quando outros físicos e eu realmente trabalhamos nestas coisas, a matemática pode parecer um labirinto escuro. Mas é reconfortante que no âmago desta matemática está a linda, pura geometria. Unida com a mecânica quântica, esta matemática descreve nosso universo como um coral E8 em crescimento, com partículas interagindo em cada lugar de todas as formas possíveis de acordo com um lindo padrão. E na medida em que mais destes padrões são visíveis usando novas máquinas como o Large Hadron Collider, poderemos estar aptos a ver se a natureza usa este padrão E8 ou um 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 processo de descoberta é uma maravilhosa aventura para estar envolvido. Se o LHC encontrar partículas que completam este padrão E8, será muito, muito legal. Se o LHC encontrar novas partículas, mas elas não encaixarem no padrão -- bem, isto será muito interessante, mas ruim para a teoria E8. E, é claro, ruim para mim pessoalmente.
(Laughter)
(Risos)
Now, how bad would that be? Well, pretty bad.
Quão ruim isso será? Bem, muito ruim.
(Laughter)
(Risos)
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.
Mas prever como a natureza funciona é um jogo muito arriscado. Esta teoria e outras como ela são apostas altas. Precisamos trabalhar muito sabendo que muitas destas idéias provavelmente não vão ser confirmadas como fiéis à natureza. É como a física teórica se parece: existem muitos descartes. Neste aspecto, novas teorias físicas são muito como empresas começando. E como qualquer grande investimento, pode ser emocionalmente difícil abandonar uma linha de pesquisa quando ela não está funcionando. Mas na ciência, se algo não funciona, você tem de jogar fora e tentar outra coisa.
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.
Agora, a única forma de manter a sanidade e atingir felicidade em meio a esta incerteza é manter equilíbrio e perspectiva na vida. Eu tentei o melhor que pude para viver uma vida equilibrada.
(Laughter)
(Risos)
I try to balance my life equally between physics, love and surfing -- my own three charge directions.
Eu tentei equilibrar minha vida igualmente entre física, amor e surfe, meus três únicos eixos de cargas.
(Laughter)
(Risos)
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.
Desta forma, mesmo se a física em que trabalho não dá em nada, eu ainda sei que vivi uma boa vida. E eu tento viver em lugares bonitos. A maior parte dos últimos dez anos eu vivi na ilha de Maui, um lugar muito bonito. Agora, um dos maiores mistérios do universo para meus pais é como eu consegui sobreviver todo este tempo sem me envolver com qualquer coisa parecida com trabalho em tempo integral.
(Laughter)
(Risos)
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.
Eu vou ensinar a vocês o segredo. Esta era a vista do meu escritório em Maui. E esta é outra, e outra. Vocês podem ter notado que estas belas vistas são similares, mas em lugares um pouco diferentes. É porque esta costumava ser a minha casa e escritório em Maui.
(Laughter)
(Risos)
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.
Eu escolhi uma vida muito incomum. Mas não me preocupar com aluguel permitia gastar meu tempo fazendo o que amo. Vivendo uma existência nômade foi difícil às vezes, mas me permitiu viver em lindos lugares e manter um equilíbrio em minha vida com que tenho sido feliz. Me permitiu gastar muito do meu tempo na balada com corais hiper-inteligentes. Mas também aprecio muito a companhia de pessoas hiper-inteligentes. Portanto estou muito feliz de ter sido convidado aqui hoje.
Thank you very much.
Muito obrigado.
(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 --
Chris Anderson: Eu provavelmente entendi dois por cento disso, mas ainda assim adorei. Então vou soar burro. Sua Teoria de Tudo --
Garrett Lisi: I'm used to coral.
Garret Lisi: estou acostumado com 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: Certo, a razão porque fez algumas pessoas no mínimo entusiasmadas é porque, se você está certo, une as teorias quântica e gravitacional. Então você diz que devemos pensar o universo no seu âmago, que as menores coisas que existem são de algum modo um objeto E8 de possibilidade? Ou seja, existe uma escala para isso na menor 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.
em sua mente, ou...? GL: Bem, neste momento o padrão que mostrei a vocês que corresponde ao que nós sabemos sobre física de partículas elementares, que já corresponde a uma forma muito bela. E aquele é o que disse que conhecemos com certeza. E a forma tem notáveis similaridades, e o modo como encaixa neste padrão E8 pode ser o resto da concepção. E estes padrões de pontos que eu mostrei a vocês realmente representam simetrias deste objeto hiper-dimensional que estaria distorcendo e movendo e dançando sobre o espaço-tempo que experimentamos. E isso seria o que explica todas estas partículas elementares 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: Mas um teórico das supercordas, pelo que sei, explica elétrons em termos de muito menores vibrações de cordas -- Sei que você não gosta da teoria das cordas -- vibrando dentro dele. Como deveríamos pensar em um elétron em relação ao 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: Não, ele seria uma das simetrias desta forma E8; Então o que acontece é, na medida que esta forma move sobre o espaço-tempo ela está contorcendo. E a direção desta contorção na medida que se move é que partículas vemos. Então seria --
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: O tamanho da forma E8, como ela se relaciona ao elétron? Eu sinto que preciso disso para visualizar. É maior, é 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: Bem, tanto quanto conhecemos elétrons como partículas pontuais, isto iria ao limite das menores escalas possíveis. Assim, a forma como estas coisas são explicadas na teoria do campo quântico é, todas as possibilidades estão expandindo e desenvolvendo de uma vez. E isto é porque eu usei a analogia do coral. E é neste sentido, o modo como E8 entra nisso ele será como uma forma que está conectada a cada ponto no espaço-tempo. E, como eu disse, o modo como a forma se contorce, o direcional ao longo do qual a forma está contorcendo na medida que move sobre a superfície curva, é o que as partículas elementares são, em si. Então através da teoria do campo quântico, elas se manifestam como pontos que interagem desse modo. Eu não sei se conseguirei ser mais claro.
(Laughter)
(Risos)
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: Realmente não importa. Evoca uma espécie de deslumbramento, e eu certamente quero entender mais disso.
But thank you so much for coming. That was absolutely fascinating.
Mas muito obrigado por vir. Foi absolutamente fascinante.
(Applause)
(Aplausos)