Making sense of string theory | Brian Greene

Traduttore: Nicholas John Wilson Revisore: Michele Gianella

In the year 1919,

Nel 1919,

a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza

Theodor Kaluza, un matematico Tedesco quasi sconosciuto,

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

propose un'ardita quanto bizzarra teoria.

He proposed that our universe

Avanzò infatti l'ipotesi che il nostro Universo

might actually have more than the three dimensions

potesse avere in realtà più dimensioni rispetto alle tre

that we are all aware of.

che noi tutti conosciamo.

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

In aggiunta a sinistra/destra, dietro/davanti e sopra/sotto,

Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space

Kaluza teorizzò che potessero esserci ulteriori dimensioni dello spazio

that for some reason we don't yet see.

che per qualche ragione non riusciamo ancora a vedere.

Now, when someone makes a bold and bizarre idea,

Ora, quando uno propone una teoria ardita e bizzarra,

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

di solito é solo questo: una teoria ardita e bizzarra,

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

che nulla ha a che fare col mondo che ci circonda.

This particular idea, however --

Ma questa teoria in particolare,

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

benché ancora non si sappia se è giusta o sbagliata,

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

(e verso la fine vi spiegherò gli esperimenti che, nei prossimi anni,

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

potrebbero dirci se è giusta o sbagliata)

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

ha avuto un grosso impatto sui fisici in questo ultimo secolo

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

e continua ad ispirare numerose ricerche all'avanguardia.

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

Vorrei dunque raccontarvi qualcosa sulla storia di queste dimensioni aggiuntive.

So where do we go?

Da dove cominciamo?

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

Per iniziare, ci servono un paio di nozioni di base. Andiamo al 1907.

This is a year when Einstein is basking in the glow

In quell'anno, Einstein si godeva la fama

of having discovered the special theory of relativity

conquistata scoprendo la Teoria della Relatività

and decides to take on a new project,

e decideva di cominciare un nuovo progetto, ossia

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

cercare di comprendere appieno la potente e pervasiva forza di gravità.

And in that moment, there are many people around

E a quel tempo, erano in molti a credere

who thought that that project had already been resolved.

che quel progetto fosse già stato concluso.

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

Newton aveva donato al mondo una teoria della gravità alla fine del XVII secolo

that works well, describes the motion of planets,

che funzionava bene, descrivendo il moto dei pianeti,

the motion of the moon and so forth,

il moto della luna ed anche

the motion of apocryphal of apples falling from trees,

la storia delle mele che cadono dagli alberi

hitting people on the head.

colpendo le persone in testa.

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

Tutto ciò poteva essere descritto usando la teoria di Newton.

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

Ma Einstein si accorse che Newton aveva tralasciato qualcosa,

because even Newton had written

poiché anche Newton stesso scrisse che

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

nonostante avesse capito come calcolare l'effetto della gravità,

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

non era stato in grado di capire come realmente funzionasse.

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

Com'è possibile che il Sole, distante 93 milioni di miglia,

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

riesca a influenzare il moto della Terra?

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

Come riesce il Sole ad estendere la sua influenza attraverso lo spazio vuoto e inerte?

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

Fu l'obiettivo che Einstein si prefisse,

to figure out how gravity works.

capire come funziona la gravità.

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

E lasciate che vi mostri cosa scoprì.

So Einstein found

Einstein scoprì

that the medium that transmits gravity is space itself.

che il mezzo che trasmette la gravità è lo spazio stesso.

The idea goes like this:

L'idea é questa:

imagine space is a substrate of all there is.

immaginate lo spazio come un substrato di tutto ciò che esiste.

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

Einstein disse che lo spazio, in assenza di materia, è come una tavola piatta.

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

Ma nel caso ci sia materia nello spazio, come ad esempio il Sole,

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

le "fibre" dello spazio vengono deformate, curvate.

And that communicates the force of gravity.

Ed è quello che trasmette la forza di gravità.

Even the Earth warps space around it.

Anche la Terra deforma lo spazio circostante.

Now look at the Moon.

Ora guardate la Luna.

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

Secondo questa teoria, la Luna rimane in orbita

because it rolls along a valley in the curved environment

perché rotola lungo una "valle" nello spazio curvato

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

che il Sole, la Luna e la Terra creano in virtù della loro presenza.

We go to a full-frame view of this.

Guardiamole insieme.

The Earth itself is kept in orbit

La Terra stessa è tenuta in orbita

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

poiché rotola lungo una "valle" nello spazio, curvato

because of the Sun's presence.

dalla presenza del Sole.

That is this new idea about how gravity actually works.

Questa è la nuova teoria sul funzionamento della gravità.

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

Ora, questa teoria fu testata nel 1919 con osservazioni astronomiche.

It really works. It describes the data.

Funziona veramente, e avvalora i dati.

And this gained Einstein prominence around the world.

Diede nuova fama ad Einstein in tutto il mondo.

And that is what got Kaluza thinking.

Ed è questo che diede da pensare a Kaluza.

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

Come Einstein, Kaluza era in cerca di una "teoria unificata".

That's one theory

Una sola teoria

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

in grado di descrivere tutte le forze della natura con un solo insieme di idee,

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

di principi, una "equazione madre", se volete.

So Kaluza said to himself,

Kaluza si disse che,

Einstein has been able to describe gravity

se Einstein era stato in grado di descrivere la gravità

in terms of warps and curves in space --

in termini di deformazioni e curvature nello spazio

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

(spazio e tempo, per essere più precisi),

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

allora forse lui poteva utilizzare lo stesso stratagemma con l'altra forza conosciuta,

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

che all'epoca era la forza elettromagnetica.

we know of others today, but at that time

(al giorno d'oggi ne conosciamo altre, ma all'epoca

that was the only other one people were thinking about.

quella era l'unica a cui tutti pensavano).

You know, the force responsible for electricity

Sapete, quella forza responsabile dell'elettricità,

and magnetic attraction and so forth.

dell'attrazione magnetica e così via.

So Kaluza says, maybe I can play the same game

Dunque Kaluza si disse che forse poteva utilizzare lo stesso stratagemma

and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.

e descrivere la forza elettromagnetica con deformazioni e curvature.

That raised a question: warps and curves in what?

Da qui la fatidica domanda: deformare e curvare...che cosa?

Einstein had already used up space and time,

Einstein aveva già usato lo spazio, il tempo,

warps and curves, to describe gravity.

deformazioni e curvature per descrivere la gravità.

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

Non sembrava esserci nient'altro da deformare o curvare.

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

Allora Kaluza pensò che forse lo spazio avesse più dimensioni.

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

Pensò che se avesse voluto descrivere un'altra forza,

maybe I need one more dimension.

avrebbe avuto bisogno di una dimensione aggiuntiva.

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

Allora immaginò che il mondo avesse 4 dimensioni dello spazio, non tre,

and imagined that electromagnetism was warps and curves

e che anche l'elettromagnetismo fosse un insieme di deformazioni e curvature

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

in quella quarta dimensione. Ma ecco il punto chiave:

when he wrote down the equations describing warps and curves

quando scrisse le equazioni per descrivere le deformazioni e le curvature

in a universe with four space dimensions, not three,

in un Universo con quattro dimensioni, e non tre,

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

egli trovò le vecchie equazioni che Einstein aveva già applicato alle tre dimensioni

those were for gravity --

(erano quelle per la gravità)

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

ma riuscì a identificare anche un'equazione aggiuntiva da applicare alla quarta dimensione.

And when he looked at that equation,

E quando osservò quell'equazione,

it was none other than the equation

essa non era altro che l'equazione

that scientists had long known to describe the electromagnetic force.

che gli scienziati da tempo conoscevano per descrivere la forza elettromagnetica.

Amazing -- it just popped out.

Saltò fuori da sola. Straordinario.

He was so excited by this realization

Era talmente esaltato dalla scoperta

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

che corse in giro per casa urlando "Vittoria!"

that he had found the unified theory.

poiché aveva trovato la teoria unificata.

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

Chiaramente, Kaluza era un uomo che prendeva la teoria molto seriamente.

He, in fact --

Infatti

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

gira voce che quando volle imparare a nuotare,

he read a book, a treatise on swimming --

prima lesse un libro, un saggio sul nuoto

(Laughter)

(Risate)

-- then dove into the ocean.

e solo dopo si tuffò nell'oceano.

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

Questo è un uomo che rischierebbe la propria vita per una teoria.

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

Ma per quelli come noi, che sono un pò più "pratici",

two questions immediately arise from his observation.

due domande sorgono spontanee da queste osservazioni.

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

Prima domanda: se lo spazio ha più dimensioni, dove sono?

We don't seem to see them.

Sembra che non riusciamo a vederle.

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

Seconda domanda: questa teoria funziona veramente in dettaglio,

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

se applicata al mondo che ci circonda?

Now, the first question was answered in 1926

La prima domanda ottenne risposta nel 1926

by a fellow named Oskar Klein.

da un uomo di nome Oskar Klein.

He suggested that dimensions might come in two varieties --

Klein ipotizzò l'esistenza di due tipi di dimensioni:

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

dimensioni grandi, e facili da vedere,

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

ma anche dimensioni piccole e raggomitolate,

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

talmente piccole che, nonostante ci circondino,

that we don't see them.

non riusciamo a vederle.

Let me show you that one visually.

Lasciate che ve lo mostri visivamente.

So, imagine you're looking at something

Immaginate di guardare qualcosa,

like a cable supporting a traffic light.

come un cavo che sostiene un semaforo.

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

Si trova a Manhattan. Siete a Central Park -- questo non è rilevante --

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

Il cavo sembra avere un'unica dimensione guardandolo da distante,

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

ma noi tutti sappiamo che ha un suo spessore.

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

È comunque difficile da vedere, così da lontano.

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

Ma se ci avviciniamo e prendiamo la prospettiva di, per esempio,

a little ant walking around --

una piccola formica che ci passeggia sopra,

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

le formiche sono talmente piccole che hanno accesso a tutte le dimensioni --

the long dimension,

la lunghezza,

but also this clockwise, counter-clockwise direction.

ma anche questa direzione oraria e anti-oraria.

And I hope you appreciate this.

Spero vi piaccia.

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

Abbiamo impiegato parecchio tempo per convincerle a farlo.

(Laughter)

(Risate)

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

Ma questo dimostra l'esistenza di due tipi di dimensioni:

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

grandi e piccole. E anche l'ipotesi che, forse, le grandi dimensioni che ci circondano

are the ones that we can easily see,

sono le sole che possiamo facilmente vedere,

but there might be additional dimensions curled up,

ma possono essercene altre raggomitolate,

sort of like the circular part of that cable,

tipo la sezione circolare di quel cavo,

so small that they have so far remained invisible.

talmente piccole da essere tutt'ora invisibili.

Let me show you what that would look like.

Lasciate che vi mostri come potrebbe essere.

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

Se diamo un'occhiata, diciamo, allo spazio stesso

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

(ovviamente sullo schermo posso mostrarvi solo due dimensioni.

Some of you guys will fix that one day,

Un giorno qualcuno di voi ovvierà a questo problema)

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

considerando che tutto ciò che non è piatto su uno schermo è una nuova dimensione,

goes smaller, smaller, smaller,

rimpicciolendo sempre di più

and way down in the microscopic depths of space itself,

scendendo fino ai dettagli microscopici dello spazio stesso...

this is the idea,

questa è l'idea:

you could have additional curled up dimensions --

potrebbero esserci altre dimensioni raggomitolate.

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

Ecco la piccola figura di un cerchio -- così piccola che non riusciamo a vederla.

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

Ma se foste una piccola microscopica formica che gironzola,

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

potreste sia camminare nelle grandi dimensioni che noi tutti conosciamo,

that's like the grid part --

rappresentate dalla griglia,

but you could also access the tiny curled-up dimension

sia accedere a quella piccola dimensione raggomitolata,

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

talmente piccola da non poter essere vista ad occhio nudo

or even with any of our most refined equipment.

e nemmeno dai nostri strumenti più sofisticati.

But deeply tucked into the fabric of space itself,

Ma l'idea è che ci possano essere più dimensioni

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

nascoste nelle profondità delle "fibre" dello spazio, come vediamo qui.

Now that's an explanation

Questo é un modo di spiegare

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

come l'Universo possa avere più dimensioni oltre a quelle che vediamo.

But what about the second question that I asked:

Passiamo alla seconda domanda che ci siamo posti:

does the theory actually work

la teoria funziona davvero,

when you try to apply it to the real world?

quando viene applicata al mondo reale?

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

Beh, sembra che Einstein, Kaluza e molti altri

worked on trying to refine this framework

abbiano cercato di lavorare su questo punto

and apply it to the physics of the universe

applicandola alle teorie fisiche sull'Universo

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

conosciute all'epoca, e in alcuni dettagli questa teoria non funzionò.

In detail, for instance,

Uno dei dettagli, per esempio,

they couldn't get the mass of the electron

fu che non riuscirono a elaborare correttamente,

to work out correctly in this theory.

con questa teoria, la massa degli elettroni.

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

Tantissime persone hanno lavorato al progetto, ma forse già negli anni 40, e sicuramente negli anni 50,

this strange but very compelling idea

quest'ipotesi tanto strana quanto affascinante

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

su come unificare le leggi della fisica, venne scartata.

Until something wonderful happened in our age.

Finchè qualcosa di stupendo successe nella nostra epoca.

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

Nella nostra era, un nuovo approccio per unificare le leggi della fisica

is being pursued by physicists such as myself,

viene nuovamente ricercato da fisici come me,

many others around the world,

e da molti altri in tutto il mondo,

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

chiamato, come dicevate, teoria delle superstringhe.

And the wonderful thing is that superstring theory

La cosa stupenda è che la teoria delle superstringhe,

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

a prima vista, non ha nulla a che fare con l'idea di dimensioni aggiuntive,

but when we study superstring theory,

ma studiandola a fondo,

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

dona a quella teoria una nuova smagliante forma.

So, let me just tell you how that goes.

Lasciate che vi dica come funziona.

Superstring theory -- what is it?

Cos'é la teoria delle superstringhe?

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

Beh, è una teoria che cerca di dare risposta alla seguente domanda:

what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents

quali sono i costituenti base fondamentali, indivisibili e non tagliabili,

making up everything in the world around us?

di tutto ciò che ci circonda nel mondo?

The idea is like this.

L'idea è questa.

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

Immaginate di osservare un oggetto familiare, una candela in un portacandele,

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

e immaginate di voler sapere di cosa essa è fatta.

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

Cominceremo un viaggio all'interno dell'oggetto per esaminarne i costituenti.

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

Quindi all'interno... sappiamo tutti che in profondità ci sono gli atomi.

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

Sappiamo anche che gli atomi non sono la fine della storia.

They have little electrons that swarm around a central nucleus

Hanno dei piccoli elettroni che sciamano attorno ad un nucleo centrale,

with neutrons and protons.

con neutroni e protoni.

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

Anche neutroni e protoni contengono particelle più piccole, chiamati quark.

That is where conventional ideas stop.

E qui le idee convenzionali si fermano.

Here is the new idea of string theory.

Ecco la nuova idea della teoria delle stringhe.

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

All'interno di queste particelle, c'è qualcos'altro.

This something else is this dancing filament of energy.

Questo "altro" è un insieme di filamenti d'energia vibranti.

It looks like a vibrating string --

Sembrano delle corde vibranti,

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

da cui il nome della teoria.

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

E proprio come le corde vibranti di un violoncello

can vibrate in different patterns,

possono vibrare in toni differenti,

these can also vibrate in different patterns.

anche queste possono vibrare con toni diversi.

They don't produce different musical notes.

Non producono differenti note musicali.

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

Piuttosto, producono differenti particelle, creando il mondo che ci circonda.

So if these ideas are correct,

Quindi se queste ipotesi sono corrette,

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

il paesaggio ultra-microscopico dell'Universo appare così.

It's built up of a huge number

È formato da un numero enorme

of these little tiny filaments of vibrating energy,

di questi piccoli filamenti di energia vibrante,

vibrating in different frequencies.

che vibrano a diverse frequenze.

The different frequencies produce the different particles.

Frequenze diverse producono particelle diverse.

The different particles are responsible

E le differenti particelle sono la causa

for all the richness in the world around us.

della varietà di cose del mondo.

And there you see unification,

Ed è qui che otteniamo l'unità,

because matter particles, electrons and quarks,

poichè particelle di materia, elettroni e quarks,

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

particelle radioattive, fotoni e gravitoni sono tutti nati da una sola entità.

So matter and the forces of nature all are put together

Così, sia la materia che le forze della natura sono unite

under the rubric of vibrating strings.

sotto il segno delle stringhe vibranti.

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

Ed è questo che intendiamo per teoria unificata.

Now here is the catch.

Ma c'é un problema.

When you study the mathematics of string theory,

Quando si studia la matematica della teoria delle stringhe,

you find that it doesn't work

ci si accorge che non funziona

in a universe that just has three dimensions of space.

in un Universo composto da tre sole dimensioni.

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

Non funziona neanche in un Universo con quattro dimensioni, nemmeno con cinque o sei.

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

È possibile studiare l'equazione, e dimostrarne la veridicità,

only in a universe that has 10 dimensions of space

solo in un Universo con 10 dimensioni spaziali

and one dimension of time.

ed una temporale.

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

Tutto questo ci riporta alle idee di Kaluza e Klein:

that our world, when appropriately described,

il nostro mondo, quando descritto adeguatamente,

has more dimensions than the ones that we see.

ha più dimensioni di quelle che vediamo.

Now you might think about that and say, well,

Ora, potreste pensare che, beh,

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

d'accordo, se ci sono dimensioni aggiuntive, ma sono talmente raggomitolate,

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

talmente piccole, probabilmente non riusciremo a vederle.

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

Ma se ci fosse una piccola civilizzazione di piccoli omini verdi che camminano là dentro,

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

li rendessimo abbastanza piccoli e non riuscissimo a vedere neanche loro, la teoria sarebbe giusta.

One of the other predictions of string theory --

Una delle altre previsioni della Teoria delle Stringhe...

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

no, non è una delle altre previsioni della Teoria delle Stringhe.

(Laughter)

(Risate)

But it raises the question:

Ma solleva comunque una domanda:

are we just trying to hide away these extra dimensions,

stiamo per caso cercando di nascondere queste dimensioni aggiuntive,

or do they tell us something about the world?

oppure ci dicono davvero qualcosa del mondo?

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

Nel tempo che ci rimane, vorrei parlarvi di due loro caratteristiche.

First is, many of us believe that these extra dimensions

La prima è che molti di noi credono che queste dimensioni aggiuntive

hold the answer to what perhaps is the deepest question

contengano la risposta alla domanda forse più profonda

in theoretical physics, theoretical science.

della fisica teorica, della scienza teorica:

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

quando osserviamo il mondo,

as scientists have done for the last hundred years,

come gli scienziati hanno fatto negli ultimi cento anni,

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

sembrano esserci circa 20 numeri che descrivono bene il nostro Universo.

These are numbers like the mass of the particles,

Questi sono numeri come la massa delle particelle,

like electrons and quarks, the strength of gravity,

gli elettroni e i quark, la forza di gravità,

the strength of the electromagnetic force --

la potenza della forza elettromagnetica --

a list of about 20 numbers

una lista di circa 20 numeri

that have been measured with incredible precision,

misurati con incredibile precisione,

but nobody has an explanation

ma nessuno sa spiegarsi

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

perché questi numeri abbiano i particolari valori che hanno.

Now, does string theory offer an answer?

La teoria delle stringhe ci dà una risposta?

Not yet.

Non ancora.

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

Ma noi crediamo che la risposta al perché quei numeri hanno il valore che hanno

may rely on the form of the extra dimensions.

potrebbe essere legata alla teoria delle dimensioni aggiuntive.

And the wonderful thing is, if those numbers

E la cosa stupenda è che, se quei numeri

had any other values than the known ones,

avessero avuto altri valori rispetto a quelli che hanno,

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

l'Universo, come lo conosciamo, non esisterebbe.

This is a deep question.

Questa è la domanda profonda.

Why are those numbers so finely tuned

Perché quei numeri sono così finemente sintonizzati

to allow stars to shine and planets to form,

da permettere alle stelle di brillare e ai pianeti di formarsi,

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

sappiamo che se si giocherella con quei numeri --

if I had 20 dials up here

se avessi 20 manopoline qui sopra

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

e vi facessi venire qui a giocherellare con quei numeri,

almost any fiddling makes the universe disappear.

quasi ogni modifica farebbe scomparire l'Universo.

So can we explain those 20 numbers?

Quindi, possiamo spiegare questi 20 numeri?

And string theory suggests that those 20 numbers

La teoria delle stringhe suggerisce che quei 20 numeri

have to do with the extra dimensions.

abbiano a che fare con le dimensioni aggiuntive.

Let me show you how.

Lasciate che vi mostri come.

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

Quando parliamo di dimensioni aggiuntive nella teoria delle stringhe,

it's not one extra dimension,

non si tratta di una sola dimensione aggiuntiva,

as in the older ideas of Kaluza and Klein.

come nelle vecchie teorie di Kaluza e Klein.

This is what string theory says about the extra dimensions.

Questo è ciò che la teoria delle stringhe ci dice sulle dimensioni aggiuntive.

They have a very rich, intertwined geometry.

Hanno una geometria molto ricca e intrecciata.

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

Questo è un esempio di una cosa nota come "forma Calabi-Yau" --

name isn't all that important.

il nome non è così importante.

But, as you can see,

Ma come potete vedere,

the extra dimensions fold in on themselves

le dimensioni aggiuntive si piegano su sé stesse

and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.

e si intrecciano in modo da creare una struttura molto interessante.

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

E l'idea è che se è così che appaiono le dimensioni aggiuntive,

then the microscopic landscape of our universe all around us

allora il paesaggio microscopico dell'Universo che ci circonda

would look like this on the tiniest of scales.

apparirebbe così.

When you swing your hand,

Nel momento in cui agitate la mano,

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

sballottereste in continuazione queste dimensioni aggiuntive,

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

ma sarebbero talmente piccole che nemmeno ve ne accorgereste.

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

Qual'è dunque l'applicazione pratica di questa teoria, in relazione a quei 20 numeri?

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

Considerate questo. Se osservate questo strumento musicale, un corno francese,

notice that the vibrations of the airstreams

noterete che le vibrazioni delle correnti d'aria

are affected by the shape of the instrument.

sono influenzate dalla forma dello strumento.

Now in string theory,

Ora, nella Teoria delle Stringhe,

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

tutti i numeri sono il risultato di come le stringhe possono vibrare.

So just as those airstreams

Quindi, proprio come quelle correnti d'aria

are affected by the twists and turns in the instrument,

sono influenzate dalle pieghe e curve dello strumento,

strings themselves will be affected

così le stringhe stesse sono influenzate

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

dai vari tipi di vibrazione nelle linee geometriche in cui esse si muovono.

So let me bring some strings into the story.

Fatemi introdurre un pò di stringhe nell'animazione.

And if you watch these little fellows vibrating around --

Se osservate questi piccoli amici vibrare --

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

appariranno a breve,

notice that they way they vibrate is affected

noterete che il modo in cui vibrano è influenzato

by the geometry of the extra dimensions.

dalla geometria delle dimensioni aggiuntive.

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

Quindi, se conoscessimo esattamente la forma di queste dimensioni aggiuntive

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

-- ancora non la conosciamo, ma se la conoscessimo --

we should be able to calculate the allowed notes,

saremmo in grado di calcolare le "note"

the allowed vibrational patterns.

e i tipi di vibrazione permessi.

And if we could calculate the allowed vibrational patterns,

E se riuscissimo a calcolare i tipi di vibrazione permessi,

we should be able to calculate those 20 numbers.

dovremmo essere in grado di calcolare quei 20 numeri.

And if the answer that we get from our calculations

E se la risposta che otteniamo dai nostri calcoli

agrees with the values of those numbers

coincidesse con i valori di quei numeri,

that have been determined

che sono stati determinati

through detailed and precise experimentation,

attraverso esperimenti dettagliati e precisi,

this in many ways would be the first fundamental explanation

questa sarebbe per molti versi la prima spiegazione fondamentale

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

del perché la struttura dell'Universo appare così com'è.

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

La questione con cui voglio concludere è:

how might we test for these extra dimensions more directly?

come possiamo ricercare queste dimensioni aggiuntive in maniera più diretta?

Is this just an interesting mathematical structure

Si tratta solo di una struttura matematica interessante

that might be able to explain

che potrebbe spiegarci

some previously unexplained features of the world,

alcune caratteristiche del mondo prima ignote,

or can we actually test for these extra dimensions?

oppure possiamo realmente cercare queste dimensioni aggiuntive?

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

Pensiamo (e lo trovo esaltante)

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

che, nei prossimi cinque anni circa, potremmo essere realmente in grado

for the existence of these extra dimensions.

di ricercare l'esistenza di queste dimensioni aggiuntive.

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

Ecco come. Al CERN, a Ginevra, in Svizzera,

a machine is being built called the Large Hadron Collider.

stanno costruendo una macchina chiamata Large Hadron Collider.

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

È una macchina che invierà particelle in un tunnel,

opposite directions, near the speed of light.

in direzioni opposte, quasi alla velocità della luce.

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

Ogni tanto queste particelle verranno messe in traiettoria

so there's a head-on collision.

per farle scontrare.

The hope is that if the collision has enough energy,

La speranza è che, se la collisione avrà abbastanza energia,

it may eject some of the debris from the collision

alcuni detriti saranno espulsi

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

dalla nostra dimensione, finendo in un'altra.

How would we know it?

Come faremo a saperlo?

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

Beh, misureremo la quantità di energia dopo la collisione,

compare it to the amount of energy before,

la paragoneremo alla quantità precedente lo schianto,

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

e se noteremo un calo di energia,

this will be evidence that the energy has drifted away.

questa sarà la prova che dell'energia è stata dispersa.

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

E se verrà dispersa secondo lo schema che possiamo calcolare,

this will be evidence that the extra dimensions are there.

questa sarà la prova dell'esistenza di ulteriori dimensioni.

Let me show you that idea visually.

Lasciate che vi dia una dimostrazione visiva.

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

Immaginate di avere un tipo di particella, chiamata gravitone

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

(questo è il tipo di detriti che ci aspettiamo venga espulso

if the extra dimensions are real.

se le dimensioni aggiuntive esistono veramente).

But here's how the experiment will go.

Ma ecco come funziona l'esperimento.

You take these particles. You slam them together.

Prendete queste particelle. Le fate schiantare tra loro.

You slam them together, and if we are right,

Se abbiamo ragione,

some of the energy of that collision

una parte dell'energia creata dalla collisione

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

si trasformerà in detriti che verranno catapultati nella dimensione aggiuntiva.

So this is the kind of experiment

Questo è il tipo di esperimento

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

a cui assisteremo nei prossimi cinque, sette o dieci anni circa.

And if this experiment bears fruit,

E se l'esperimento porterà i suoi frutti,

if we see that kind of particle ejected

se vedremo espulsa quel tipo di particella,

by noticing that there's less energy in our dimensions

osservando la diminuzione di energia nella nostra dimensione

than when we began,

rispetto a quella iniziale,

this will show that the extra dimensions are real.

ciò dimostrerà l'esistenza di dimensioni aggiuntive.

And to me this is a really remarkable story,

Trovo questa storia degna di nota,

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

e un'importante opportunità. Newton considerava lo spazio "assoluto",

didn't provide anything but an arena, a stage

nient'altro che una "arena", un palco

in which the events of the universe take place.

dove gli eventi dell'Universo hanno luogo.

Einstein comes along and says,

Poi sopraggiunge Einstein e dice,

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

"Beh, lo spazio e il tempo possono deformarsi e curvarsi, la gravità é questo."

And now string theory comes along and says,

E ora sopraggiunge la Teoria delle Stringhe che dice:

yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,

"Sì, gravità, meccanica quantistica, elettromagnetismo sono tutte

all together in one package,

unite in un unico blocco teorico,

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

ma solo se l'Universo possiede più dimensioni rispetto a quelle che vediamo."

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

E questo esperimento potrebbe scoprirle nel corso della nostra vita.

Amazing possibility.

Un'opportunità straordinaria.

Thank you very much.

Grazie mille.

(Applause)

(Applausi)