Making sense of string theory | Brian Greene

Brian Greene über die Stringtheorie

Übersetzung: Bernhard Umlauf Lektorat: Dmitri Jakov

In the year 1919,

Im Jahr 1919 entwickelte ein

a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza

nahezu unbekannter deutscher Mathematiker, namens Theodor Kaluza

suggested a very bold and, in some ways, a very bizarre idea.

eine sehr mutige und, in gewisser Weise, auch ziemlich bizarre Idee.

He proposed that our universe

Er schlug vor, dass unser Universum

might actually have more than the three dimensions

mehr als die drei Dimensionen haben könnte,

that we are all aware of.

die wir alle kennen. Zusätzlich zu

That is in addition to left, right, back, forth and up, down,

links, rechts, vor, zurück und hoch, runter,

Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space

schlug Kaluza vor, dass es zusätzliche Raumdimensionen geben könnte,

that for some reason we don't yet see.

die wir aus irgendwelchen Gründen noch nicht sehen können.

Now, when someone makes a bold and bizarre idea,

Wenn nun jemand eine mutige und bizarre Idee äußert,

sometimes that's all it is -- bold and bizarre,

ist sie manchmal nur das, mutig und bizarr,

but it has nothing to do with the world around us.

aber sie hat nichts mit den Dingen um uns herum zu tun.

This particular idea, however --

Diese besondere Idee jedoch,

although we don't yet know whether it's right or wrong,

obwohl wir noch nicht wissen, ob sie richtig oder falsch ist,

and at the end I'll discuss experiments which, in the next few years,

und ich werde am Ende Experimente vorstellen, die, in den nächsten Jahren,

may tell us whether it's right or wrong --

zeigen können, ob sie richtig oder falsch ist,

this idea has had a major impact on physics in the last century

diese Idee hatte einen bedeutenden Einfluss auf die Physik des letzten Jahrhunderts

and continues to inform a lot of cutting-edge research.

und ist auch weiterhin eine Quelle für aktuellste Forschungen.

So, I'd like to tell you something about the story of these extra dimensions.

Ich möchte Ihnen also etwas über die Geschichte dieser Extra-Dimensionen erzählen.

So where do we go?

Wo fangen wir an?

To begin we need a little bit of back story. Go to 1907.

Für den Anfang brauchen wir etwas Hintergrundwissen aus dem Jahr 1907.

This is a year when Einstein is basking in the glow

Dies ist das Jahr, als sich Einstein im Ruhm

of having discovered the special theory of relativity

der Entdeckung der speziellen Relativitätstheorie sonnt

and decides to take on a new project,

und sich für ein neues Projekt entscheidet,

to try to understand fully the grand, pervasive force of gravity.

um zu versuchen, die bedeutende, allgegenwärtige Kraft der Gravitation vollständig zu verstehen.

And in that moment, there are many people around

In jener Zeit gab es viele Leute, die dachten,

who thought that that project had already been resolved.

dass dieses Projekt bereits erledigt wäre. Newton hatte im

Newton had given the world a theory of gravity in the late 1600s

späten 16. Jahrhundert der Welt eine Theorie der Gravitation gegeben,

that works well, describes the motion of planets,

die gut funktioniert, die Bewegung der Planeten erklärt,

the motion of the moon and so forth,

die Bewegung des Mondes und so weiter,

the motion of apocryphal of apples falling from trees,

und die Bewegung zweifelhafter Äpfel, die von Bäumen fallen

hitting people on the head.

und auf den Köpfen der Leute landen.

All of that could be described using Newton's work.

All dies kann mit Newtons Arbeit erklärt werden.

But Einstein realized that Newton had left something out of the story,

Aber Einstein bemerkte, dass Newton etwas offen gelassen hatte,

because even Newton had written

denn selbst Newton hatte geschrieben,

that although he understood how to calculate the effect of gravity,

dass er zwar verstanden hat, wie man die Effekte der Gravitation berechnet,

he'd been unable to figure out how it really works.

er aber nicht in der Lage sei, zu verstehen, wie sie wirklich funktioniert.

How is it that the Sun, 93 million miles away,

Wie kann es sein, dass die Sonne, 149 Millionen Kilometer entfernt,

[that] somehow it affects the motion of the Earth?

irgendwie die Bewegung der Erde beeinflusst?

How does the Sun reach out across empty inert space and exert influence?

Wie kann die Sonne leeren, toten Raum überwinden und Einfluss ausüben?

And that is a task to which Einstein set himself --

Und dies ist die Aufgabe, die sich Einstein gestellt hat:

to figure out how gravity works.

Herauszufinden, wie die Gravitation funktioniert.

And let me show you what it is that he found.

Lassen Sie mich Ihnen zeigen, was es ist, das er fand.

So Einstein found

Einstein fand heraus,

that the medium that transmits gravity is space itself.

dass das Medium, das die Gravitation überträgt, der Raum selbst ist.

The idea goes like this:

Die Idee geht in etwa so: Stellen Sie sich vor,

imagine space is a substrate of all there is.

der Raum ist der Träger für alles was da ist.

Einstein said space is nice and flat, if there's no matter present.

Einstein sagte: Der Raum ist ruhig und flach, solange keine Materie vorhanden ist.

But if there is matter in the environment, such as the Sun,

Wenn es aber Materie in der Umgebung gibt, wie etwa die Sonne,

it causes the fabric of space to warp, to curve.

so wird von ihr die Struktur des Raums verzerrt und gekrümmt.

And that communicates the force of gravity.

Und dies überträgt die Kraft der Gravitation.

Even the Earth warps space around it.

Sogar die Erde verzerrt den Raum um sich herum.

Now look at the Moon.

Schauen Sie sich jetzt den Mond an.

The Moon is kept in orbit, according to these ideas,

Der Mond wird gemäß diesen Ideen auf seiner Bahn gehalten,

because it rolls along a valley in the curved environment

weil er entlang eines Tales einer gekrümmten Umgebung entlang rollt,

that the Sun and the Moon and the Earth can all create by virtue of their presence.

das die Sonne, der Mond und die Erde durch ihre bloße Anwesenheit hervorrufen kann.

We go to a full-frame view of this.

Schauen wir uns das im Überblick an.

The Earth itself is kept in orbit

Die Erde wird auf ihrer Bahn gehalten,

because it rolls along a valley in the environment that's curved

weil sie entlang eines Tales in einer Umgebung rollt, die gekrümmt ist

because of the Sun's presence.

wegen der Anwesenheit der Sonne.

That is this new idea about how gravity actually works.

Das ist die neue Idee, wie die Gravitation tatsächlich funktioniert.

Now, this idea was tested in 1919 through astronomical observations.

Nun, diese Idee wurde 1919 durch astronomische Beobachtungen getestet.

It really works. It describes the data.

Sie funktioniert tatsächlich. Sie erklärt die Messwerte.

And this gained Einstein prominence around the world.

Und dies machte Einstein weltweit bekannt.

And that is what got Kaluza thinking.

Und das ist, was Kaluza zum Nachdenken anregte. Er war, wie Einstein,

He, like Einstein, was in search of what we call a unified theory.

auf der Suche nach dem, was wir eine "Vereinheitlichte Theorie" nennen.

That's one theory

Das ist eine einzelne Theorie,

that might be able to describe all of nature's forces from one set of ideas,

die alle Kräfte der Natur aus einem einzigen Satz von Annahmen beschreiben könnte,

one set of principles, one master equation, if you will.

einem Satz von Prinzipien, eine Hauptgleichung, wenn Sie so wollen.

So Kaluza said to himself,

Kaluza sagte sich also:

Einstein has been able to describe gravity

Einstein konnte die Gravitation in Gestalt von Verzerrungen

in terms of warps and curves in space --

und Krümmungen des Raumes erklären,

in fact, space and time, to be more precise.

eigentlich von Raum und Zeit, um genau zu sein.

Maybe I can play the same game with the other known force,

Vielleicht kann ich das gleiche Spiel mit der anderen damals bekannten Kraft machen,

which was, at that time, known as the electromagnetic force --

die, zu jener Zeit, als elektromagnetische Kraft bekannt war

we know of others today, but at that time

Wir wissen heute von weiteren, doch damals

that was the only other one people were thinking about.

war sie die einzig andere, über die man nachdachte.

You know, the force responsible for electricity

Sie wissen schon. Die Kraft, die für die Elektrizität

and magnetic attraction and so forth.

und magnetische Anziehung verantwortlich ist.

So Kaluza says, maybe I can play the same game

Kaluza sagte also: Vielleicht kann ich dasselbe Spiel spielen

and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.

und die elektromagnetische Kraft mittels Verzerrungen und Krümmungen beschreiben.

That raised a question: warps and curves in what?

Dies brachte die Frage auf: Verzerrungen und Krümmungen in was?

Einstein had already used up space and time,

Einstein hatte bereits Raum und Zeit, Verzerrungen und Krümmungen besetzt

warps and curves, to describe gravity.

um die Gravitation zu beschreiben.

There didn't seem to be anything else to warp or curve.

Es gab scheinbar nichts anderes zu verzerren oder zu krümmen.

So Kaluza said, well, maybe there are more dimensions of space.

Also sagte Kaluza: Gut, vielleicht gibt es ja zusätzliche Raumdimensionen.

He said, if I want to describe one more force,

Er sagte: Wenn ich eine weitere Kraft beschreiben will,

maybe I need one more dimension.

brauche ich vielleicht eine weitere Dimension.

So he imagined that the world had four dimensions of space, not three,

Also stellte er sich vor, dass die Welt vier Raumdimensionen hat, statt drei,

and imagined that electromagnetism was warps and curves

und stellte sich vor, dass der Elektromagnetismus Verzerrungen und Krümmungen

in that fourth dimension. Now here's the thing:

in dieser vierten Dimension wäre. Und jetzt kommt's:

when he wrote down the equations describing warps and curves

Als er die Gleichungen für die Verzerrungen und Krümmungen aufschrieb,

in a universe with four space dimensions, not three,

für ein Universum mit vier Dimensionen im Raum, anstelle von drei,

he found the old equations that Einstein had already derived in three dimensions --

fand er die alten Gleichungen, die Einstein schon für drei Dimensionen entwickelte

those were for gravity --

- diese waren für die Gravitation -

but he found one more equation because of the one more dimension.

aber er fand noch eine weitere Gleichung, wegen der zusätzlichen Dimension,

And when he looked at that equation,

und als er sich diese Gleichung ansah, war es nichts anderes

it was none other than the equation

als die Gleichung, welche die Wissenschaftler

that scientists had long known to describe the electromagnetic force.

schon lange benutzten, um die elektromagnetische Kraft zu beschreiben.

Amazing -- it just popped out.

Erstaunlich - Es kam einfach heraus.

He was so excited by this realization

Er war aufgrund dieser Erkenntnis so aufgeregt,

that he ran around his house screaming, "Victory!" --

dass er um sein Haus rannte und "Sieg!" schrie,

that he had found the unified theory.

weil er die vereinheitlichte Theorie gefunden hatte.

Now clearly, Kaluza was a man who took theory very seriously.

Offensichtlich war Kaluza ein Mann, der Theorien sehr ernst nahm.

He, in fact --

Er hat tatsächlich …

there is a story that when he wanted to learn how to swim,

Es gibt eine Geschichte, dass, als er schwimmen lernen wollte,

he read a book, a treatise on swimming --

ein Buch las - eine Abhandlung über Schwimmen -

(Laughter)

(Lachen)

-- then dove into the ocean.

und anschließend ins Meer sprang.

This is a man who would risk his life on theory.

Er war ein Mann, der sein Leben einer Theorie anvertraut hätte.

Now, but for those of us who are a little bit more practically minded,

Für diejenigen aber von uns, die eher praktisch denken,

two questions immediately arise from his observation.

ergeben sich aus seinen Betrachtungen sofort zwei Fragen.

Number one: if there are more dimensions in space, where are they?

Nummer Eins: Wenn es zusätzliche Raumdimensionen gibt, wo sind sie?

We don't seem to see them.

Scheinbar sehen wir ja keine.

And number two: does this theory really work in detail,

Und Nummer Zwei: Funktioniert diese Theorie auch wirklich bis ins Detail,

when you try to apply it to the world around us?

wenn man versucht, sie auf die Dinge um uns herum anzuwenden.

Now, the first question was answered in 1926

Nun, die erste Frage wurde 1926 durch einen Kollegen,

by a fellow named Oskar Klein.

namens Oskar Klein, beantwortet.

He suggested that dimensions might come in two varieties --

Dieser schlug vor, dass Dimensionen in zwei Arten vorkommen könnten.

there might be big, easy-to-see dimensions,

Es könnte große, direkt sichtbare Dimensionen geben.

but there might also be tiny, curled-up dimensions,

Es könnte aber auch winzige, aufgerollte Dimensionen geben.

curled up so small, even though they're all around us,

So klein aufgerollt, dass, obwohl sie sich überall um uns herum befinden,

that we don't see them.

wir sie nicht sehen können

Let me show you that one visually.

Ich zeige Ihnen das in einem Film.

So, imagine you're looking at something

Stellen Sie sich vor, sie schauen auf so etwas,

like a cable supporting a traffic light.

wie z.B. ein Kabel, an dem eine Ampel hängt.

It's in Manhattan. You're in Central Park -- it's kind of irrelevant --

Sie steht in Manhattan, Sie sind im Central Park -- was irgendwie unwichtig ist

but the cable looks one-dimensional from a distant viewpoint,

und das Kabel sieht aus der Ferne eindimensional aus.

but you and I all know that it does have some thickness.

Sie und ich wissen jedoch, dass es eine gewisse Dicke hat,

It's very hard to see it, though, from far away.

Es ist aber sehr schwer zu erkennen, aus der Ferne

But if we zoom in and take the perspective of, say,

Aber wenn wir hineinzoomen und die Perspektive

a little ant walking around --

z.B. einer kleinen krabbelnden Ameise einnehmen …

little ants are so small that they can access all of the dimensions --

Diese Ameisen sind so klein, dass sie Zugang zu allen Dimensionen haben,

the long dimension,

der Dimension der Länge,

but also this clockwise, counter-clockwise direction.

aber auch in Richtung mit und gegen den Uhrzeigersinn.

And I hope you appreciate this.

und ich hoffe, Sie wissen das zu schätzen, denn

It took so long to get these ants to do this.

es hat so lange gedauert, den Ameisen das beizubringen.

(Laughter)

(Gelächter)

But this illustrates the fact that dimensions can be of two sorts:

Aber es zeigt, dass Dimensionen in zwei Arten auftreten können:

big and small. And the idea that maybe the big dimensions around us

groß und klein. Und gemäß dieser Idee sind es die großen Dimensionen

are the ones that we can easily see,

um uns herum, die wir unmittelbar sehen können.

but there might be additional dimensions curled up,

Aber es könnte noch zusätzliche, aufgerollte Dimensionen geben,

sort of like the circular part of that cable,

ähnlich dem runden Teil des Kabels,

so small that they have so far remained invisible.

und so klein, dass sie bislang unsichtbar geblieben sind.

Let me show you what that would look like.

Ich zeige Ihnen, wie das aussehen würde.

So, if we take a look, say, at space itself --

Werfen wir einen Blick auf den Raum selbst.

I can only show, of course, two dimensions on a screen.

Ich kann Ihnen natürlich nur zwei Dimensionen auf dem Bildschirm zeigen.

Some of you guys will fix that one day,

Jemand von Ihnen wird das mal ändern

but anything that's not flat on a screen is a new dimension,

aber alles nicht flache auf dem Schirm ist eine neue Dimension

goes smaller, smaller, smaller,

Es wird kleiner, kleiner, kleiner

and way down in the microscopic depths of space itself,

bis zu den mikroskopischen Tiefen des Raumes selbst.

this is the idea,

Die Idee ist:

you could have additional curled up dimensions --

man könnte weitere aufgerollte Dimensionen haben

here is a little shape of a circle -- so small that we don't see them.

Hier ist ein kleiner Umriss eines Kreises - so klein, dass wir sie nicht sehen.

But if you were a little ultra microscopic ant walking around,

Aber wenn Sie eine kleine, ultramikroskopische krabbelnde Ameise wären,

you could walk in the big dimensions that we all know about --

könnten Sie in den großen uns bekannten Dimensionen

that's like the grid part --

herumlaufen, wie in diesem Netz hier -

but you could also access the tiny curled-up dimension

aber Sie könnten auch die winzigen, aufgerollten Dimensionen betreten,

that's so small that we can't see it with the naked eye

die so klein sind, dass wir sie weder mit bloßem Auge,

or even with any of our most refined equipment.

noch mit unserer besten Ausrüstung sehen können.

But deeply tucked into the fabric of space itself,

Aber tief in der Struktur des Raumes versteckt, so die Idee,

the idea is there could be more dimensions, as we see there.

könnte es mehr Dimensionen geben, als wir dort sehen.

Now that's an explanation

Das ist also eine Erklärung, wie das Universum

about how the universe could have more dimensions than the ones that we see.

mehr Dimensionen haben könnte, als diejenigen, die wir sehen.

But what about the second question that I asked:

Aber was ist mit der zweiten Frage, die ich gestellt habe?

does the theory actually work

Funktioniert diese Theorie wirklich,

when you try to apply it to the real world?

wenn man sie in der realen Welt anwendet?

Well, it turns out that Einstein and Kaluza and many others

Nun, es zeigt sich, dass Einstein und Kaluza und viele andere

worked on trying to refine this framework

zwar versucht haben dieses Konzept zu verfeinern

and apply it to the physics of the universe

und an der Physik des Universums, wie sie damals verstanden wurde,

as was understood at the time, and, in detail, it didn't work.

zu testen, aber im Detail funktionierte es nicht.

In detail, for instance,

Ein Detail war z.B.:

they couldn't get the mass of the electron

Sie konnten die Masse des Elektrons

to work out correctly in this theory.

nicht korrekt aus dieser Theorie ableiten.

So many people worked on it, but by the '40s, certainly by the '50s,

Nun haben viele Leute an ihr gearbeitet, aber mit den 40ern, spätestens den 50ern

this strange but very compelling idea

verschwand diese eigenartige, aber faszinierende Idee,

of how to unify the laws of physics had gone away.

wie man die Gesetze der Physik vereinheitlichen kann.

Until something wonderful happened in our age.

Bis in unserer Zeit etwas Wunderbares passierte.

In our era, a new approach to unify the laws of physics

In unserer Zeit gibt es einen neuen Ansatz zur Vereinigung der Gesetze der Physik,

is being pursued by physicists such as myself,

der von Physikern wie mir

many others around the world,

und vielen anderen weltweit verfolgt wird:

it's called superstring theory, as you were indicating.

Er nennt sich Superstring-Theorie, wie Sie bereits vermuten.

And the wonderful thing is that superstring theory

und das Wunderbare dabei ist, dass die Superstring-Theorie

has nothing to do at first sight with this idea of extra dimensions,

auf den ersten Blick nichts mit der Idee der Extra-Dimensionen zu tun hat.

but when we study superstring theory,

Aber wenn wir die Superstring-Theorie genauer ansehen, bemerken wir,

we find that it resurrects the idea in a sparkling, new form.

dass sie diese Idee auf glänzende Weise wiederbelebt.

So, let me just tell you how that goes.

Ich will Ihnen zeigen, wie das funktioniert.

Superstring theory -- what is it?

Superstring-Theorie - Was ist das?

Well, it's a theory that tries to answer the question:

Nun, es ist eine Theorie, die zu beantworten versucht:

what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents

Was sind die grundlegenden, fundamentalen, untrennbaren, unteilbaren Bestandteile,

making up everything in the world around us?

aus denen alles in dieser Welt um uns herum aufgebaut ist?

The idea is like this.

Die Idee geht wie folgt. Stellen wir uns vor,

So, imagine we look at a familiar object, just a candle in a holder,

wir betrachten ein vertrautes Objekt, einfach eine Kerze in einem Halter,

and imagine that we want to figure out what it is made of.

und stellen uns vor, wir wollten herausfinden woraus sie gemacht ist.

So we go on a journey deep inside the object and examine the constituents.

Wir gehen also auf eine Reise tief in das Objekt hinein und untersuchen die Bestandteile.

So deep inside -- we all know, you go sufficiently far down, you have atoms.

Nun, tief im Innern - wir alle wissen, wenn wir tief genug gehen, haben wir Atome.

We also all know that atoms are not the end of the story.

Wir alle wissen auch, dass Atome nicht das Ende der Geschichte sind.

They have little electrons that swarm around a central nucleus

Sie haben kleine Elektronen, die um den zentralen Kern aus Neutronen

with neutrons and protons.

und Protonen herumschwirren.

Even the neutrons and protons have smaller particles inside of them known as quarks.

Sogar Neutronen und Protonen bestehen aus kleineren Partikeln, den Quarks.

That is where conventional ideas stop.

Dort hören dann die herkömmlichen Vorstellungen auf.

Here is the new idea of string theory.

Hier beginnt die neue Welt der Stringtheorie.

Deep inside any of these particles, there is something else.

Tief im Inneren all dieser Teilchen gibt es noch etwas anderes.

This something else is this dancing filament of energy.

Dieses "Andere" ist dieses tanzende Energie-Filament.

It looks like a vibrating string --

Es sieht wie ein vibrierender Faden aus,

that's where the idea, string theory comes from.

daher stammt auch die Idee "String"-Theorie

And just like the vibrating strings that you just saw in a cello

Und genauso wie die Saiten eines Cello unterschiedlich schwingen,

can vibrate in different patterns,

können die eben gesehenen Fäden

these can also vibrate in different patterns.

auch in verschiedenen Mustern schwingen.

They don't produce different musical notes.

Nur produzieren sie nicht verschiedene Musiknoten,

Rather, they produce the different particles making up the world around us.

sondern die verschiedenen Teilchen, aus denen unsere Welt aufgebaut ist.

So if these ideas are correct,

Wenn diese Ideen korrekt sind,

this is what the ultra-microscopic landscape of the universe looks like.

sieht die ultramikroskopische Welt des Universums genau so aus.

It's built up of a huge number

Sie ist aus einer immensen Anzahl

of these little tiny filaments of vibrating energy,

dieser winzig kleinen Filamente aus pulsierender Energie aufgebaut,

vibrating in different frequencies.

die in verschiedenen Frequenzen schwingen.

The different frequencies produce the different particles.

Die verschiedenen Frequenzen ergeben die verschiedenen Teilchen.

The different particles are responsible

Die verschiedenen Teilchen sind verantwortlich

for all the richness in the world around us.

für die große Vielfalt der Dinge um uns herum,

And there you see unification,

und hier sehen Sie die Vereinheitlichung,

because matter particles, electrons and quarks,

weil Materieteilchen: Elektronen und Quarks,

radiation particles, photons, gravitons, are all built up from one entity.

Strahlungsteilchen: Photonen, Gravitonen, alle aus einem einzigen Baustein aufgebaut sind.

So matter and the forces of nature all are put together

Materie und die Kräfte der Natur werden somit alle zusammengefasst

under the rubric of vibrating strings.

unter der Überschrift der schwingenden Strings,

And that's what we mean by a unified theory.

und das ist es, was wir unter einer vereinheitlichten Theorie verstehen.

Now here is the catch.

Doch die Sache hat einen Haken.

When you study the mathematics of string theory,

Wenn man sich die Mathematik der Stringtheorie ansieht,

you find that it doesn't work

sieht man, dass sie in einem Universum

in a universe that just has three dimensions of space.

mit nur drei Raumdimensionen nicht funktioniert.

It doesn't work in a universe with four dimensions of space, nor five, nor six.

Sie funktioniert weder in einem Universum mit 4 Raumdimensionen, noch mit 5, noch mit 6.

Finally, you can study the equations, and show that it works

Zuletzt kann man die Gleichungen untersuchen und zeigen,

only in a universe that has 10 dimensions of space

dass sie nur in einem Universum mit zehn Raumdimensionen

and one dimension of time.

und einer Zeitdimension funktionieren.

It leads us right back to this idea of Kaluza and Klein --

Das bringt uns direkt zurück zu der Idee von Kaluza und Klein,

that our world, when appropriately described,

dass unsere Welt, bei richtiger Beschreibung,

has more dimensions than the ones that we see.

mehr Dimensionen hat als die, die wir sehen.

Now you might think about that and say, well,

Sie könnten nun darüber nachdenken und sagen: Gut, ich weiß, dass es

OK, you know, if you have extra dimensions, and they're really tightly curled up,

OK, weißt Du, wenn Du Extra-Dimensionen hast und sie wirklich eng aufgerollt sind,

yeah, perhaps we won't see them, if they're small enough.

genau, vielleicht werden wir sie dann gar nicht sehen, wenn sie klein genug sind.

But if there's a little tiny civilization of green people walking around down there,

Aber wenn da drunten ein winziges Volk von grünen Männchen rumläuft

and you make them small enough, and we won't see them either. That is true.

und Du sie klein genug machst, dann würden wir sie auch nicht sehen, nicht wahr?

One of the other predictions of string theory --

Eine der weiteren Vorhersagen der Stringtheorie …

no, that's not one of the other predictions of string theory.

Nein, das ist keine weitere Vorhersage der Stringtheorie,

(Laughter)

(Gelächter)

But it raises the question:

aber es stellt sich die Frage:

are we just trying to hide away these extra dimensions,

Versuchen wir diese Extra-Dimensionen

or do they tell us something about the world?

nur zu verstecken oder verraten sie uns etwas über diese Welt?

In the remaining time, I'd like to tell you two features of them.

In der verbleibenden Zeit, möchte ich Ihnen zwei ihrer Eigenschaften vorstellen.

First is, many of us believe that these extra dimensions

Die erste ist, dass viele von uns glauben, dass diese Extra-Dimensionen

hold the answer to what perhaps is the deepest question

die Antwort auf die vielleicht letzte Frage

in theoretical physics, theoretical science.

der theoretischen Physik und theoretischen Wissenschaft beinhaltet.

And that question is this: when we look around the world,

Diese Frage lautet: Wenn wir uns die Welt ansehen, wie es die Forscher

as scientists have done for the last hundred years,

in den letzten 100 Jahren getan haben,

there appear to be about 20 numbers that really describe our universe.

scheint es 20 Zahlen zu geben, die unser Universum fundamental beschreiben.

These are numbers like the mass of the particles,

Das sind Zahlen, wie die Masse von Teilchen,

like electrons and quarks, the strength of gravity,

z.B. von Elektronen und Quarks, die Stärke der Gravitation,

the strength of the electromagnetic force --

die Stärke der elektromagnetischen Kraft,

a list of about 20 numbers

also eine Liste von ungefähr 20 Zahlen,

that have been measured with incredible precision,

die mit einer unglaublichen Genauigkeit gemessen wurden,

but nobody has an explanation

aber niemand hat eine Erklärung,

for why the numbers have the particular values that they do.

warum diese Zahlen genau diese Werte haben, die sie haben.

Now, does string theory offer an answer?

Nun, gibt die Stringtheorie hier eine Antwort?

Not yet.

Noch nicht.

But we believe the answer for why those numbers have the values they do

Aber wir glauben, dass der Grund, warum diese Zahlen diese Werte haben,

may rely on the form of the extra dimensions.

von der Gestalt der Extra-Dimensionen abhängen könnte,

And the wonderful thing is, if those numbers

und das Wundervolle daran ist:

had any other values than the known ones,

Hätten diese Zahlen andere Werte, als die uns bekannten,

the universe, as we know it, wouldn't exist.

würde das Universum, wie wir es kennen, nicht existieren.

This is a deep question.

Das ist eine tiefgründige Frage.

Why are those numbers so finely tuned

Warum sind diese Zahlen so exakt aufeinander abgestimmt,

to allow stars to shine and planets to form,

so dass Sterne leuchten und Planeten entstehen können.

when we recognize that if you fiddle with those numbers --

Wir erkennen also, dass jede Manipulation dieser Zahlen,

if I had 20 dials up here

- angenommen ich hätte hier 20 Knöpfe,

and I let you come up and fiddle with those numbers,

und ließe Sie heraufkommen und damit herumspielen -

almost any fiddling makes the universe disappear.

nahezu jedes Verstellen würde unser Universum verschwinden lassen.

So can we explain those 20 numbers?

Können wir also diese 20 Zahlen erklären?

And string theory suggests that those 20 numbers

Die Stringtheorie schlägt vor, dass diese 20 Zahlen

have to do with the extra dimensions.

etwas mit den Extra-Dimensionen zu tun haben.

Let me show you how.

Ich werde Ihnen zeigen was.

So when we talk about the extra dimensions in string theory,

Wenn wir über die Extra-Dimensionen in der Stringtheorie reden,

it's not one extra dimension,

geht es nicht um eine einzelne Extra-Dimension,

as in the older ideas of Kaluza and Klein.

wie in den früheren Ideen von Kaluza und Klein.

This is what string theory says about the extra dimensions.

Die Stringtheorie sagt nun über die Extra-Dimensionen,

They have a very rich, intertwined geometry.

dass sie eine stark verflochtene Geometrie bilden.

This is an example of something known as a Calabi-Yau shape --

Hier ein Beispiel von etwas, das als Calabi-Yau bekannt ist.

name isn't all that important.

Der Name ist nicht so wichtig,

But, as you can see,

aber Sie können sehen,

the extra dimensions fold in on themselves

dass sich die Extra-Dimensionen in sich selbst falten

and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.

und sich in einer sehr interessanten Form und Struktur verflechten.

And the idea is that if this is what the extra dimensions look like,

Und die Vorstellung ist, dass falls die Extra-Dimensionen so aussehen,

then the microscopic landscape of our universe all around us

dann würde die mikroskopische Struktur unseres gesamten Universums auf den

would look like this on the tiniest of scales.

kleinsten Skalen genau so aussehen.

When you swing your hand,

Wenn Sie Ihre Hand bewegen,

you'd be moving around these extra dimensions over and over again,

würden Sie sie ständig um diese Extra-Dimensionen herumbewegen,

but they're so small that we wouldn't know it.

aber sie sind so klein, dass wir nichts bemerken.

So what is the physical implication, though, relevant to those 20 numbers?

Wie sieht nun der physikalische Bezug zu diesen 20 Zahlen aus?

Consider this. If you look at the instrument, a French horn,

Wenn Sie sich dazu dieses Instrument, ein Waldhorn, ansehen,

notice that the vibrations of the airstreams

erkennen Sie, wie die Schwingungen des Luftstroms

are affected by the shape of the instrument.

durch die Form des Instruments beeinflusst werden.

Now in string theory,

In der Stringtheorie sind nun alle diese Zahlen

all the numbers are reflections of the way strings can vibrate.

Abbilder für die Arten, wie ein String schwingen kann.

So just as those airstreams

Genau wie diese Luftströme

are affected by the twists and turns in the instrument,

durch die Windungen des Instruments beeinflusst werden,

strings themselves will be affected

werden die Strings

by the vibrational patterns in the geometry within which they are moving.

durch die Schwingungsmuster innerhalb der Geometrie beeinflusst, in der sie sich bewegen

So let me bring some strings into the story.

Lassen Sie mich also ein paar Strings einfügen,

And if you watch these little fellows vibrating around --

und wenn Sie sehen, wie diese kleinen Kerlchen herum vibrieren,

they'll be there in a second -- right there,

- sie werden gleich hier sein -

notice that they way they vibrate is affected

Sehen Sie, wie die Art ihrer Schwingung abhängt

by the geometry of the extra dimensions.

von der Geometrie der Extra-Dimensionen.

So, if we knew exactly what the extra dimensions look like --

Wenn wir also genau wüssten, wie die Extra-Dimensionen aussehen,

we don't yet, but if we did --

- wir wissen es noch nicht, aber wenn es so wäre -

we should be able to calculate the allowed notes,

sollten wir in der Lage sein die erlaubten Noten zu berechnen,

the allowed vibrational patterns.

also die erlaubten Schwingungsmuster.

And if we could calculate the allowed vibrational patterns,

Und wenn wir die erlaubten Schwingungsmuster berechnen könnten,

we should be able to calculate those 20 numbers.

sollten wir auch diese 20 Zahlen berechnen können,

And if the answer that we get from our calculations

Und wenn die Antwort, die wir durch unsere Berechnungen erhalten,

agrees with the values of those numbers

übereinstimmt mit den Werten dieser Zahlen,

that have been determined

die ermittelt wurden

through detailed and precise experimentation,

mit Hilfe von detaillierten und präzisen Experimenten,

this in many ways would be the first fundamental explanation

wäre dies in vielfacher Hinsicht die erste fundamentale Erklärung dafür,

for why the structure of the universe is the way it is.

weshalb die Struktur des Universums so ist, wie sie ist.

Now, the second issue that I want to finish up with is:

Mit dem zweiten Punkt möchte ich dann schließen.

how might we test for these extra dimensions more directly?

Wie können wir diese Extra-Dimensionen direkter untersuchen?

Is this just an interesting mathematical structure

Ist dies nur eine interessante mathematische Konstruktion,

that might be able to explain

die vielleicht in der Lage ist,

some previously unexplained features of the world,

einige einstmals unverstandene Eigenschaften der Welt zu erklären,

or can we actually test for these extra dimensions?

oder können wir diese Extra-Dimensionen tatsächlich nachweisen?

And we think -- and this is, I think, very exciting --

Und wir glauben - und das ist, denke ich, sehr aufregend -

that in the next five years or so we may be able to test

dass wir so in den nächsten fünf Jahren in der Lage sein werden,

for the existence of these extra dimensions.

die Existenz dieser Extra-Dimensionen zu prüfen.

Here's how it goes. In CERN, Geneva, Switzerland,

Hier die Erklärung. Am CERN, in Genf, in der Schweiz wird

a machine is being built called the Large Hadron Collider.

eine Maschine namens "Large Hadron Collider" (LHC) gebaut.

It's a machine that will send particles around a tunnel,

Das ist eine Maschine, die Teilchen in einem runden Tunnel

opposite directions, near the speed of light.

mit fast Lichtgeschwindigkeit entgegengesetzt aufeinander schießt.

Every so often those particles will be aimed at each other,

Jedes Mal, wenn diese Teilchen aufeinander treffen

so there's a head-on collision.

ergibt sich eine Frontalkollision.

The hope is that if the collision has enough energy,

Wenn die Kollision genug Energie hat, so die Hoffnung,

it may eject some of the debris from the collision

könnte sie etwas von den Bruchstücken der Kollision

from our dimensions, forcing it to enter into the other dimensions.

von unseren Dimensionen in die anderen Dimensionen zwängen.

How would we know it?

Wie können wir das überprüfen?

Well, we'll measure the amount of energy after the collision,

Wir messen die Energiemenge nach der Kollision,

compare it to the amount of energy before,

vergleichen diese mit der ursprünglichen Energie

and if there's less energy after the collision than before,

und wenn sich dabei ein Energieverlust ergibt, haben wir den Beweis

this will be evidence that the energy has drifted away.

dass Energie weggestreut wurde.

And if it drifts away in the right pattern that we can calculate,

Und wenn sie in der Art verschwindet, wie wir das ausrechnen,

this will be evidence that the extra dimensions are there.

haben wir den Beweis für die Existenz der Extra-Dimensionen.

Let me show you that idea visually.

Ich zeige Ihnen das im Film.

So, imagine we have a certain kind of particle called a graviton --

Stellen Sie sich vor, wir haben ein bestimmtes Teilchen, genannt Graviton.

that's the kind of debris we expect to be ejected out,

Das ist die Art von Bruchstücken, die wir erwarten ausgestoßen zu werden,

if the extra dimensions are real.

falls es die Extra-Dimensionen gibt.

But here's how the experiment will go.

Das Experiment funktioniert dann so.

You take these particles. You slam them together.

Man nimmt diese Teilchen, man knallt sie zusammen.

You slam them together, and if we are right,

Man knallt sie zusammen, und wenn wir recht haben,

some of the energy of that collision

geht ein Teil der Kollisionsenergie

will go into debris that flies off into these extra dimensions.

in die Bruchstücke, die dann in diese Extra-Dimensionen fliegen.

So this is the kind of experiment

Das ist also das Experiment,

that we'll be looking at in the next five, seven to 10 years or so.

das wir so in den nächsten 5, 7 oder 10 Jahren erwarten,

And if this experiment bears fruit,

und wenn dieses Experiment funktioniert,

if we see that kind of particle ejected

wenn wir diese Art von Teilchenemission sehen

by noticing that there's less energy in our dimensions

und feststellen, dass sich nachher in unseren Dimensionen

than when we began,

weniger Energie befindet als vorher,

this will show that the extra dimensions are real.

zeigt das, dass die Extra-Dimensionen real sind.

And to me this is a really remarkable story,

Für mich ist das wirklich eine bemerkenswerte Geschichte und eine

and a remarkable opportunity. Going back to Newton with absolute space --

außergewöhnliche Gelegenheit. Zurück zu Newton und dem absolutem Raum,

didn't provide anything but an arena, a stage

der nicht mehr brachte, als eine Arena oder Bühne,

in which the events of the universe take place.

auf der die Ereignisse des Universums stattfinden.

Einstein comes along and says,

Einstein kommt vorbei und sagt:

well, space and time can warp and curve -- that's what gravity is.

Raum und Zeit können sich verzerren und krümmen, das ist Gravitation.

And now string theory comes along and says,

Und jetzt kommt die Stringtheorie daher und sagt:

yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,

Ja, Gravitation, Quantenmechanik, Elektromagnetismus

all together in one package,

passen alle zusammen in ein Paket,

but only if the universe has more dimensions than the ones that we see.

aber nur, wenn das Universum mehr Dimensionen hat, als die, die wir sehen,

And this is an experiment that may test for them in our lifetime.

und hier haben wir ein Experiment, das zu unseren Lebzeiten

Amazing possibility.

genau das testen wird. Eine fantastische Möglichkeit.

Thank you very much.

Vielen Dank.

(Applause)

(Applaus)