Making sense of string theory | Brian Greene

Brian Greene au sujet de la théorie des cordes

Traducteur: Matthieu Coville Relecteur: LAUDRIN Nicolas

In the year 1919,

Durant l'année 1919

a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza

Un mathématicien allemand quasiment inconnu, du nom de Théodore Kaluza

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

proposa une idée extrêmement audacieuse, et d'une certaine manière, très étrange

He proposed that our universe

Il suggéra que notre univers

might actually have more than the three dimensions

pourrait avoir en réalité plus de dimensions que les trois

that we are all aware of.

que nous connaissons tous

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

C'est-à-dire qu'en plus de gauche, droite, en arrière, en avant, et en haut, en bas

Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space

Kaluza suggéra qu'il pourrait y avoir des dimensions supplémentaires dans l'espace

that for some reason we don't yet see.

que pour une raison quelconque nous ne voyons pas encore

Now, when someone makes a bold and bizarre idea,

Bon, quand quelqu'un émet une idée audacieuse et étrange

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

parfois c'est tout ce que c'est: audacieux et étrange

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

mais ça n'a rien à voir avec le monde qui nous entoure

This particular idea, however --

Cette idée en particulier, pourtant

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

bien qu'on ne sache pas encore si elle juste ou fausse

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

et à la fin je parlerai des expériences qui, dans quelques années,

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

nous diront peut-être si elle est vraie ou fausse

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

cette idée a eu un impact majeur sur la physique du siècle passé

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

et elle continue à influencer une grande partie de la recherche de pointe.

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

Et donc j'aimerais vous parler de l'histoire de ces dimensions supplémentaires

So where do we go?

Alors comment on fait ?

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

Pour commencer il faut faire un peu d'histoire. Retourner en 1907.

This is a year when Einstein is basking in the glow

C'est une année durant laquelle Einstein est auréolé

of having discovered the special theory of relativity

de la découverte de la théorie de la relativité restreinte

and decides to take on a new project,

et il décide de démarrer un nouveau projet

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

pour tenter de comprendre complètement la grande et omniprésente force de la gravité

And in that moment, there are many people around

Et à ce moment-là, beaucoup de gens autour de lui

who thought that that project had already been resolved.

pensaient que la question avait déjà été résolue.

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

Newton avait fourni au monde une théorie de la gravitation à la fin du 17è siècle

that works well, describes the motion of planets,

qui fonctionne bien, décrit le mouvement des planètes

the motion of the moon and so forth,

le mouvement de la Lune, et ainsi de suite

the motion of apocryphal of apples falling from trees,

le mouvement de pommes apocryphes tombant des arbres

hitting people on the head.

sur la tête des gens

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

Tout ça pouvait être décrit d'après le travail de Newton

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

Mais Einstein se rendit compte que Newton avait oublié quelque chose dans son histoire

because even Newton had written

car Newton lui-même avait écrit

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

que même s'il comprenait comment calculer l'effet de la gravité

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

il avait été incapable d'identifier comment elle fonctionne réellement

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

Comment se fait-il que le Soleil, à 150 millions de km,

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

influence d'une certaine manière le mouvement de la Terre ?

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

Comment le Soleil l'atteint-il à travers l'espace vide et inerte, pour exercer son influence ?

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

Et c'est une tâche à laquelle Einstein s'est attelé

to figure out how gravity works.

pour comprendre comment fonctionne la gravité.

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

Laissez-moi vous montrer ce qu'il a trouvé

So Einstein found

Donc Einstein a découvert

that the medium that transmits gravity is space itself.

que le medium qui transmet la gravité, c'est l'espace lui-même

The idea goes like this:

Voilà l'idée:

imagine space is a substrate of all there is.

imaginez que l'espace est un substrat de tout ce qui existe

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

Einstein dit que l'espace est lisse et plat, si aucune matière n'est présente.

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

Mais si de la matière est présente, comme le Soleil,

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

cela provoque une déformation, une courbe dans la structure de l'espace.

And that communicates the force of gravity.

Et c'est ça qui transmet la force de la gravité.

Even the Earth warps space around it.

Même la Terre déforme l'espace autour d'elle

Now look at the Moon.

Maintenant jetez un oeil à la Lune

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

La Lune reste en orbite, d'après cette théorie,

because it rolls along a valley in the curved environment

parce qu'elle roule le long d'une vallée dans cet environnement courbé

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

que le Soleil, la Lune et la Terre peuvent tous créer par le simple fait de leur présence

We go to a full-frame view of this.

Maintenant la vue d'ensemble de tout ça

The Earth itself is kept in orbit

La Terre elle-même est maintenue en orbite

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

parce qu'elle roule le long d'une vallée dans l'environnement qui est courbé

because of the Sun's presence.

du fait de la présence du Soleil

That is this new idea about how gravity actually works.

Voilà l'idée nouvelle sur le fonctionnement réel de la gravité

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

Bon, cette idée a été testée en 1919 par des observations astronomiques

It really works. It describes the data.

Ça marche vraiment. Ça décrit les données.

And this gained Einstein prominence around the world.

Et cela apporta la célébrité à Einstein dans le monde entier

And that is what got Kaluza thinking.

Et c'est ce qui a fait réfléchir Kaluza

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

Comme Einstein, il était en quête de ce qu'on appelle une "théorie unifiée"

That's one theory

Il s'agit d'une théorie

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

qui serait capable de décrire toutes les forces de la nature à partir d'un ensemble d'idées

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

un ensemble de principes, une équation générale, si vous voulez.

So Kaluza said to himself,

Donc Kaluza se dit,

Einstein has been able to describe gravity

"Einstein a réussi à décrire la relativité"

in terms of warps and curves in space --

"en termes de déformations et de courbes de l'espace"

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

en fait, de l'espace et du temps, pour être plus précis.

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

"Peut-être que je peux faire la même chose avec l'autre force connue"

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

qui était, à l'époque, connue comme la force électromagnétique.

we know of others today, but at that time

On en connaît d'autres aujourd'hui, mais à cette époque

that was the only other one people were thinking about.

c'était la seule autre à laquelle les gens réfléchissaient.

You know, the force responsible for electricity

Vous savez, la force qui cause l'életricité

and magnetic attraction and so forth.

et l'attraction magnétique, et ainsi de suite

So Kaluza says, maybe I can play the same game

Et donc Kaluza dit, "peut-être que je peux faire la même chose"

and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.

"et décrire la force électromagnétique en termes de déformations et de courbes"

That raised a question: warps and curves in what?

Ça soulève une question: déformations et courbes de quoi ?

Einstein had already used up space and time,

Einstein avait déjà épuisé l'espace et le temps

warps and curves, to describe gravity.

les déformations et les courbes, pour décrire la gravité

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

Il semblait qu'il n'y avait plus rien à déformer ou courber

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

Donc Kaluza dit, "eh bien, peut-être qu'il y a plus de dimensions de l'espace"

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

Il dit, "si je veux décrire une force supplémentaire"

maybe I need one more dimension.

"peut-être que j'ai besoin d'une dimension supplémentaire"

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

Donc il imagina que le monde avait quatre dimensions de l'espace, et non trois,

and imagined that electromagnetism was warps and curves

et il imagina que l'électromagnétisme était constitué de déformations et de courbes

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

dans cette quatrième dimension. Maintenant voilà le truc:

when he wrote down the equations describing warps and curves

quand il écrivit les équations décrivant les déformations et les courbes

in a universe with four space dimensions, not three,

dans un univers avec quatre dimensions d'espace, et non trois,

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

il tomba sur les vieilles équations qu'Einstein avait déjà établies en trois dimensions

those were for gravity --

(celles-là concernaient la gravité)

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

mais il découvrit une équation en plus à cause de la dimension supplémentaire.

And when he looked at that equation,

Et quand il regarda cette équation.

it was none other than the equation

Ce n'était autre que l'équation

that scientists had long known to describe the electromagnetic force.

que les scientifiques connaissaient depuis longtemps pour décrire la force électromagnétique

Amazing -- it just popped out.

Extraordinaire... elle était apparue comme ça.

He was so excited by this realization

Il était tellement excité lorsqu'il réalisa cela

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

qu'il courut partout dans sa maison en hurlant: "Victoire !"

that he had found the unified theory.

parce qu'il avait trouvé la théorie unifiée.

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

Manifestement, Kaluza était un homme qui prenait la théorie très au sérieux

He, in fact --

Et en fait, il...

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

Une anecdote dit que lorsqu'il voulut apprendre à nager

he read a book, a treatise on swimming --

il lut un livre, un traité de natation...

(Laughter)

(Rires)

-- then dove into the ocean.

... et plongea dans l'océan

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

C'est un homme qui jouerait sa vie sur une théorie

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

Maintenant, pour ceux d'entre nous qui ont un petit peu plus de sens pratique,

two questions immediately arise from his observation.

son observation soulève immédiatement deux questions.

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

Numéro un: s'il y a plus de dimensions d'espace, où sont-elles ?

We don't seem to see them.

On ne semble pas les voir.

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

Et numéro deux: est-ce que cette théorie fonctionne vraiment en détail,

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

quand on essaye de l'appliquer au monde qui nous entoure ?

Now, the first question was answered in 1926

La première question a été résolue en 1926

by a fellow named Oskar Klein.

par un chercheur nommé Oskar Klein.

He suggested that dimensions might come in two varieties --

Il suggéra qu'il puisse y avoir deux types de dimensions...

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

il pourrait y avoir les grandes dimensions, faciles à voir,

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

mais il pourrait aussi y avoir des dimension infimes, enroulées

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

enroulées si petites, que bien qu'elles soient tout autour de nous

that we don't see them.

on ne les voit pas.

Let me show you that one visually.

Laissez-moi vous montrer ça visuellement

So, imagine you're looking at something

Donc imaginez que vous regardez quelque chose

like a cable supporting a traffic light.

comme un cable portant un feu de circulation.

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

C'est à Manhattan. Vous êtes dans Central Park (ça n'est pas très important)

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

mais le cable a l'air d'être en une dimension d'un point de vue éloigné

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

pourtant vous et moi savons tous qu'il a une certaine épaisseur.

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

Cela dit c'est très dur de le voir, de loin.

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

Mais si on fait un zoom et que l'on prend le point de vue de, mettons,

a little ant walking around --

une petite fourmi qui se promène...

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

les petites fourmis sont si petites qu'elles ont accès à toutes les dimensions

the long dimension,

la longueur

but also this clockwise, counter-clockwise direction.

mais aussi cette dimension, dans et contre le sens des aiguilles d'une montre

And I hope you appreciate this.

Et j'espère que vous appréciez tout ça

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

Ça a pris tellement de temps de faire faire ça à ces fourmis

(Laughter)

(Rires)

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

Mais ça illustre le fait que les dimensions peuvent être de deux types:

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

grandes et petites. Et l'idée que peut-être les grandes dimensions autour de nous

are the ones that we can easily see,

sont celles qu'on peut facilement voir,

but there might be additional dimensions curled up,

mais qu'il pourrait y avoir des dimensions supplémentaires, enroulées,

sort of like the circular part of that cable,

un peu comme la partie circulaire de ce cable

so small that they have so far remained invisible.

si petites qu'elles sont restées invisibles jusqu'à maintenant.

Let me show you what that would look like.

Je vais vous montrer à quoi ça ressemblerait.

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

Si on jette un œil, disons, à l'espace lui-même...

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

Bien sur, je ne peux montrer que deux dimensions sur un écran.

Some of you guys will fix that one day,

Certains d'entre vous corrigeront ça un jour,

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

mais tout ce qui n'est pas plat sur l'écran est une nouvelle dimension

goes smaller, smaller, smaller,

on rapetisse encore, et encore, et encore

and way down in the microscopic depths of space itself,

et tout en bas dans les profondeurs microscopiques de l'espace lui-même

this is the idea,

voilà l'idée:

you could have additional curled up dimensions --

on pourrait avoir des dimensions supplémentaires enroulées.

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

Là on a la forme d'un petit cercle, si petites qu'on ne les voit pas.

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

Mais si vous étiez une petite fourmi ultra microscopique en balade

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

vous pourriez marcher dans les grandes dimensions que l'on connaît tous

that's like the grid part --

(c'est la partie quadrillée)

but you could also access the tiny curled-up dimension

mais vous auriez aussi accès aux infimes dimensions enroulées

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

qui sont si petites qu'on ne peut les voir à l'œil nu

or even with any of our most refined equipment.

ou même avec aucun de nos instruments les plus fins.

But deeply tucked into the fabric of space itself,

Mais profondément enfouies dans la structure de l'espace lui-même,

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

l'idée est qu'il pourrait y avoir d'autres dimensions, comme on le voit ici.

Now that's an explanation

Voilà une explication

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

sur la façon dont l'univers pourrait avoir plus de dimensions que celles qu'on voit.

But what about the second question that I asked:

Mais qu'en est-il de la deuxième question que j'ai posée:

does the theory actually work

est-ce que la théorie marche vraiment

when you try to apply it to the real world?

quand on essaye de l'appliquer au monde réel ?

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

Eh bien il s'avère qu'Einstein et Kaluza et beaucoup d'autres

worked on trying to refine this framework

ont essayé d'affiner cette structure

and apply it to the physics of the universe

et de l'appliquer à la physique de l'univers

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

telle qu'on la comprenait à l'époque, et en détail ça ne fonctionnait pas.

In detail, for instance,

En détail, par exemple,

they couldn't get the mass of the electron

ils n'arrivaient pas à ce que la masse de l'électron

to work out correctly in this theory.

s'intègre correctement dans la théorie.

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

Énormément de gens travaillèrent dessus, mais dans les années 40, de façon sure dans les années 50,

this strange but very compelling idea

cette idée étrange mais tout à fait fascinante

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

sur la manière d'unifier les lois de la physique avait disparu.

Until something wonderful happened in our age.

Jusqu'à ce que quelque chose d'extraordinaire se produise à notre époque.

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

A notre époque, une nouvelle approche pour unifier les lois de la physique

is being pursued by physicists such as myself,

est suivie par des physiciens comme moi,

many others around the world,

et beaucoup d'autres dans le monde,

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

ça s'appelle la Théorie des Supercordes, comme vous le disiez.

And the wonderful thing is that superstring theory

Et ce qu'il y a d'extraordinaire c'est que la théorie des supercordes

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

n'a rien à voir à première vue avec cette idée de dimensions supplémentaires,

but when we study superstring theory,

mais lorsque l'on étudie la théorie des supercordes

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

on s'aperçoit qu'elle ressuscite l'idée dans une nouvelle forme éclatante.

So, let me just tell you how that goes.

Je vais vous expliquer comment ça se passe.

Superstring theory -- what is it?

La théorie des supercordes: qu'est-ce que c'est ?

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

Eh bien c'est une théorie qui tente de répondre à la question:

what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents

quels sont les éléments basiques, fondamentaux, indivisibles, insécables

making up everything in the world around us?

qui constituent tout ce qui nous entoure dans le monde ?

The idea is like this.

Voilà l'idée.

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

Imaginez qu'on regarde un objet courant, juste une bougie dans un bougeoir,

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

et imaginez qu'on veuille savoir de quoi il est fait.

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

Alors on fait un voyage au plus profond de l'objet et on examine ses constituants.

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

Et donc très profond... on sait tous que si on va suffisamment loin, on trouve les atomes.

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

On sait aussi tous que les atomes ne sont pas la fin du voyage.

They have little electrons that swarm around a central nucleus

Ils ont des petits électrons qui grouillent autour d'un noyau central

with neutrons and protons.

avec des neutrons et des protons.

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

Même les neutrons et les protons contiennent des particules plus petites appelées quarks

That is where conventional ideas stop.

C'est là que les idées conventionnelles s'arrêtent.

Here is the new idea of string theory.

Voici l'idée nouvelle de la théorie des cordes.

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

Au plus profond de n'importe laquelle de ces particules, il y a autre chose.

This something else is this dancing filament of energy.

Cette autre chose, c'est ce filament d'énergie qui danse.

It looks like a vibrating string --

Ça ressemble à une corde qui vibre

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

c'est de là que vient l'idée de théorie des cordes

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

Et de la même manière que les cordes en vibration que vous venez de voir sur un violoncelle

can vibrate in different patterns,

peuvent vibrer selon différents schémas,

these can also vibrate in different patterns.

celles-ci peuvent aussi vibrer selon différents schémas.

They don't produce different musical notes.

Elles ne produisent pas différentes notes de musique.

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

En revanche, elles produisent les différentes particules qui constituent le monde qui nous entoure.

So if these ideas are correct,

Donc si ces idées-là sont correctes,

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

voici à quoi le paysage ultra-microscopique de l'univers ressemble.

It's built up of a huge number

Il est constitué d'un très grand nombre

of these little tiny filaments of vibrating energy,

de ces minuscules filaments d'énergie en vibration

vibrating in different frequencies.

qui vibrent à différentes fréquences.

The different frequencies produce the different particles.

Les différentes fréquences produisent différentes particules.

The different particles are responsible

Les différentes particules sont responsables

for all the richness in the world around us.

de toute la richesse du monde qui nous entoure.

And there you see unification,

Et là vous voyez l'unification,

because matter particles, electrons and quarks,

parce que les particules de matière, électrons et quarks,

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

les particules de radiation, photons, gravitons, sont tous construits à partir d'une entité.

So matter and the forces of nature all are put together

Donc la matière et les forces de la nature sont toutes réunies

under the rubric of vibrating strings.

sous la rubrique des cordes en vibration.

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

Et c'est ça que l'on entend par théorie unifiée.

Now here is the catch.

Maintenant voilà où est le piège.

When you study the mathematics of string theory,

Quand on étudie les mathématiques de la théorie des cordes,

you find that it doesn't work

on découvre que ça ne marche aps

in a universe that just has three dimensions of space.

dans un univers qui n'a que trois dimensions d'espace.

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

Ça ne marche pas dans un univers à quatre dimensions d'espace, ni à cinq, ni à six.

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

Finalement, on peut étudier les équations, et montrer que ça ne marche

only in a universe that has 10 dimensions of space

que dans un univers qui a dix dimensions d'espace

and one dimension of time.

et une dimension de temps.

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

Ça nous ramène directement à l'idée de Kaluza et Klein

that our world, when appropriately described,

selon laquelle notre monde, quand il est correctement décrit,

has more dimensions than the ones that we see.

a plus de dimensions que celles que l'on voit.

Now you might think about that and say, well,

Maintenant vous pouvez réfléchir à tout ça et vous dire, bon,

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

"OK, vous savez, s'il y a des dimensions supplémentaires, et qu'elles sont vraiment enroulées très serrées,

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

d'accord, peut-être qu'on ne les verra pas si elles sont suffisamment petites.

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

Mais s'il y a une minuscule civilisation de petits hommes verts qui se baladent là-dessous

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

et qu'ils sont suffisamment petits, on ne les verra pas non plus, et c'est vrai.

One of the other predictions of string theory --

L'une des autres prédictions de la théorie des cordes...

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

non, ce n'est pas une des autres prédictions de la théorie des cordes

(Laughter)

(Rires)

But it raises the question:

Mais cela soulève la question:

are we just trying to hide away these extra dimensions,

est-ce qu'on essaye juste de cacher ces dimensions supplémentaires,

or do they tell us something about the world?

ou est-ce qu'elles nous apprennent quelque chose sur le monde ?

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

Dans le temps qu'il reste, j'aimerais vous parler de deux de leurs caractéristiques.

First is, many of us believe that these extra dimensions

La première, c'est que nombre d'entre nous croient que ces dimensions supplémentaires

hold the answer to what perhaps is the deepest question

détiennent la réponse à ce qui est peut-être la question la plus profonde

in theoretical physics, theoretical science.

en physique théorique, en théorie des sciences.

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

Et cette question c'est: quand on observe le monde

as scientists have done for the last hundred years,

comme les scientifiques l'ont fait ces cent dernières années,

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

il semble y avoir environ 20 nombres qui décrivent vraiment notre univers.

These are numbers like the mass of the particles,

Ce sont des nombres comme la masse des particules,

like electrons and quarks, the strength of gravity,

comme les électrons et les quarks, la puissance de la gravité,

the strength of the electromagnetic force --

la puissance de la force électromagnétique...

a list of about 20 numbers

une liste d'environ 20 nombres

that have been measured with incredible precision,

qui ont été mesurés avec une précision incroyable,

but nobody has an explanation

mais personne ne peut expliquer

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

pourquoi ces nombres ont les valeurs particulières qu'ils ont.

Now, does string theory offer an answer?

Maintenant, est-ce que la théorie des cordes apporte une réponse ?

Not yet.

Pas encore.

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

Mais on pense que la raison pour laquelle ces nombres ont les valeurs qu'ils ont

may rely on the form of the extra dimensions.

dépend peut-être de la forme de ces dimensions.

And the wonderful thing is, if those numbers

Et ce qui est extraordinaire, c'est que si ces nombres

had any other values than the known ones,

avaient n'importe quelles autres valeurs que celles qu'on connaît,

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

l'univers, tel qu'on le connaît, n'existerait pas.

This is a deep question.

C'est une question profonde.

Why are those numbers so finely tuned

Pourquoi ces nombres sont-ils si finement réglés

to allow stars to shine and planets to form,

qu'ils permettent aux étoiles de briller et aux planètes de se former

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

alors qu'on sait que si l'on trafique ces nombres...

if I had 20 dials up here

si j'avais 20 cadrans ici

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

et que je vous laissais venir et bidouiller ces nombres,

almost any fiddling makes the universe disappear.

presque tous les bidouillages feraient disparaître l'univers.

So can we explain those 20 numbers?

Alors peut-on expliquer ces 20 nombres ?

And string theory suggests that those 20 numbers

Et la théorie des cordes suggère que ces 20 nombres

have to do with the extra dimensions.

ont quelque chose à voir avec les dimensions supplémentaires.

Let me show you how.

Je vais vous montrer comment.

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

Donc quand on parle des dimensions supplémentaires en théorie des cordes,

it's not one extra dimension,

ce n'est pas une dimension supplémentaire,

as in the older ideas of Kaluza and Klein.

comme d'après les vieilles idées de Kaluza et Klein.

This is what string theory says about the extra dimensions.

Voici ce que dit la théorie des cordes à propos des dimensions supplémentaires.

They have a very rich, intertwined geometry.

Elles ont une géométrie entremêlée très complexe.

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

Ceci est un exemple de ce qu'on appelle une forme de Calabi-Yau...

name isn't all that important.

le nom n'est pas très important.

But, as you can see,

Mais comme vous pouvez le voir,

the extra dimensions fold in on themselves

les dimensions supplémentaires se replient sur elles-mêmes

and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.

et elles s'emmêlent dans une forme, une structure très intéressante.

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

et l'idée, c'est que si les dimensions supplémentaires ressemblent à ça,

then the microscopic landscape of our universe all around us

alors le paysage microscopique de notre univers, tout autour de nous,

would look like this on the tiniest of scales.

ressemblerait à ça à une échelle microscopique.

When you swing your hand,

Quand vous balancez votre main,

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

vous déplaceriez ces dimensions supplémentaires encore et encore,

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

mais elles sont si petites qu'on ne le saurait pas.

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

Mais quelle est l'implication physique, néanmoins, concernant ces 20 nombres ?

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

Pensez à ça, si vous regardez cet instrument, un cor français,

notice that the vibrations of the airstreams

vous notez que les vibrations des courants d'air

are affected by the shape of the instrument.

sont influencées par la forme de l'instrument.

Now in string theory,

Maintenant en théorie des cordes,

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

tous les nombres sont les reflets de la façon dont les cordes peuvent vibrer.

So just as those airstreams

Ainsi de même que ces courants d'air

are affected by the twists and turns in the instrument,

sont affectés par les coudes et les virages de l'instrument,

strings themselves will be affected

les cordes elles-mêmes seront affectées

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

par les schémas de vibration dans la géométrie au sein de laquelle elles se déplacent.

So let me bring some strings into the story.

Donc je vais ajouter quelques cordes à cette histoire.

And if you watch these little fellows vibrating around --

Et si vous regardez ces petits trucs vibrer dans tous les sens...

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

ils vont arriver dans une seconde - voilà,

notice that they way they vibrate is affected

remarquez que la façon dont ils vibrent est affectée

by the geometry of the extra dimensions.

par la géométrie des dimensions supplémentaires.

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

Donc si on savait exactement à quoi ressemblent les dimensions supplémentaires

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

(on ne sait pas encore, mais si on savait)

we should be able to calculate the allowed notes,

nous devrions être capable de calculer les notes qui sont possibles,

the allowed vibrational patterns.

les schémas de vibration possibles.

And if we could calculate the allowed vibrational patterns,

Et si on pouvait calculer les schémas de vibration possibles,

we should be able to calculate those 20 numbers.

on devrait pouvoir calculer ces 20 nombres.

And if the answer that we get from our calculations

Et si la réponse que l'on obtient par nos calculs

agrees with the values of those numbers

correspond aux valeurs de ces nombres

that have been determined

qui ont été déterminées

through detailed and precise experimentation,

par des expérimentations précises et détaillées,

this in many ways would be the first fundamental explanation

ce serait de bien des manières la première explication fondamentale

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

de pourquoi la structure de l'univers est tel qu'elle est.

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

Maintenant le deuxième problème avec lequel je voudrais conclure est:

how might we test for these extra dimensions more directly?

comment pourrions-nous tester l'existence de ces dimensions supplémentaires plus directement ?

Is this just an interesting mathematical structure

Est-ce que c'est juste une structure mathématique intéressante

that might be able to explain

qui pourrait expliquer

some previously unexplained features of the world,

certaines caractéristiques du monde jusque-là inexpliquées,

or can we actually test for these extra dimensions?

ou peut-on véritablement tester l'existence de ces dimensions supplémentaires ?

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

Et on pense (et ça c'est, je trouve, tout à fait passionnant)

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

que dans les cinq prochaines années à peu près, on sera peut-être capable

for the existence of these extra dimensions.

de tester l'existence de ces dimensions supplémentaires.

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

Voilà comment ça marche. Au CERN, à Genève, en Suisse,

a machine is being built called the Large Hadron Collider.

on est en train de construire une machine appelée Grand Collisionneur de Hadrons.

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

C'est une machine qui enverra des particules le long d'un tunnel,

opposite directions, near the speed of light.

en direction opposée, quasiment à la vitesse de la lumière.

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

De temps à autre ces particules seront dirigées les unes contre les autres,

so there's a head-on collision.

pour qu'il y ait une collision frontale.

The hope is that if the collision has enough energy,

L'espoir, c'est que si la collision a suffisamment d'énergie,

it may eject some of the debris from the collision

elle puisse éjecter certains des débris de la collision

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

de nos dimensions, les forçant à entrer dans les autres dimensions.

How would we know it?

Comment est-ce qu'on le saura ?

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

Eh bien, on mesurera la quantité d'énergie après la collision,

compare it to the amount of energy before,

on la comparera à la quantité d'énergie avant,

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

et s'il y a moins d'énergie après la collision qu'avant,

this will be evidence that the energy has drifted away.

Ce sera la preuve que l'énergie s'est égarée.

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

Et si elle s'égare d'après le bon schéma que l'on peut calculer,

this will be evidence that the extra dimensions are there.

ce sera la preuve que les dimensions supplémentaires sont là.

Let me show you that idea visually.

Laissez-moi vous montrer cette idée visuellement.

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

Donc imaginez qu'on ait un certain type de particule appelée graviton...

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

c'est le genre de débris que l'on s'attend à voir éjecté

if the extra dimensions are real.

si les dimensions supplémentaires existent.

But here's how the experiment will go.

Mais voilà comment va se dérouler l'expérience.

You take these particles. You slam them together.

Vous prenez ces particules, vous les cognez l'une contre l'autre.

You slam them together, and if we are right,

Vous les cognez l'une contre l'autre, et si on a raison,

some of the energy of that collision

une partie de l'énergie de cette collision

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

ira dans des débris qui s'échappent dans ces dimensions supplémentaires.

So this is the kind of experiment

Donc c'est le genre d'expériences

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

que l'on étudiera dans les cinq, sept ou peut-être dix années à venir.

And if this experiment bears fruit,

Et si l'expérience porte ses fruits,

if we see that kind of particle ejected

si l'on voit ce genre de particule être expulsé

by noticing that there's less energy in our dimensions

en remarquant qu'il y a moins d'énergie dans nos dimensions

than when we began,

que lorsqu'on a commencé,

this will show that the extra dimensions are real.

cela montrera que les dimensions supplémentaires sont réelles.

And to me this is a really remarkable story,

Et pour moi c'est une histoire véritablement étonnante,

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

et une opportunité exceptionnelle. Si on revient à Newton avec l'espace absolu...

didn't provide anything but an arena, a stage

ça ne fournissait rien d'autre qu'un stade, une scène

in which the events of the universe take place.

sur laquelle les événements de l'univers prenaient place.

Einstein comes along and says,

Einstein débarque et dit,

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

en fait, l'espace et le temps peuvent se déformer et se courber, c'est ça la gravité.

And now string theory comes along and says,

Et là la théorie des cordes débarque et dit,

yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,

oui, la gravité, la mécanique quantique, l'électromagnétisme...

all together in one package,

tous réunis dans un seul ensemble,

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

mais seulement si l'univers a plus de dimensions que celles qu'on voit

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

Et c'est une expérience qui pourrait tester leur existence de notre vivant.

Amazing possibility.

Une possibilité incroyable.

Thank you very much.

Merci beaucoup.

(Applause)

(Applaudissements)