Making sense of string theory | Brian Greene

Vertaald door: Femke van Wageningen-Kessels Nagekeken door: Theo E.M. Lockefeer

In the year 1919,

In het jaar 1919,

a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza

stelde een vrijwel onbekende Duitse wiskundige, Theodor Kaluza,

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

een zeer gewaagd, en op een bepaalde manier, zeer bizar idee voor.

He proposed that our universe

Hij stelde voor dat ons universum

might actually have more than the three dimensions

misschien eigenlijk meer dan de drie dimensies heeft

that we are all aware of.

waar we ons bewust van zijn.

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

Dat is behalve links - rechts, voor - achter en boven - beneden,

Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space

stelde Kaluza voor dat er misschien nog meer ruimtedimensies zijn

that for some reason we don't yet see.

die we om de één of andere reden nog niet zien.

Now, when someone makes a bold and bizarre idea,

Wanneer iemand een gewaagd en bizar idee heeft,

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

is het soms niet meer dan dat -- gewaagd en bizar,

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

maar het heeft niets te maken met de wereld om ons heen.

This particular idea, however --

Dit specifieke idee, echter --

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

hoewel we niet weten of het klopt of niet

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

en aan het einde zal ik experimenten bespreken die, in de komende paar jaar

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

ons zouden kunnen vertellen of het klopt of niet --

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

dit idee heeft een enorme invloed gehad op de natuurkunde in de laatste eeuw

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

en blijft veel onderzoek op het scherpst van de snede opleveren.

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

Dus wil ik jullie iets vertellen over het verhaal van deze extra dimensies.

So where do we go?

Dus wat gaan we doen?

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

Om te beginnen hebben we wat achtergrond nodig. We gaan naar 1907.

This is a year when Einstein is basking in the glow

Dit is het jaar dat Einstein erg enthousiast is

of having discovered the special theory of relativity

over zijn ontdekking van de speciale relativiteitstheorie

and decides to take on a new project,

en besluit een nieuw project te op te pakken --

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

proberen om de grootse en alomtegenwoordige zwaartekracht volledig te begrijpen.

And in that moment, there are many people around

En op dat moment, zijn er veel mensen

who thought that that project had already been resolved.

die dachten dat dat project al opgelost was.

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

Newton had de wereld in de late 17e eeuw al een zwaartekrachttheorie gegeven

that works well, describes the motion of planets,

die werkt goed, beschrijft de bewegingen van planeten,

the motion of the moon and so forth,

de beweging van de maan, enzovoorts,

the motion of apocryphal of apples falling from trees,

de beweging van ongeloofwaardige appels die uit bomen vallen,

hitting people on the head.

en mensen op het hoofd raken.

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

Dat kan allemaal worden beschreven met Newton's werk.

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

Maar Einstein realiseerde zich dat Newton iets had weggelaten uit het verhaal,

because even Newton had written

want zelfs Newton schreef

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

dat, hoewel hij begreep hoe hij het effect van zwaartekracht kon berekenen,

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

hij had niet kunne ontrafelen hoe het precies werkte.

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

Hoe kan het dat de zon, 150 miljoen kilometer ver,

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

op één of andere manier de beweging van de aarde beïnvloedt?

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

Hoe reikt de zon door lege, inerte ruimte en oefent invloed uit?

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

En dat is een taak die Einstein zichzelf heeft gesteld --

to figure out how gravity works.

uitzoeken hoe zwaartekracht werkt.

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

En ik zal laten zien wat het is dat hij gevonden heeft.

So Einstein found

Dus Einstein ontdekte

that the medium that transmits gravity is space itself.

dat het medium dat zwaartekracht overdraagt, ruimte zelf is.

The idea goes like this:

Het idee is als volgt:

imagine space is a substrate of all there is.

stel de ruimte voor als de grondslag van alles.

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

Einstein zei dat ruimte mooi vlak is, als er geen materie aanwezig is.

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

Maar als er materie in de omgeving is, zoals de zon,

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

zorgt het ervoor dat de constructie van de ruimte vervormt, kromt.

And that communicates the force of gravity.

Dat brengt de zwaartekracht over.

Even the Earth warps space around it.

Zelfs de aarde vervormt de ruimte om zich heen.

Now look at the Moon.

Kijk nu naar de maan.

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

De maan blijft in een baan, volgens deze ideeën,

because it rolls along a valley in the curved environment

omdat hij rolt door een vallei in de gekromde omgeving

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

die de zon, de maan en de aarde vormen door hun aanwezigheid.

We go to a full-frame view of this.

We gaan naar een overzicht hiervan.

The Earth itself is kept in orbit

De aarde zelf blijft in een baan,

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

omdat hij door een vallei rolt in een omgeving die gekromd is

because of the Sun's presence.

door de aanwezigheid van de zon.

That is this new idea about how gravity actually works.

Dat is dit nieuwe idee over hoe zwaartekracht eigenlijk werkt.

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

Nu is dit idee in 1919 getest door astronomische observaties.

It really works. It describes the data.

Het werkt echt. Het beschrijft de gegevens.

And this gained Einstein prominence around the world.

En hierdoor won Einstein aanzien over de hele wereld.

And that is what got Kaluza thinking.

En dat is wat Kaluza aan het denken zette.

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

Hij was, zoals Einstein, op zoek naar wat we een "geünificeerde theorie" noemen.

That's one theory

Dat is één theorie

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

die misschien alle natuurkrachten kan beschrijven vanuit één verzameling ideeën

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

één verzameling principes, één hoofdvergelijking, zo je wilt.

So Kaluza said to himself,

Zo zei Kaluza tegen zichzelf,

Einstein has been able to describe gravity

Einstein kon zwaartekracht te beschrijven

in terms of warps and curves in space --

in termen van vervormingen en krommingen in de ruimte --

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

eigenlijk, ruimte en tijd, om precies te zijn.

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

Misschien kan ik hetzelfde trucje toepassen met de andere bekende kracht,

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

die, in die tijd, bekend stond als de elektromagnetische kracht --

we know of others today, but at that time

we kennen vandaag de dag nog anderen, maar in die tijd

that was the only other one people were thinking about.

was dat de enige andere waar mensen over dachten.

You know, the force responsible for electricity

Je weet wel, de kracht verantwoordelijk voor elektriciteit

and magnetic attraction and so forth.

en magnetische aantrekking, enzovoort.

So Kaluza says, maybe I can play the same game

Dus zegt Kaluza, misschien kan ik hetzelfde trucje toepassen

and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.

en de elektromagnetische kracht beschrijven in termen van vervormingen en krommingen.

That raised a question: warps and curves in what?

Dat bracht een vraag op: vervormingen en krommingen in wat?

Einstein had already used up space and time,

Einstein had al ruimte en tijd gebruikt,

warps and curves, to describe gravity.

vervormingen en krommingen, om zwaartekracht te beschrijven.

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

Er leek niets anders te zijn om te vervormen of te krommen.

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

Dus zei Kaluza, misschien zijn er meer ruimtedimensies.

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

Hij zei, als ik één kracht meer wil beschrijven,

maybe I need one more dimension.

heb ik misschien één dimensie meer nodig.

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

Dus stelde hij zich voor dat de wereld vier ruimtedimensies had, en niet drie,

and imagined that electromagnetism was warps and curves

en stelde zich voor dat elektromagnetisme vervormingen en krommingen

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

in die vierde dimensie is. Nu is het volgende het geval:

when he wrote down the equations describing warps and curves

toen hij de vergelijkingen opschreef die vervormingen en krommingen beschrijven

in a universe with four space dimensions, not three,

in een ruimte met vier ruimtedimensies, en niet drie,

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

ontdekte hij dat de oude vergelijkingen die Einstein had afgeleid in drie dimensies --

those were for gravity --

die waren voor de zwaartekracht --

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

maar hij vond nog één vergelijking vanwege die extra dimensie.

And when he looked at that equation,

En toen hij naar die vergelijking keek.

it was none other than the equation

Was het niet anders dan de vergelijking

that scientists had long known to describe the electromagnetic force.

die wetenschappers al lang kende om de elektromagnetische kracht te beschrijven.

Amazing -- it just popped out.

Verbazingwekkend -- dat kwam er zo maar uit.

He was so excited by this realization

Hij was zo opgewonden door deze ontdekking

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

dat hij door zijn huis rende en schreeuwde, "Overwinning!" --

that he had found the unified theory.

omdat hij de geünificeerde theorie had gevonden.

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

Het moge duidelijk zijn, Kaluza was een man die theorie erg serieus nam.

He, in fact --

Hij, in feite --

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

er is een verhaal dat toen hij wilde leren zwemmen,

he read a book, a treatise on swimming --

hij een boek las, een verhandeling over zwemmen --

(Laughter)

(Gelach)

-- then dove into the ocean.

-- en toen de oceaan in dook.

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

Dit is een man die zijn leven op het spel zette voor de theorie.

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

Nu, voor hen onder ons die een beetje meer praktisch ingesteld zijn,

two questions immediately arise from his observation.

doemen er meteen twee vragen op uit zijn observaties.

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

Nummer één: als er meer ruimtedimensie zijn, waar zijn ze dan?

We don't seem to see them.

We lijken ze niet te zien.

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

En nummer twee: werkt deze theorie ook in detail,

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

wanneer je hem probeert toe te passen op de wereld om ons heen?

Now, the first question was answered in 1926

Nu, de eerste vraag is beantwoord in 1926

by a fellow named Oskar Klein.

door een knaap genaamd Oskar Klein.

He suggested that dimensions might come in two varieties --

Hij stelde voor dat dimensies in twee varianten voor zou kunnen komen --

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

er kunnen grote, makkelijk-te-zien dimensies zijn,

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

maar er kunnen ook kleine, opgekrulde dimensies zijn,

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

zo klein opgekruld, ook al zijn zo overal om ons heen,

that we don't see them.

dat we ze niet zien.

Let me show you that one visually.

Ik zal dat laten zien.

So, imagine you're looking at something

Dus stel je voor dat je ergens naar kijkt

like a cable supporting a traffic light.

bijvoorbeeld een verkeerslicht aan een kabel.

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

Het is in Manhattan. Je bent in Central Park -- dat is irrelevant --

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

maar de kabel lijkt één dimensionaal vanuit de verte,

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

maar jij en ik weten dat hij een bepaalde dikte heeft.

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

Maar het is wel moeilijk te zien, vanuit de verte.

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

Maar als we inzoomen en het standpunt innemen van, bijvoorbeeld,

a little ant walking around --

een kleine rondlopende mier --

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

kleine mieren zijn zo klein dat ze toegang hebben tot alle dimensies --

the long dimension,

de lange dimensie,

but also this clockwise, counter-clockwise direction.

maar ook deze in de richting van de klok, tegen de klok in,

And I hope you appreciate this.

En ik hoop dat jullie dit waarderen.

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

Het kostte zo veel tijd om deze mieren dit te laten doen

(Laughter)

(Gelach)

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

Maar dit illustreert in feite dat er twee soorten dimensies zijn:

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

klein en grote. En het idee dat de grote dimensies om ons heen misschien

are the ones that we can easily see,

degene zijn die we makkelijk zien,

but there might be additional dimensions curled up,

maar er zijn misschien nog meer opgerolde dimensies,

sort of like the circular part of that cable,

zoiets als het ronde deel van die kabel,

so small that they have so far remained invisible.

zo klein dat ze tot nu toe onzichtbaar zijn gebleven.

Let me show you what that would look like.

Ik zal laten zien hoe dat er uit zou zien.

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

Dus, als we een kijken naar, bijvoorbeeld, ruimte zelf --

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

ik kan natuurlijk maar twee dimensies op een scherm laten zien.

Some of you guys will fix that one day,

Enkele van jullie zullen dat ooit oplossen,

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

maar alles dat niet plat is op een scherm is een nieuwe dimensie,

goes smaller, smaller, smaller,

wordt kleiner, kleiner, kleiner

and way down in the microscopic depths of space itself,

en helemaal binnenin de microscopische diepte van ruimte zelf --

this is the idea,

dit is het idee:

you could have additional curled up dimensions --

zou je nog meer opgerolde dimensies kunnen hebben.

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

Hier is een kleine cirkelvorm -- zo klein dat we ze niet zien.

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

Maar als je een kleine ultra-microscopische rondlopende mier zou zijn,

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

zou je in de grote dimensies die we allemaal kennen --

that's like the grid part --

dat is zoals het roosterdeel --

but you could also access the tiny curled-up dimension

maar je zou ook toegang hebben tot de kleine opgerolde dimensie

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

die is zo klein dat we hem niet kunnen zien met het blote oog

or even with any of our most refined equipment.

of zelfs met ons meest verfijnde gereedschap.

But deeply tucked into the fabric of space itself,

Maar diep in de constructie van ruimte zelf,

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

zouden er meer dimensies kunnen zijn, is het idee, zoals we hier zien.

Now that's an explanation

Nu, dat is een verklaring

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

voor hoe het universum meer dimensies zou kunnen hebben dan die die we zien

But what about the second question that I asked:

Maar dan de tweede vraag die ik stelde:

does the theory actually work

werkt de theorie eigenlijk

when you try to apply it to the real world?

wanneer je hem probeert toe te passen op de echte wereld?

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

Nou, het blijkt dat Einstein en Kaluza en vele anderen

worked on trying to refine this framework

dit raamwerk probeerden te verfijnen

and apply it to the physics of the universe

en toe te passen op de natuurkunde van het universum

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

zoals dat begrepen werd in die tijd, en in detail werkte het niet.

In detail, for instance,

In detail, bijvoorbeeld,

they couldn't get the mass of the electron

konden ze de massa van het elektron

to work out correctly in this theory.

niet correct krijgen in deze theorie.

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

Zo veel mensen werkten er aan, maar in de jaren '40, zeker in jaren '50,

this strange but very compelling idea

was dit vreemde maar zeer dwingende idee

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

van het unificeren van de natuurwetten verwenen.

Until something wonderful happened in our age.

Totdat er iets prachtigs gebeurde in onze tijd.

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

In onze tijd, wordt er een nieuwe aanpak voor het unificeren van de natuurwetten

is being pursued by physicists such as myself,

gezocht door natuurkundigen zoals ik,

many others around the world,

en vele anderen over de hele wereld,

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

het heet supersnaartheorie, zoals je weet.

And the wonderful thing is that superstring theory

En het mooie is dat supersnaartheorie

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

op het eerste gezicht niets van doen heeft met dit idee van extra dimensies,

but when we study superstring theory,

maar wanneer we supersnaartheorie bestuderen,

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

vinden we dat het het idee in een nieuwe vorm laat opleven

So, let me just tell you how that goes.

Dus ik zal vertellen hoe dat gaat.

Superstring theory -- what is it?

Supersnaartheorie -- wat is dat?

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

Nou, het is een theorie die de vraag probeert te beantwoorden:

what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents

wat zijn de basis fundamentele ondeelbare onveranderbare bestanddelen

making up everything in the world around us?

die de wereld om ons heen vormen?

The idea is like this.

het idee is als volgt.

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

Stel je voor dat we naar een bekend voorwerp kijken, gewoon een kaars in een kandelaar,

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

en stel je voor dat we willen weten waar het van gemaakt is.

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

Dus we gaan op reis diep in het voorwerp en onderzoeken de bestanddelen.

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

Dus diep vanbinnen -- we weten allemaal als je diep genoeg gaat, heb je atomen.

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

We weten ook allemaal dat atomen niet het einde van het verhaal zijn.

They have little electrons that swarm around a central nucleus

Ze hebben kleine elektronen die rond een centrale kern zwermen

with neutrons and protons.

met neutronen en protonen.

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

Zelfs de neutronen en protonen hebben kleinere delen in zich, quarks.

That is where conventional ideas stop.

Dat is waar de gebruikelijke ideeën stoppen.

Here is the new idea of string theory.

Hier is het nieuwe idee van snaartheorie.

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

Diep in elk van deze deeltjes, zit iets anders.

This something else is this dancing filament of energy.

Dit andere is deze dansende vezel van energie.

It looks like a vibrating string --

Het lijkt op een trillende snaar --

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

dat is waar het idee snaartheorie vandaan komt.

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

En net zoals de trillende snaar die je net zagbij een cello

can vibrate in different patterns,

in verschillende patronen kan trillen,

these can also vibrate in different patterns.

kunnen deze ook in verschillende patronen trillen

They don't produce different musical notes.

Ze produceren geen verschillende muzieknoten.

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

Maar, ze produceren de verschillende deeltjes die de wereld om ons heen vormen.

So if these ideas are correct,

Dus, als deze ideeën kloppen,

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

dan is ziet het ultra-microscopisch landschap van het universum er zo uit.

It's built up of a huge number

Het bestaat uit een enorm aantal

of these little tiny filaments of vibrating energy,

van deze kleine minivezels van trillende energie,

vibrating in different frequencies.

trillend in verschillende frequenties.

The different frequencies produce the different particles.

De verschillende frequenties produceren de verschillende deeltjes.

The different particles are responsible

De verschillende deeltjes zijn verantwoordelijk

for all the richness in the world around us.

voor alle rijkdom in de wereld om ons heen.

And there you see unification,

En daar zie je de unificatie,

because matter particles, electrons and quarks,

want materiedeeltjes, elektronen en quarks,

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

stralingsdeeltjes, fotonen, gravitonen, zijn allemaal opgebouwd uit één eenheid.

So matter and the forces of nature all are put together

Dus materie en de natuurkrachten zijn allemaal samengebracht

under the rubric of vibrating strings.

onder de rubriek trillende snaren.

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

En dat is wat we bedoelen met een geünificeerde theorie

Now here is the catch.

Nu, hier is de valkuil.

When you study the mathematics of string theory,

Wanneer je de wiskunde van snaartheorie bestudeerd,

you find that it doesn't work

vind je dat het niet werkt

in a universe that just has three dimensions of space.

in een universum met slechts drie ruimtedimensies.

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

Het werkt niet in een universum met vier ruimtedimensies, ook niet met vijf, of zes.

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

Uiteindelijk, kun je de vergelijkingen bestuderen, en aantonen dat het werkt

only in a universe that has 10 dimensions of space

alleen in een universum met 10 ruimtedimensies

and one dimension of time.

en één tijddimensie.

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

Het leidt ons meteen terug naar dit idee van Kaluza en Klein --

that our world, when appropriately described,

dat onze wereld, wanneer op de juiste manier beschreven,

has more dimensions than the ones that we see.

meer dimensies heeft dan degene die we zien.

Now you might think about that and say, well,

Nu denk je daar misschien over en zegt, nou,

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

okee, je weet wel, als je extra dimensies hebt, en ze zijn heel dicht opgekruld,

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

ja, misschien zien we ze niet als ze klein genoeg zijn.

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

Maar als er een kleine minibeschaving van groene mannetjes daarbeneden rondloopt,

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

en je maakt ze klein genoeg en dan zien we hen ook niet, dat is waar.

One of the other predictions of string theory --

Één van de andere voorspellingen van snaartheorie --

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

nee, dat is niet één van de andere voorspellingen van snaartheorie.

(Laughter)

(Gelach)

But it raises the question:

Maar het brengt wel de vraag op:

are we just trying to hide away these extra dimensions,

proberen we deze extra dimensies gewoon te verstoppen,

or do they tell us something about the world?

of vertellen ze ons echt iets over de wereld?

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

In de resterende tijd, wil ik jullie iets vertellen over twee kenmerken.

First is, many of us believe that these extra dimensions

De eerste is, veel van ons geloven dat deze extra dimensies

hold the answer to what perhaps is the deepest question

het antwoord bevatten op wat misschien wel de diepste vraag is

in theoretical physics, theoretical science.

in theoretische natuurkunde, in theoretische wetenschap.

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

En dat is de vraag: wanneer we rondkijken in de wereld,

as scientists have done for the last hundred years,

zoals wetenschapppers de laatste honderd jaar deden,

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

lijken er zo'n 20 getallen te zijn die ons universum echt beschrijven.

These are numbers like the mass of the particles,

dat zijn getallen zoals de massa van de deeltjes,

like electrons and quarks, the strength of gravity,

zoals elektronen en quarks, de sterkte van de zwaartekracht,

the strength of the electromagnetic force --

de sterkte van de elektromagnetische kracht --

a list of about 20 numbers

een lijst van zo'n 20 getallen

that have been measured with incredible precision,

die gemeten zijn met ongelofelijke nauwkeurigheid,

but nobody has an explanation

maar niemand heeft een verklaring

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

voor waarom deze getallen precies deze waarde hebben.

Now, does string theory offer an answer?

Nu, heeft snaartheorie een antwoord?

Not yet.

Nog niet.

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

Maar we geloven dat het antwoord op waarom deze getallen deze waarden hebben

may rely on the form of the extra dimensions.

misschien afhankelijk is van de vorm van de extra dimensies.

And the wonderful thing is, if those numbers

En het schitterende is, als deze getallen

had any other values than the known ones,

enige andere waarde hadden dan de bekende,

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

het universum zoals wij dat kennen, niet zou bestaan.

This is a deep question.

Dat is een diepe kwestie.

Why are those numbers so finely tuned

Waarom zijne deze getallen zo nauwkeurig afgesteld

to allow stars to shine and planets to form,

om sterren te laten schijnen en planeten te laten ontstaan,

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

wanneer we onderkennen dat als je met deze getallen rotzooit ---

if I had 20 dials up here

als ik hier 20 raden had

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

en ik liet jullie naar voren komen om met deze getallen te rotzooien,

almost any fiddling makes the universe disappear.

vrijwel elke verandering zou het universum laten verdwijnen.

So can we explain those 20 numbers?

dus kunnen we deze 20 getallen verklaren?

And string theory suggests that those 20 numbers

En snaartheorie suggereert dat deze 20 getallen

have to do with the extra dimensions.

iets te maken hebben met de extra dimensies.

Let me show you how.

Ik zal laten zien hoe.

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

Dus wanneer we het hebben over de extra dimensies in snaartheorie,

it's not one extra dimension,

is het niet één extra dimensie,

as in the older ideas of Kaluza and Klein.

zoals in de oudere ideeën van Kaluza en Klein.

This is what string theory says about the extra dimensions.

Dit is wat snaartheorie zegt over de extra dimensies.

They have a very rich, intertwined geometry.

Ze hebben een rijke ineengestrengelde geometrie.

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

Dit is een voorbeeld van iets dat we kennen als een Calabi-Yau vorm --

name isn't all that important.

de naam is niet zo belangrijk.

But, as you can see,

Maar zoals je kunt zien,

the extra dimensions fold in on themselves

vouwen de dimensies in zichzelf

and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.

en strengelen ze in elkaar in een heel interessante vorm, interessante structuur.

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

En het idee is dat als de extra dimensies er zo uitzien,

then the microscopic landscape of our universe all around us

dan zou het micriscopisch landschap van ons universum om ons heen

would look like this on the tiniest of scales.

er zo uit zien op de allerkleinste schaal.

When you swing your hand,

Wanneer je met je hand zwaait,

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

zou je deze extra dimensies keer op keer rondbewegen,

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

maar ze zijn zo klein dat we het niet zouden weten.

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

Dus wat is de fysieke implicatie dan, zo belangrijk voor deze 20 getallen?

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

Neem dit geval. Als je kijkt naar het instrument, een hoorn,

notice that the vibrations of the airstreams

valt het op dat de trillingen van de luchtstromen

are affected by the shape of the instrument.

beinvloed worden door de vorm van het instrument.

Now in string theory,

Nu, in snaartheorie,

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

zijn alle getallen reflecties van de manier waarop snaren kunnen trillen.

So just as those airstreams

Dus net zoals deze luchtstromen

are affected by the twists and turns in the instrument,

beïnvloed worden door de draaiïngen en bochten in het instrument,

strings themselves will be affected

worden de snaren zelf beïnvloed

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

door de trilpatronen in de geometrie waarin ze bewegen.

So let me bring some strings into the story.

Dus ik zal wat snaren in het verhaal brengen.

And if you watch these little fellows vibrating around --

En als je naar deze kleine trillende knapen kijkt --

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

ze zijn er zo -- daar,

notice that they way they vibrate is affected

merk op dat de manier waarom ze bewegen

by the geometry of the extra dimensions.

beïnvloed wordt door de geometrie van de extra dimensies.

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

Dus als we precies zouden weten die de extra dimensies er uit zouden zien --

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

dat weten we nog niet, maar als we dat wel wisten --

we should be able to calculate the allowed notes,

zouden we de toegestane noten moeten kunnen berekenen,

the allowed vibrational patterns.

de toegestane trilpatronen.

And if we could calculate the allowed vibrational patterns,

En als de de toegestane trilpatronen konden berekenen,

we should be able to calculate those 20 numbers.

dan konden we deze 20 getallen berekenen.

And if the answer that we get from our calculations

En als het antwoord van deze berekeningen

agrees with the values of those numbers

overeenkomt met de waarden van deze getallen

that have been determined

zoals ze zijn vastgesteld

through detailed and precise experimentation,

door gedetailleerde en nauwkeurige experimenten,

this in many ways would be the first fundamental explanation

dan zou dit op veel manieren de eerste fundamentele verklaring zijn

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

voor waarom de structuur van het universum is zoals het is.

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

Nu, het tweede onderwerp waarmee ik af wil ronden is:

how might we test for these extra dimensions more directly?

hoe kunnen we meer direct testen of deze extra dimensies bestaan?

Is this just an interesting mathematical structure

Is het slechts een interessante wiskundige structuur

that might be able to explain

die misschien een verklaring geeft

some previously unexplained features of the world,

voor enkele van de voorheen onverklaarde kenmerken van de wereld,

or can we actually test for these extra dimensions?

of kunnen we werkelijk het bestaan van deze extra dimensies testen?

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

En we denken -- en dit is, denk ik, heel opwindend --

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

dat we in de volgende vijf jaar ofzo we misschien kunnen testen

for the existence of these extra dimensions.

of deze extra dimensies bestaan.

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

Dat gaat zo. In CERN, Genève, Zwitserland,

a machine is being built called the Large Hadron Collider.

wordt een machine gebouwd, de Large Hadron Collider.

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

Het is een machine die deeltjes rond zal sturen in een tunnel,

opposite directions, near the speed of light.

in tegengestelde richting, bijna op lichtsnelheid.

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

Af en toe zullen deze deeltjes op elkaar gericht zijn,

so there's a head-on collision.

dus er is een frontale botsing.

The hope is that if the collision has enough energy,

De hoop is dat als de botsing genoeg energie heeft,

it may eject some of the debris from the collision

er misschien wat brokstukken van de botsing vrijkomen

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

uit onze dimensies, die gedwongen worden de andere dimensies binnen te gaan.

How would we know it?

Hoe weten we dat?

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

Nou, we meten de hoeveelheid energie na de botsing,

compare it to the amount of energy before,

vergelijken dat met de hoeveelheid energie ervoor,

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

en als er na de botsing minder energie is dan daarvoor,

this will be evidence that the energy has drifted away.

dan is dit bewijs dat de energie afgedreven is.

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

En als het in het juiste patroon afdrijft dan kunnen we berekenen,

this will be evidence that the extra dimensions are there.

dit zal bewijs zijn dat de extra dimensies er zijn.

Let me show you that idea visually.

Ik zal het idee visueel tonen.

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

Dus stel je voor dat we een soort deeltje hebben genaamd graviton --

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

dat is het soort brokstuk waarvan we verwachten ze vrijkomen

if the extra dimensions are real.

als de extra dimensies echt zijn.

But here's how the experiment will go.

Maar zo zal het experiment gaan.

You take these particles. You slam them together.

Je neemt deze deeltjes. Je slaat ze op elkaar.

You slam them together, and if we are right,

Je slaat ze op elkaar, en als we gelijk hebben,

some of the energy of that collision

iets van de energie van die botsing

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

zal een brokstuk worden dat wegvliegt in deze extra dimensies.

So this is the kind of experiment

Dus dit is het soort experiment

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

waar we naar zullen kijken in de volgende vijf, zeven tot 10 jaar ofzo.

And if this experiment bears fruit,

En als dit experiment vruchten afwerpt,

if we see that kind of particle ejected

en als we zo'n soort deeltje zien vrijkomen

by noticing that there's less energy in our dimensions

door op te merken dat er minder energie is in onze dimensies

than when we began,

dan waar we mee begonnen,

this will show that the extra dimensions are real.

dan toont dat aan dat de extra dimensies echt zijn.

And to me this is a really remarkable story,

En voor mij is dit echt een merkwaardig verhaal,

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

en een merkwaardige kans. Teruggaan naar Newton met absolute ruimte --

didn't provide anything but an arena, a stage

verschafte niets dan een arena, een podium

in which the events of the universe take place.

waarop de gebeurtenissen van het universum plaatshebben.

Einstein comes along and says,

Einstein komt voorbij en zegt,

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

nou, ruimte en tijd kunnen vervormen en krommen, dat is zwaartekracht.

And now string theory comes along and says,

En nu komt snaartheorie voorbij en zegt,

yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,

ja, zwaartekracht, quantummechanica, elektromagnetisme --

all together in one package,

allemaal samen in één pakket,

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

maar alleen als het universum meer dimensies heeft dan die we zien.

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

En dit is een experiment dat het bestaan ervan kan testen gedurende ons leven.

Amazing possibility.

Verbazingwekkende mogelijkheid.

Thank you very much.

Dankejwel.

(Applause)

(Applaus)