A theory of everything | Garrett Lisi

Garrett Lisi sur la théorie du Tout.

Traducteur: Hermes Hernandez Relecteur: Clement Genzmer

Whoa, dude.

Waoh, mec. Regarde un peu ces équations d'enfer. Cool.

(Laughter)

Check out those killer equations. Sweet.

Actually, for the next 18 minutes I'm going to do the best I can

A vrai dire, pendant les prochaines 18 minutes je vais m'appliquer

to describe the beauty of particle physics without equations.

à décrire la beauté de la physique, sans équations.

It turns out there's a lot we can learn from coral.

Les coraux ont beaucoup à nous apprendre.

A coral is a very beautiful and unusual animal.

Le corail est un animal à la fois très beau et très inhabituel.

Each coral head consists of thousands of individual polyps.

Chaque tête de corail est constituée de milliers de polypes distincts.

These polyps are continually budding and branching

Ces polypes bourgeonnent et se ramifient en permanence

into genetically identical neighbors.

donnant naissance à des voisins génétiquement identiques.

If we imagine this to be a hyperintelligent coral,

En imaginant que les coraux sont des êtres hyper-intelligents

il est possible d'en choisir un et de lui poser une question tout à fait raisonnable.

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

On peut lui demander comment il a fait pour se retrouver en ce lieu précis

compared to his neighbors --

plutôt qu'à la place d'un de ses voisins.

if it was just chance, or destiny, or what?

Si c'était juste la chance, le destin, ou autre chose ?

Now, after admonishing us for turning the temperature up too high,

Après nous avoir reproché le réchauffement planétaire,

il nous dirait que notre question est complètement stupide.

he would tell us that our question was completely stupid.

These corals can be kind of mean, you see,

Les coraux peuvent être plutôt méchants,

and I have surfing scars to prove that.

j'ai des cicatrices qui le prouvent.

But this polyp would continue and tell us

Mais ce polype continuerait et nous dirait

that his neighbors were quite clearly identical copies of him.

que ses voisins sont des copies clairement identiques à lui-même.

That he was in all these other locations as well,

Qu'il était dans tous ces autres lieux,

but experiencing them as separate individuals.

mais qui les vivait à travers les autres.

For a coral, branching into different copies

Pour un corail, se ramifier en plusieurs copies

is the most natural thing in the world.

est la chose la plus naturelle du monde.

Unlike us, a hyperintelligent coral

Contrairement à nous, un corail super-intelligent serait parfaitement préparé

would be uniquely prepared to understand quantum mechanics.

à comprendre la mécanique quantique.

The mathematics of quantum mechanics

Les mathématiques de la mécanique quantique décrivent très précisément

very accurately describes how our universe works.

la façon dont notre univers fonctionne.

And it tells us our reality is continually branching into different possibilities,

Et elles nous disent que notre réalité bifurque continuellement

vers de nouvelles possibilités ; tout comme le corail.

just like a coral.

It's a weird thing for us humans to wrap our minds around,

C'est quelque chose d'étrange, difficile à imaginer

since we only ever get to experience one possibility.

puisque nous ne vivons jamais qu'une seule de ces possibilités.

This quantum weirdness was first described

Cette étrangeté quantique fut d'abord décrite

by Erwin Schrödinger and his cat.

par Erwin Schrödinger et son chat.

The cat likes this version better.

Le chat préfère cette version.

(Laughter)

(Rires)

In this setup, Schrödinger is in a box with a radioactive sample

Dans cette version, Schrödinger et un échantillon radioactif sont dans une boite.

that, by the laws of quantum mechanics, branches into a state

L'échantillon, selon les lois de la mécanique quantique, bifurque vers un état

in which it is radiated and a state in which it is not.

dans lequel il irradie et n'irradie pas.

(Laughter)

(Rires).

In the branch in which the sample radiates,

Si l'échantillon irradie

il active un interrupteur qui relâche du poison et Schrödinger est mort.

it sets off a trigger that releases poison and Schrödinger is dead.

But in the other branch of reality, he remains alive.

Mais dans une réalité alternative, il reste en vie.

These realities are experienced separately by each individual.

Ces réalités sont vécues séparément par chaque individu.

As far as either can tell, the other one doesn't exist.

En ce qui les concerne, l'autre n'existe pas.

This seems weird to us,

Cette idée nous semble étrange parce que chacun de nous

because each of us only experiences an individual existence,

ne vit qu'une existence distincte des autres

and we don't get to see other branches.

et il ne nous est pas offert de voir les autres possibilités.

It's as if each of us, like Schrödinger here,

C'est comme si chacun de nous, tel Schrödinger ici, était une sorte de corail

are a kind of coral branching into different possibilities.

se ramifiant vers différentes possibilités.

The mathematics of quantum mechanics tells us

Les mathématiques de la mécanique quantique nous disent

this is how the world works at tiny scales.

que le monde fonctionne ainsi au niveau de l'infiniment petit.

It can be summed up in a single sentence:

Ce qui peut être résumé en une seule phrase :

Everything that can happen, does.

Tout ce qui peut se produire a lieu.

That's quantum mechanics.

C'est la mécanique quantique.

But this does not mean everything happens.

Mais cela ne veut pas dire que tout se produit.

The rest of physics is about describing what can happen and what can't.

Le reste des sciences physique décrit ce qui peut se passer

et ce qui ne peut pas.

What physics tells us is that everything comes down to geometry

Ce que la physique nous dit, c'est que tout se réduit à la géométrie

and the interactions of elementary particles.

et aux interactions entre particules élémentaires.

Et rien ne peut se produire sans que ces interactions

And things can happen only if these interactions are perfectly balanced.

soient parfaitement équilibrées.

Now I'll go ahead and describe how we know about these particles,

Je vais maintenant expliquer comment nous connaissons ces particules,

ce qu'elles sont, et comment cet équilibre fonctionne.

what they are and how this balance works.

In this machine, a beam of protons and antiprotons

Dans cette machine, un faisceau de protons et d'anti-protons

are accelerated to near the speed of light

sont accélérés pour atteindre une vitesse proche de celle de la lumière

and brought together in a collision, producing a burst of pure energy.

ils entrent en collision ce qui produit une décharge d'énergie pure.

This energy is immediately converted into a spray of subatomic particles,

L'énergie est immédiatement convertie en une pulvérisation

de particules subatomiques

with detectors and computers used to figure out their properties.

entourées de détecteurs et d'ordinateurs destinés à découvrir leur caractéristiques.

This enormous machine --

Cette énorme machine, le Grand Collisionneur de Hadrons [LHC]

the Large Hadron Collider at CERN in Geneva --

est au CERN à Genève.

has a circumference of 17 miles and, when it's operating,

Il a une circonférence de 27 kilomètres

et, lorsqu'il fonctionne, utilise cinq fois plus d'énergie

draws five times as much power as the city of Monterey.

que la ville de Monterey.

We can't predict specifically

Nous ne pouvons pas prévoir précisément quelles particules seront produites lors d'une collision.

what particles will be produced in any individual collision.

Nous ne pouvons pas prévoir précisément quelles particules seront produites lors d'une collision.

Quantum mechanics tells us all possibilities are realized.

La mécanique quantique nous dit que toutes les possibilités se réaliseront.

But physics does tell us what particles can be produced.

Mais la physique nous dit quelles sont ces possibilités.

These particles must have just as much mass and energy

La somme masse-énergie des particules créées

as is carried in by the proton and antiproton.

doit être celle du proton et de l'anti-proton combinés.

Any particles more massive than this energy limit aren't produced,

Toute particule plus massive

ne sera pas produite et restera invisible à nos yeux.

and remain invisible to us.

This is why this new particle accelerator is so exciting.

C'est pourquoi ce nouvel accélérateur de particules est si passionnant.

It's going to push this energy limit seven times

Il va repousser cette limite sept fois

beyond what's ever been done before,

plus loin que ce qui a été jamais fait auparavant,

so we're going to get to see some new particles very soon.

donc nous allons voir de nouvelles particules très bientôt.

But before talking about what we might see,

Mais avant de parler de ce que nous pourrions voir

let me describe the particles we already know of.

laissez-moi décrire les particules que nous connaissons déjà.

There's a whole zoo of subatomic particles.

Il y a tout un zoo de particules subatomiques.

Most of us are familiar with electrons.

La plupart d'entre nous sont familiers des électrons.

A lot of people in this room make a good living pushing them around.

Beaucoup de gens dans cette pièce gagnent bien leur vie en les faisaint s'agiter.

Beaucoup de gens dans cette pièce gagnent bien leur vie en les faisaint s'agiter.

(Rires).

(Laughter)

But the electron also has a neutral partner called the neutrino,

Mais l'électron a aussi un partenaire neutre nommé le neutrino,

with no electric charge and a very tiny mass.

qui n'a pas de charge électrique et a une masse très petite.

In contrast, the up and down quarks have very large masses,

A l'inverse, les quarks up et down sont très massifs,

and combine in threes to make the protons and neutrons inside atoms.

et se combinent par trois pour faire des protons et des neutrons dans les atomes.

et se combinent par trois pour faire des protons et des neutrons dans les atomes.

All of these matter particles come in left- and right-handed varieties,

Toutes ces particules de matière possèdent des versions gauche et droite,

et des antiparticules partenaires porteurs de charges opposées.

and have antiparticle partners that carry opposite charges.

These familiar particles

also have less familiar second and third generations,

Ces particulies familières ont aussi des secondes et troisièmes générations,

moins familières, qui ont les mêmes charges que les premières

which have the same charges as the first but have much higher masses.

mais des masses bien supérieures.

These matter particles all interact with the various force particles.

Ces particules interagissent toutes avec les différentes particules de force.

The electromagnetic force interacts with electrically charged matter

La force électromagnétique interagit avec la matière chargée électriquement.

via particles called photons.

via des particules appelées photons.

There is also a very weak force

Il y a aussi une force très faible appelée, sans imagination,

called, rather unimaginatively, the weak force ...

la force faible, et qui interagit

(Laughter)

that interacts only with left-handed matter.

seulement avec la matière gauche.

The strong force acts between quarks

La force forte agit entre les quarks qui possèdent

which carry a different kind of charge, called color charge,

un type de charge différent, nommée charge de couleur,

and come in three different varieties: red, green and blue.

et il en existe trois variétées: rouge, vert et bleu.

You can blame Murray Gell-Mann for these names -- they're his fault.

Vous pouvez vous en prendre à Murray Gell-Mann pour ces noms - c'est de sa faute.

Vous pouvez vous en prendre à Murray Gell-Mann pour ces noms - c'est de sa faute.

Finally, there's the force of gravity,

Finalement il y a la force gravitationelle, qui interagit avec la matière

which interacts with matter via its mass and spin.

en fonction de sa masse et son spin.

The most important thing to understand here

Le plus important est de comprendre

is that there's a different kind of charge associated with each of these forces.

qu'il y a un type de charge différent associé avec

chacune de ces forces.

These four different forces interact with matter

Ces quatres forces interagissent avec la matière

according to the corresponding charges that each particle has.

selon les charges que possède chaque particule.

A particle that hasn't been seen yet, but we're pretty sure exists,

Une particule qui n'a pas encore été vue mais dont nous somme presque certains de l'existence

est la particule de Higgs, qui donne leur masse à toutes les autres particules.

is the Higgs particle, which gives masses to all these other particles.

The main purpose of the Large Hadron Collider

La fonction principale du LHC

est de voir cette particule de Higgs, et nous somme presque certains qu'il la verra.

is to see this Higgs particle, and we're almost certain it will.

But the greatest mystery is what else we might see.

Mais le plus grand mystère, c'est ce que nous verrons d'autre.

And I'm going to show you one beautiful possibility

Et je vais vous présenter une magnifique possibilité

towards the end of this talk.

vers la fin de cette présentation.

Now, if we count up all these different particles

Bon, si nous comptons toutes les particules

using their various spins and charges,

avec leur spins et leur charges, ça en fait 226.

there are 226.

That's a lot of particles to keep track of.

Ca fait beaucoup de particules à gérer

And it seems strange

et il semble étrange que la nature aie

that nature would have so many elementary particles.

tant de particules élémentaires.

But if we plot them out according to their charges,

Mais si nous les plaçons sur un graphe, en suivant leur charges

some beautiful patterns emerge.

de superbes motifs apparaissent.

The most familiar charge is electric charge.

La charge la plus familière est la charge électrique.

Electrons have an electric charge,

Les électrons ont une charge électrique négative.

a negative one,

Et les quarks vont toujours par trois.

and quarks have electric charges in thirds.

Donc lorsque deux quarks hauts et un quark bas sont combinés

So when two up quarks and a down quark are combined to make a proton,

pour faire un proton, celui-ci a une charge électrique totale de plus un.

it has a total electric charge of plus one.

These particles also have antiparticles, which have opposite charges.

Les particules ont aussi des antiparticules qui ont des charges opposées.

Now, it turns out the electric charge

En fait, il se trouve que les charges électriques

is actually a combination of two other charges:

sont la combinaison de deux autres charges:

hypercharge and weak charge.

l'hypercharge et la charge faible.

If we spread out the hypercharge and weak charge

Si nous séparons l'hypercharge et la charge faible

et plaçons ces particules chargées dans cet espace à deux dimensions,

and plot the charges of particles in this two-dimensional charge space,

the electric charge is where these particles sit

la charge électrique indique là où ces particules se situent

along the vertical direction.

le long de l'axe vertical.

The electromagnetic and weak forces interact with matter

La force électromagnétique et la force faible interagissent avec la matière

according to their hypercharge and weak charge,

selon leur hypercharge et leur charge faible, ce qui forme ce motif.

which make this pattern.

selon leur hypercharge et leur charge faible, ce qui forme ce motif.

This is called the unified electroweak model,

C'est ce qu'on appelle le Modèle Electrofaible Unifié,

et il fut construit en 1967.

and it was put together back in 1967.

The reason most of us are only familiar with electric charge

C'est à cause de la particule de Higgs que la plupart d'entre nous

and not both of these is because of the Higgs particle.

connaissent la charge électrique et non ces deux autres.

The Higgs, over here on the left, has a large mass

La particule de Higgs, ici à gauche, a une large masse

and breaks the symmetry of this electroweak pattern.

et brise la symétrie de ce motif électrofaible.

It makes the weak force very weak by giving the weak particles a large mass.

Elle rend la force faible très faible

en donnant aux particules faibles une très grande masse.

Since this massive Higgs sits along the horizontal direction in this diagram,

Puisque l'énorme Higgs se trouve le long de l'axe horizontal

dans ce diagramme, les photons de l'électromagnétisme restes sans masse

the photons of electromagnetism remain massless

and interact with electric charge along the vertical direction

et interagissent avec la charge électrique le long de l'axe vertical

in this charge space.

dans cet espace des charges.

So the electromagnetic and weak forces

Les forces électromagnétiques et faibles sont donc décrites

are described by this pattern of particle charges

dans un espace à deux dimensions par cette disposition de particules chargées.

in two-dimensional space.

We can include the strong force by spreading out its two charge directions

Nous pouvons inclure la force forte en séparant

les deux directions de sa charge et en représentant les charges

and plotting the charges of the force particles in quarks

des particules de cette force par des quarks le long de ces directions.

along these directions.

The charges of all known particles

Les charges de toutes les particules connues peuvent être placées

can be plotted in a four-dimensional charge space,

dans un espace de charges à quatre dimensions, et être ensuite projeté

and projected down to two dimensions like this so we can see them.

en deux dimensions, comme cela, afin que nous puissions le voir.

Whenever particles interact, nature keeps things in a perfect balance

Lorsque les particules interagissent, la nature maintient tout dans un équilibre parfait

along all four of these charge directions.

le long de ces quatre directions de charges.

If a particle and an antiparticle collide,

Si une particule et une antiparticule se rencontrent, cela créé une décharge d'énergie

it creates a burst of energy and a total charge of zero

et une charge totale de zéro dans toutes ces directions de charges.

in all four charge directions.

At this point, anything can be created

Lors de cette collision, tout peut être créé tant que

as long as it has the same energy and maintains a total charge of zero.

le résultat a la même énergie que celle dégagée et une charge totale de zéro.

For example, this weak force particle and its antiparticle

Par exemple, cette particule liée à la force faible et cette antiparticule

can be created in a collision.

peuvent être créées lors d'une collision.

In further interactions, the charges must always balance.

Les charges doivent aussi s'équilibrer dans toutes les interactions successives.

One of the weak particles could decay into an electron and an antineutrino,

L'une des particules faibles pourrait se décomposer en un électron et un antineutrino,

L'une des particules faibles pourrait se décomposer en un électron et un antineutrino,

and these three still add to zero total charge.

et ces trois là ont toujours une charge totale nulle.

Nature always keeps a perfect balance.

La nature maintient toujours un équilibre parfait.

So these patterns of charges are not just pretty.

Ces diagrammes ne sont donc pas seulement beaux à voir.

Ils nous disent quelles interactions peuvent se produire.

They tell us what interactions are allowed to happen.

And we can rotate this charge space in four dimensions

Et nous pouvons faire pivoter cette espace de charges à quatre dimensions

to get a better look at the strong interaction,

pour mieux observer l'interaction forte qui a une belle symétrie hexagonale.

pour mieux observer l'interaction forte qui a une belle symétrie hexagonale.

which has this nice hexagonal symmetry.

In a strong interaction, a strong force particle,

La force forte fait interagir une particule liée à la force forte, telle que celle-ci,

such as this one,

interacts with a colored quark, such as this green one,

avec un quark de couleur, tel que le vert, là,

pour produire un quark avec une nouvelle charge de couleur -- le rouge, ici.

to give a quark with a different color charge -- this red one.

And strong interactions are happening millions of times

Et des interactions fortes se produisent par millions

chaque seconde, dans chaque atome de nos corps,

each second in every atom of our bodies,

holding the atomic nuclei together.

maintenant les noyaux atomiques en cohésion.

But these four charges corresponding to three forces

Mais ces quatre charges liées à ces trois forces ne terminent pas notre histoire.

are not the end of the story.

Mais ces quatre charges liées à ces trois forces ne terminent pas notre histoire.

We can also include two more charges corresponding to the gravitational force.

On peut aussi inclure deux charges de plus correspondant à la force gravitationnelle.

On peut aussi inclure deux charges de plus correspondant à la force gravitationnelle.

Lorsque nous les incluions, chaque particule de matière

When we include these,

each matter particle has two different spin charges,

a deux charges de spin, spin-haut et spin-bas.

spin-up and spin-down.

So they all split and give a nice pattern in six-dimensional charge space.

Elles se divisent donc, et nous donnent un beau motif

dans un espace de charges à six dimensions.

We can rotate this pattern in six dimensions

On peut faire pivoter ce motif dans ses six dimensions

et voir qu'il est plutôt joli.

and see that it's quite pretty.

Right now, this pattern matches our best current knowledge

Pour le moment, ce motif correspond à la totalité de notre savoir

of how nature is built at the tiny scales of these elementary particles.

sur la façon dont la nature est faite dans l'infiniment petit

de ces particules élémentaires.

This is what we know for certain.

C'est ce dont nous sommes certains.

Some of these particles are at the very limit

Certaines de ces particules constituent l'extrême limite

de ce que nous avons pu atteindre grâce à l'expérimentation.

of what we've been able to reach with experiments.

From this pattern

Avec ce motif, nous connaissons la physique des particules

we already know the particle physics of these tiny scales --

à des échelles réduites. La façon dont l'univers fonctionne

the way the universe works at these tiny scales is very beautiful.

à ces petites échelles est vraiment magnifique.

But now I'm going to discuss some new and old ideas

Je vais à présent parler d'idées, anciennes et nouvelles,

about things we don't know yet.

au sujet de ce que nous ne savons pas encore.

We want to expand this pattern using mathematics alone,

Nous voulons étendre ce motif en utilisant seulement les mathématiques,

et voir si nous sommes capable de d'attrapper le tortilla sans rien faire tomber.

and see if we can get our hands on the whole enchilada.

We want to find all the particles and forces

Nous voulons trouver toutes les particules et toutes les forces

that make a complete picture of our universe.

afin de créer une représentation complète de notre univers.

And we want to use this picture to predict new particles

Et nous voulons utiliser cette représentation pour prédire quelles nouvelles particules

that we'll see when experiments reach higher energies.

nous observerons lorsque les expérimentations atteindront des niveaux d'énergie supérieurs.

So there's an old idea in particle physics

Donc il y a une vieille idée en physique des particules

that this known pattern of charges,

qui dit que ce motif bien connu, qui n'est pas très symétrique,

which is not very symmetric,

could emerge from a more perfect pattern that gets broken --

émergerait peut-être d'un motif plus parfait qui a été brisé

similar to how the Higgs particle breaks the electroweak pattern

un peu comme la particule de Higgs supprimait la symétrie du diagramme électrofaible pour créer l'électromagnétisme.

to give electromagnetism.

un peu comme la particule de Higgs supprimait la symétrie du diagramme électrofaible pour créer l'électromagnétisme.

In order to do this, we need to introduce new forces

Pour cela il nous faut introduire de nouvelles forces

with new charge directions.

avec de nouvelles directions de charge.

When we introduce a new direction,

Lorsque nous ajoutons une nouvelle direction, nous avons à deviner

we get to guess what charges the particles have along this direction,

quelle charge ces particules ont le long de cette direction,

and then we can rotate it in with the others.

et nous pouvons alors les faire pivoter avec les autres.

If we guess wisely, we can construct the standard charges

Si nous devinons juste, nous pouvons présenter les charges standard

in six charge dimensions as a broken symmetry

à six dimensions comme une symétrie brisée

of this more perfect pattern in seven charge dimensions.

d'un motif plus parfait à sept dimensions.

This particular choice corresponds to a grand unified theory

Ce choix bien particulier correspond à une grande théorie unifiée

introduced by Pati and Salam in 1973.

introduite par Pati et Salam en 1973.

When we look at this new unified pattern,

Lorsque nous observons ce nouveau motif unifié,

we can see a couple of gaps where particles seem to be missing.

nous pouvons voir quelques trous où les particules semblent manquer.

This is the way theories of unification work.

C'est ainsi que les théories unificatrices fonctionnent.

A physicist looks for larger, more symmetric patterns

Un physicien recherche des motifs plus grands, plus symétriques

that include the established pattern as a subset.

qui contiennent les motifs déjà établis en tant que sous-ensembles.

The larger pattern allows us to predict the existence of particles

Le motif plus large nous permet de prédire l'existence

de particules qui n'ont jamais été vues.

that have never been seen.

This unification model predicts the existence

Ce modèle unifié prédit l'existence de ces deux

of these two new force particles,

nouvelles particules de force, qui devraient agir en grande partie comme la force faible,

which should act a lot like the weak force, only weaker.

mais en beaucoup plus faible.

Now, we can rotate this set of charges in seven dimensions

Nous pouvons maintenant faire pivoter cet ensemble de charges dans sept dimensions

et observer un fait étranger au sujet des particules de matière:

and consider an odd fact about the matter particles:

les deuxièmes et troisièmes générations de matière

the second and third generations of matter

ont exactement les même charges, dans un espace à six dimensions,

have exactly the same charges in six-dimensional charge space

as the first generation.

que celle de la première génération.

These particles are not uniquely identified by their six charges.

Leur charge ne les identifie pas de façon certaine.

They sit on top of one another in the standard charge space.

Dans l'espace de charge standard, ils sont assis les uns sur les autres.

However, if we work in eight-dimensional charge space,

Mais si nous travaillons dans un espace de charge à huit dimensions,

then we can assign unique new charges to each particle.

nous pouvons alors assigner de nouvelles et uniques charges à chaque particule.

Then we can spin these in eight dimensions

Nous pouvons ensuite les faire pivoter dans huit dimensions

and see what the whole pattern looks like.

et voir à quoi le motif ressemble.

Here we can see the second and third generations of matter now,

Ici, nous pouvons voir que les deuxième et troisièmes générations de matière

sont maintenant liées à la première génération par une symétrie nommée trialité.

related to the first generation by a symmetry called "triality."

This particular pattern of charges in eight dimensions

Ce motif à huit dimensions est en fait une partie

is actually part of the most beautiful geometric structure in mathematics.

de l'une des plus belles structures géométriques des mathématiques.

It's a pattern of the largest exceptional Lie group, E8.

C'est un motif venu du groupe E8, le plus grand des groupes de Lie.

This Lie group is a smooth, curved shape with 248 dimensions.

Le groupe de Lie est forme douce et courbe à 248 dimensions.

Each point in this pattern corresponds to a symmetry

Chaque point de ce motif correspond à une symétrie

of this very complex and beautiful shape.

contenue dans cette forme à la fois très complexe et très belle.

One small part of this E8 shape can be used to describe

Une petite partie de cette forme E8 peut être utilisée

the curved space-time of Einstein's general relativity,

pour décrire l'espace-temps courbe de la relativité générale d'Einstein qui explique la gravité.

explaining gravity.

pour décrire l'espace-temps courbe de la relativité générale d'Einstein qui explique la gravité.

Together with quantum mechanics,

Avec la mécanique quantique, la géométrie de cette forme

the geometry of this shape could describe everything

pourrait tout expliquer du fonctionnement de notre univers

about how the universe works at the tiniest scales.

aux échelles les plus petites.

The pattern of this shape living in eight-dimensional charge space

Et le motif de cette forme à huit dimensions

est incroyablement magnifique

is exquisitely beautiful,

and it summarizes thousands of possible interactions

et il résume des milliers d'interactions possibles

between these elementary particles,

entre ces particules élémentaires, chacune d'entre elles

each of which is just a facet of this complicated shape.

étant juste une facette de cette forme compliquée.

As we spin it, we can see many of the other intricate patterns

Alors que nous la faisons pivoter, nous pouvons voir de nombreux autres motifs contenu dans celui-ci.

contained in this one.

Alors que nous la faisons pivoter, nous pouvons voir de nombreux autres motifs contenu dans celui-ci.

And with a particular rotation,

Et une rotation particulière nous permet de voir au travers de ce motif

we can look down through this pattern in eight dimensions along a symmetry axis

à huit dimensions le long d'un axe de symétrie

and see all the particles at once.

et nous voyons toutes les particules en même temps.

It's a very beautiful object,

C'est un très bel et objet, et comme dans toute unification

and as with any unification,

we can see some holes where new particles are required by this pattern.

on peut observer des trous là où de nouvelles particules sont requises par le motif.

on peut observer des trous là où de nouvelles particules sont requises par le motif.

There are 20 gaps where new particles should be,

Il y a 20 trous où de nouvelles particules devraient se trouver

two of which have been filled by the Pati-Salam particles.

deux d'entre eux ont été remplis par les particules de Pati et Salam.

From their location in this pattern, we know that these new particles

D'après leur emplacement sur ce motif on devrait voir que ces nouvelles particules

should be scalar fields like the Higgs particle,

devraient être des champs scalaires, telle la particule de Higgs,

but have color charge and interact with the strong force.

mais devraient avoir une charge de couleur et devraient interagir avec la force forte.

Filling in these new particles completes this pattern,

Ajouter ces nouvelles particules complète le motif,

ce qui nous donne l'E8 complet.

giving us the full E8.

This E8 pattern has very deep mathematical roots.

Ce motif E8 a des racines mathématiques très profondes.

It's considered by many to be the most beautiful structure in mathematics.

Il est considéré par beaucoup comme étant la plus belle structure des mathématiques.

Il est considéré par beaucoup comme étant la plus belle structure des mathématiques.

It's a fantastic prospect that this object of great mathematical beauty

La possibilité que cette objet d'une grande

beauté mathématique puisse décrire une vérité au sujet de l'interaction entre les particules

could describe the truth of particle interactions

au niveau de l'infiniment petit est fantastique.

at the smallest scales imaginable.

Et cette idée selon laquelle la nature est décrite par les mathématiques

And this idea that nature is described by mathematics is not at all new.

n'est pas entièrement nouvelle.

In 1623, Galileo wrote this:

En 1623 Galilée écrivit ceci:

"Nature's grand book, which stands continually open to our gaze,

"Le grand livre de la nature, continuellement ouvert devant nos yeux,

is written in the language of mathematics.

est écrit dans le language des mathématiques.

Its characters are triangles, circles and other geometrical figures,

Ses caractères sont les triangles, les cercles et d'autres figures géométriques,

without which it is humanly impossible to understand a single word of it;

sans lequelle il est humainement impossible d'en comprendre un seul mot ;

sans lequelle il est humainement impossible d'en comprendre un seul mot ;

without these, one is wandering around in a dark labyrinth."

sans eux l'on ne fait que déambuler dans un sombre labyrinthe."

I believe this to be true,

Je tiens cette phrase pour vraie, j'ai essayé

and I've tried to follow Galileo's guidance

de suivre la voie de Galilée en décrivant les mathématiques

in describing the mathematics of particle physics

de la physique des particules en utilisant uniquement des triangles, des cercles

using only triangles, circles and other geometrical figures.

et d'autres figures géométriques.

Of course, when other physicists and I actually work on this stuff,

Bien sûr, lorsque d'autres physiciens et moi travaillons dans ce domaine,

les mathématiques ressemblent plus à un sombre labyrinthe.

the mathematics can resemble a dark labyrinth.

But it's reassuring that at the heart of this mathematics

Mais l'idée qu'au coeur de ces mathématiques

is pure, beautiful geometry.

se trouve une géométrie belle et pure est rassurante.

Joined with quantum mechanics,

Avec la mécanique quantique, ces mathématiques

this mathematics describes our universe as a growing E8 coral,

décrivent notre univers comme étant un corail E8 bourgeonnant,

aux particules interagissant en tous les lieux et de toutes les façons possibles

with particles interacting at every location in all possible ways

according to a beautiful pattern.

suivant un superbe motif.

And as more of the pattern comes into view using new machines

Et alors que le motif devient de plus en plus visible grâce à de nouvelles machines

like the Large Hadron Collider,

tel le Grand Accélérateur de Hadrons, nous pourrions être capable de déterminer

we may be able to see whether nature uses this E8 pattern or a different one.

si la nature utilise ce motif E8 ou un autre, différent.

This process of discovery is a wonderful adventure to be involved in.

Ce processus de découverte est une aventure dont il est incroyable de faire partie.

If the LHC finds particles that fit this E8 pattern,

Si le LHC trouve des particules qui coïncident avec ce motif E8,

that will be very, very cool.

ce serait très, très cool.

If the LHC finds new particles, but they don't fit this pattern --

Si le LHC trouve de nouvelles particules mais qu'elle ne coïncident pas avec ce motif --

well, that will be very interesting, but bad for this E8 theory.

eh bien, ça sera très intéressant, mais mauvais pour cette théorie de l'E8.

And, of course, bad for me personally.

Et bien sûr mauvais pour moi personellement.

(Laughter)

(Rires).

Now, how bad would that be?

Mauvais à quel point?

Well, pretty bad.

Eh bien, plutôt mauvais.

(Laughter)

(Rires).

But predicting how nature works is a very risky game.

Mais prédire ce que fait la Nature est un jeu risqué.

This theory and others like it are long shots.

Cette théorie et d'autres sont très fragiles.

One does a lot of hard work knowing that most of these ideas

On travaille très dur tout en sachant que la plupart de ces idées

probably won't end up being true about nature.

sur la nature finiront probablement par être fausses.

That's what doing theoretical physics is like:

C'est un peu ça, faire de la physique théorique : il y a beaucoup de déchets.

there are a lot of wipeouts.

C'est un peu ça, faire de la physique théorique : il y a beaucoup de déchets.

In this regard, new physics theories are a lot like start-up companies.

Sous cet angle, les nouvelles théories de la physique ressemblent beaucoup à des start-ups.

As with any large investment,

Comme pour tout investissement conséquent, ça peut être émotionellement difficile

it can be emotionally difficult to abandon a line of research

d'abandonner un type de recherche lorsqu'il fonctionne pas.

when it isn't working out.

But in science, if something isn't working,

Mais en science, si quelque chose ne fonctionne pas, il est impératif

you have to toss it out and try something else.

de le jeter et d'essayer quelque chose d'autre.

Now, the only way to maintain sanity

Et la seule façon de rester sain d'esprit et d'atteindre le bonheur

and achieve happiness in the midst of this uncertainty

dans un environnement si incertain, c'est de conserver un équilibre

is to keep balance and perspective in life.

et une perspective dans la vie.

I've tried the best I can to live a balanced life.

Moi, j'ai fait de mon mieux pour vivre une vie équilibrée.

(Laughter)

(Rires).

I try to balance my life equally between physics, love and surfing --

J'essaie de donner autant de poids, dans ma vie, à la physique qu'à l'amour ou au surf,

my own three charge directions.

mes trois directions de charge.

(Laughter)

(Rires).

This way, even if the physics I work on comes to nothing,

Comme cela, même si mon travail de physicien ne débouche sur rien,

je sais que j'aurais quand même vécu une bonne vie.

I still know I've lived a good life.

And I try to live in beautiful places.

Et j'essaie de vivre dans des endroits magnifiques.

For most of the past ten years I've lived on the island of Maui,

La majorité de ces dix dernières années, j'ai vécu sur l'île de Maui,

a very beautiful place.

un très bel endroit.

Now, it's one of the greatest mysteries in the universe to my parents

Pour mes parents, c'est un des plus grands mystères de cet univers :

how I managed to survive all that time

comment j'ai réussi à survive tout ce temps sans jamais m'engager

without engaging in anything resembling full-time employment.

dans quoi que ce soit qui ait un rapport avec du travail à plein temps.

(Laughter)

(Rires).

I'm going to let you in on that secret.

Je vais vous confier mon secret.

This was a view from my home office on Maui.

Voici une vue depuis le bureau de mon domicile à Maui.

And this is another,

En voici une autre, et une autre.

and another.

And you may have noticed that these beautiful views are similar,

Et vous avez peut-être remarqué que ces superbes paysages

sont similaires, mais venus de lieux légèrement différents.

but in slightly different places.

That's because this used to be my home and office on Maui.

C'est parce que ceci était mon domicile et mon bureau à Maui.

(Laughter)

(Rires).

I've chosen a very unusual life.

J'ai choisi une vie très inhabituelle.

But not worrying about rent

Mais ne pas avoir à penser au loyer m'a permis de passer mon temps à faire ce que j'aime.

allowed me to spend my time doing what I love.

Mais ne pas avoir à penser au loyer m'a permis de passer mon temps à faire ce que j'aime.

Living a nomadic existence has been hard at times,

Vivre une existence nomade a parfois été difficile,

but it's allowed me to live in beautiful places

mais cela m'a permis de vivre dans des endroits magnifiques

et de maintenir une équilibre de vie qui me satisfait.

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.

Cela me permet de passer beaucoup de temps à traîner

avec des coraux superintelligents.

But I also greatly enjoy the company of hyperintelligent people.

Mais j'apprécie énormément la compagnie des gens superintelligents.

So I'm very happy to have been invited here to TED.

C'est pourquoi je suis très heureux d'avoir été invité ici, aujourd'hui.

Thank you very much.

Merci beaucoup.

(Applause)

(Applaudissements)

Chris Anderson: Stay here one second.

(Applause)

I probably understood two percent of that,

Chris Anderson: J'ai probablement compris deux pour cent de ce que vous avez dit

but I still absolutely loved it.

mais je l'ai néammoins adoré. Je vais donc avoir l'air idiot.

So I'm going to sound dumb.

Your theory of everything --

Votre Théorie du Tout --

Garrett Lisi: I'm used to coral.

Garrett Lisi: J'ai l'habitude du corail.

CA: That's right.

CA: C'est cela, la raison pour laquelle elle a rendu quelques personnes

The reason it's got a few people at least excited

assez enthousiastes c'est parce que, si vous êtes tombé juste, elle unifie

is because, if you're right, it brings gravity and quantum theory together.

les théories de la gravité et la théorie quantique.

So are you saying that we should think of the universe, at its heart --

Donc vous disez que nous devrions penser notre univers

en son coeur, que les objet les plus petits

that the smallest things that there are,

are somehow an E8 object of possibility?

sont, d'une certaine façon, un ensemble E8 de possibilités?

I mean, is there a scale to it, at the smallest scale, or ...?

Je veux dire, cela a-t-il une échelle à la plus petite échelle

dans votre esprit ou... ?

GL: Well, right now the pattern I showed you

GL: Eh bien, là le motif que je vous ai montré, qui correspond

that corresponds to what we know about elementary particle physics --

à ce que nous savons au sujet de la physique des particules élémentaires,

that already corresponds to a very beautiful shape.

correspond déjà à une très belle forme.

And that's the one that I said we knew for certain.

Et c'est celui dont j'ai dit que nous étions certains.

And that shape has remarkable similarities --

Et cette forme a des similarités remarquable dans la façon dont elle s'imbrique

and the way it fits into this E8 pattern, which could be the rest of the picture.

dans le motif E8 qui pourrait être le reste du puzzle.

And these patterns of points that I've shown for you

Et ces motifs de points que je vous ai montrés

actually represent symmetries of this high-dimensional object

représentent en fait des symétries de cet objet à hautes dimensions

that would be warping and moving and dancing

qui se déformerait, bougerait et dancerait

over the space-time that we experience.

autour de l'espace temps que nous ressentons.

And that would be what explains all these elementary particles that we see.

Et cela expliquerait

toutes ces particules élémentaires que nous voyons.

CA: But a string theorist, as I understand it,

CA: Mais un théoricien des cordes,

explains electrons in terms of much smaller strings vibrating --

tel que je le comprends, expliquerait les électrons en termes de cordes

bien plus petites, vibrantes, --

I know, you don't like string theory -- vibrating inside it.

Je sais que vous n'aimez pas la théorie des cordes -- vibrant en son sein.

Comment devrions nous penser à une électron dans le cadre de E8?

How should we think of an electron in relation to E8?

GL: Well, it would be one of the symmetries of this E8 shape.

GL: Non, il serait l'une des symétries de cette forme E8.

So what's happening is, as the shape is moving over space-time, it's twisting.

Ce qui se passe c'est que, alors que la forme se déplace dans l'espace temps

elle se tord, et la direction dans laquelle elle se tord alors qu'elle bouge

And the direction it's twisting as it moves is what particle we see.

constitue la particule que nous voyons. Ce serait donc --

So it would be --

CA: La taille de cette forme E8,

CA: The size of the E8 shape, how does that relate to the electron?

comment se compare-t-elle à celle de l'électron?

Je sens que j'ai besoin de ça pour ma représentation mentale.

I feel like I need that for my picture. Is it bigger? Is it smaller?

Est-ce plus grand, plus petit?

GL: Eh bien, sachant que nous voyons les électrons comme des particules sans volume,

GL: As far as we know, electrons are point particles,

cela nous ferait descendre aux échelles les plus petites.

so this would be going down to the smallest possible scales.

So the way these things are explained in quantum field theory is,

Et la façon dont ces choses sont expliquées dans la théorie quantique des champs

c'est que toutes les possibilités s'étendent et se développent au même instant.

all possibilities are expanding and developing at once.

And this is why I use the analogy to coral.

Et c'est pourquoi j'utilise l'analogie du corail.

And --

Et en un sens, la façon dont E8 s'intègre à cela

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.

c'est comme une forme attachée à chaque point de l'espace-temps.

And, as I said, the way the shape twists --

Et, comme je l'ai dit, la façon dont la forme se tord,

the directional along which way the shape is twisting

la direction le long de laquelle elle se tord

as it moves over this curved surface --

alors qu'elle bouge sur cette surface courbe,

c'est ce que les particules élémentaires sont, elles-mêmes.

is what the elementary particles are, themselves.

So through quantum field theory,

Donc pour la théorie quantique des champs, elles se manifestent

they manifest themselves as points and interact that way.

comme des points et interagissent de cette façon.

I don't know if I'll be able to make this any clearer.

Je ne sais pas si je serais capable d'être plus clair.

(Laughter)

(Rires).

CA: It doesn't really matter.

CA: Ca n'a pas vraiment d'importance.

It's evoking a kind of sense of wonder,

Ca évoque un certain émerveillement, et je veux certainement

and I certainly want to understand more of this.

mieux comprendre ceci.

But thank you so much for coming. That was absolutely fascinating.

Mais merci beaucoup d'être venu. C'était absolument fascinant.

(Applaudissements)

(Applause)