A theory of everything | Garrett Lisi

Vertaald door: Fred van Zwieten Nagekeken door: Rik Delaet

Whoa, dude.

He, maat. Kijk eens naar die mieterse vergelijkingen. Prachtig.

(Laughter)

Check out those killer equations. Sweet.

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

Echter, de komende 18 minuten ga ik mijn uiterste best doen

to describe the beauty of particle physics without equations.

om de schoonheid van deeltjesfysica uit te leggen zonder vergelijkingen.

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

Het blijkt dat we veel kunnen leren van koraal.

A coral is a very beautiful and unusual animal.

Koraal is een heel mooi en ongebruikelijk dier.

Each coral head consists of thousands of individual polyps.

Elke koraalkop bestaat uit duizenden individuele poliepen.

These polyps are continually budding and branching

Deze poliepen ontluiken en vertakken continu

into genetically identical neighbors.

in genetisch identieke buren.

If we imagine this to be a hyperintelligent coral,

Als we ons dit voorstellen als hyperintelligente koraal,

kunnen we een individu afzonderen en hem een redelijke vraag stellen.

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

We kunnen hem vragen hoe hij exact op deze specifieke locatie terecht is gekomen

compared to his neighbors --

ten opzichte van zijn buren --

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

-- was het gewoon kans, lot, of wat anders?

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

Wel, nadat hij ons vermanend zou toespreken omdat we de temperatuur te hoog hadden gezet,

zou hij ons vertellen dat onze vraag volkomen belachelijk was.

he would tell us that our question was completely stupid.

These corals can be kind of mean, you see,

Deze koralen kunnen best wel een beetje gemeen zijn, weet je,

and I have surfing scars to prove that.

en ik heb surflittekens om het te bewijzen.

But this polyp would continue and tell us

Maar deze poliep zou doorgaan en ons vertellen

that his neighbors were quite clearly identical copies of him.

dat zijn buren heel duidelijk identieke kopieën van hemzelf zijn.

That he was in all these other locations as well,

Dat hij ook in al deze andere locaties was,

but experiencing them as separate individuals.

maar ze toch beschouwen als afzonderlijke individuen.

For a coral, branching into different copies

Voor een koraal is vertakken in verschillende kopieën

is the most natural thing in the world.

de gewoonste zaak ter wereld.

Unlike us, a hyperintelligent coral

In tegenstelling tot ons zou een hyperintelligente koraal

would be uniquely prepared to understand quantum mechanics.

prima in staat zijn kwantummechanica te begrijpen.

The mathematics of quantum mechanics

De wiskunde van kwantummechanica beschrijft zeer exact

very accurately describes how our universe works.

hoe ons universum werkt.

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

En het vertelt ons dat onze werkelijkheid continu aan het vertakken is

in verschillende mogelijkheden, net als bij koraal.

just like a coral.

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

Het is erg lastig voor ons mensen om het ons voor te stellen,

since we only ever get to experience one possibility.

omdat we altijd slechts één mogelijkheid ervaren.

This quantum weirdness was first described

Deze kwantumvreemdheid werd als eerste beschreven

by Erwin Schrödinger and his cat.

door Erwin Schrödinger en zijn kat.

The cat likes this version better.

De kat vond zijn eigen versie beter.

(Laughter)

(gelach)

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

In deze opzet, Schrödinger bevindt zich in een box met een radioactief monster

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

dat, volgens de wetten der kwantummechanica, vertakt in een staat

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

waarin het straalt en een staat waarin het dat niet doet.

(Laughter)

(gelach)

In the branch in which the sample radiates,

In de tak waarin het monster straalt,

activeert het een schakelaar welke een gif vrij geeft en Schrödinger is dood.

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

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

Maar in de andere tak van de werkelijkheid blijft hij leven.

These realities are experienced separately by each individual.

Deze werkelijkheden worden apart ervaren door ieder individu.

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

Voor beiden geldt dat de ander, wat hem betreft, niet bestaat.

This seems weird to us,

Dit lijkt vreemd voor ons, omdat een ieder van ons

because each of us only experiences an individual existence,

alleen een individueel bestaan ervaart,

and we don't get to see other branches.

en we krijgen de andere takken niet te zien.

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

Het lijkt net alsof ieder van ons, net als Schrödinger hier, een soort koraal is

are a kind of coral branching into different possibilities.

waarbij we aftakken in verschillende mogelijkheden.

The mathematics of quantum mechanics tells us

De wiskunde van kwantummechanica vertelt ons

this is how the world works at tiny scales.

dat dit is hoe de wereld werkt op heel kleine schaal.

It can be summed up in a single sentence:

Het kan worden samengevat in één zin:

Everything that can happen, does.

Alles wat kan gebeuren, zal gebeuren.

That's quantum mechanics.

Dat is kwantummechanica.

But this does not mean everything happens.

Maar dit betekent niet dat dat alles gebeurt.

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

De rest van de fysica gaat over het beschrijven wat wel kan gebeuren

en wat niet kan gebeuren.

What physics tells us is that everything comes down to geometry

Wat fysica ons vertelt is dat alles neerkomt op geometrie

and the interactions of elementary particles.

en de interacties van elementaire deeltjes.

En dingen kunnen alleen gebeuren als deze interacties

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

perfect zijn gebalanceerd.

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

Ik ga nu verder en vertel hoe we deze deeltjes hebben ontdekt,

wat ze zijn en hoe deze balans werkt.

what they are and how this balance works.

In this machine, a beam of protons and antiprotons

In deze machine wordt een bundel van protonen en anti-protonen

are accelerated to near the speed of light

versneld tot nagenoeg de lichtsnelheid

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

en met elkaar in botsing gebracht, waarbij een explosie van pure energie wordt geproduceerd.

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

Deze energie wordt meteen omgezet in een uiteenspatting

van semi-atomaire deeltjes,

with detectors and computers used to figure out their properties.

waarbij detectoren en computers worden gebruikt om hun eigenschappen te ontdekken.

This enormous machine --

Deze enorme machine, de Large Hadron Collider

the Large Hadron Collider at CERN in Geneva --

bij CERN in Geneve,

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

heeft een omtrek van 27 kilometer

en, als het in bedrijf is, zal het vijf keer zoveel stroom verbruiken

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

als de stad Monterey.

We can't predict specifically

We kunnen niet exact voorspellen welke deeltjes zullen worden geproduceerd

what particles will be produced in any individual collision.

in iedere individuele botsing.

Quantum mechanics tells us all possibilities are realized.

Kwantummechanica stelt dat alle mogelijkheden zullen plaatsvinden.

But physics does tell us what particles can be produced.

Maar de fysica vertelt ons welke deeltjes kunnen worden geproduceerd.

These particles must have just as much mass and energy

Deze deeltjes moeten precies de massa en energie hebben

as is carried in by the proton and antiproton.

die wordt ingebracht door het proton en anti-proton.

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

Deeltjes met meer massa dan deze energie limiet

worden niet geproduceerd, en blijven onzichtbaar voor ons.

and remain invisible to us.

This is why this new particle accelerator is so exciting.

Daarom is deze nieuwe deeltjesversneller zo spannend.

It's going to push this energy limit seven times

Hij gaat deze energie limiet zeven keer

beyond what's ever been done before,

hoger brengen dan wat ooit is gedaan.

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

Dus we gaan zeer binnenkort wat nieuwe deeltjes zien.

But before talking about what we might see,

Maar voordat we gaan praten over wat we zouden kunnen zien

let me describe the particles we already know of.

wil ik eerst vertellen welke deeltjes we al kennen.

There's a whole zoo of subatomic particles.

Er is een hele dierentuin aan subatomaire deeltjes.

Most of us are familiar with electrons.

De meesten zijn bekend met elektronen.

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

Veel mensen in deze ruimte verdienen een goede boterham

met het verplaatsen van deze dingen.

(gelach)

(Laughter)

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

Maar het elektron heeft ook een neutrale partner genaamd de neutrino,

with no electric charge and a very tiny mass.

zonder elektrische lading en een hele kleine massa.

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

Aan de andere kant, de up en down quarks hebben een hele grote massa,

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

en combineren per drie om protonen en neutronen te maken

in de atoomkernen.

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

Al deze materiedeeltjes komen voor in een links- en in een rechtshandige variant,

en hebben antideeltjespartners die tegengestelde ladingen hebben.

and have antiparticle partners that carry opposite charges.

These familiar particles

also have less familiar second and third generations,

Deze bekende deeltjes hebben ook minder bekende

tweede en derde generaties, die dezelfde lading hebben als de eerste

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

maar een veel grotere massa.

These matter particles all interact with the various force particles.

Deze materiedeeltjes interacteren met de verschillende krachtdeeltjes.

The electromagnetic force interacts with electrically charged matter

De elektromagnetische kracht interageert met elektrisch geladen materie

via particles called photons.

via deeltjes die we fotonen noemen.

There is also a very weak force

Er is ook nog een hele zwakke kracht die, nogal saai,

called, rather unimaginatively, the weak force ...

de zwakke kracht genoemd wordt en die

(Laughter)

that interacts only with left-handed matter.

alleen met linkshandige materie interageert.

The strong force acts between quarks

De sterke kracht werkt tussen quarks die

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

een andere soort lading dragen, genaamd kleurlading,

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

en die komt in drie varianten: rood, groen en blauw

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

Je kunt Murray Gell-Mann de schuld van deze namen geven

Ze zijn door hem verzonnen.

Finally, there's the force of gravity,

En tenslotte is er nog de zwaartekracht, die interageert met materie

which interacts with matter via its mass and spin.

middels zijn massa en spin.

The most important thing to understand here

Het belangrijkste om te begrijpen

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

is dat er een verschillende soort lading is verbonden

met ieder van deze krachten.

These four different forces interact with matter

Deze vier verschillende krachten interacteren met materie

according to the corresponding charges that each particle has.

volgens de corresponderende ladingen die ieder deeltjes heeft.

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

Een deeltje dat we nog niet hebben gezien, maar waarvan we behoorlijk zeker zijn dat het bestaat

is het Higgsdeeltje dat massa geeft aan al deze andere deeltjes.

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

The main purpose of the Large Hadron Collider

Het hoofddoel van de Large Hadron Collider

is om dit Higgsdeeltje te vinden, en we zijn er nagenoeg zeker van dat dat zal lukken.

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

But the greatest mystery is what else we might see.

Maar het grootste mysterie is wat we verder nog zullen zien.

And I'm going to show you one beautiful possibility

Ik ga jullie één prachtige mogelijkheid tonen

towards the end of this talk.

aan het einde van deze presentatie.

Now, if we count up all these different particles

Nou, als we al deze verschillende deeltjes optellen

using their various spins and charges,

aan de hand van hun verschillende spins en ladingen, komen we op 226.

there are 226.

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

Dat zijn erg veel deeltjes om te volgen.

And it seems strange

Het lijkt vreemd dat de natuur uit zoveel

that nature would have so many elementary particles.

elementaire deeltjes zou bestaan.

But if we plot them out according to their charges,

Maar als ik ze afbeeld volgens hun ladingen,

some beautiful patterns emerge.

Ontstaan er prachtige patronen.

The most familiar charge is electric charge.

De meest bekende lading is de elektrische lading.

Electrons have an electric charge,

Elektronen hebben een elektrische lading, een negatieve,

a negative one,

en quarks hebben elektrische ladingen in derden.

and quarks have electric charges in thirds.

Dus als 2 up quarks en een down quark worden gecombineerd

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

om een proton te maken, heeft die een totale elektrische lading van plus één.

it has a total electric charge of plus one.

These particles also have antiparticles, which have opposite charges.

De deeltjes hebben ook anti-deeltjes met een tegengestelde lading.

Now, it turns out the electric charge

Nu is het zo dat elektrische lading eigenlijk

is actually a combination of two other charges:

een combinatie is van twee andere ladingen:

hypercharge and weak charge.

hyper-lading en zwakke lading.

If we spread out the hypercharge and weak charge

Als we de hyper-lading en de zwakke lading uitspreiden

en we plotten de ladingen van deeltjes in deze tweedimensionale ladingruimte,

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

the electric charge is where these particles sit

dan zit de elektrische lading waar deze deeltjes zich bevinden

along the vertical direction.

langs de verticale as.

The electromagnetic and weak forces interact with matter

De elektromagnetische en zwakke krachten interacteren met materie

according to their hypercharge and weak charge,

volgens hun hyper-lading en zwakke lading,

which make this pattern.

wat dit patroon oplevert.

This is called the unified electroweak model,

Dit wordt het Universele Elektrozwakke Model genoemd,

en het werd in 1967 samengesteld.

and it was put together back in 1967.

The reason most of us are only familiar with electric charge

De reden waarom de meesten van ons allen bekend zijn met elektrische lading

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

en niet met deze twee is vanwege het Higgsdeeltje

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

Higgs, hier aan de linkerkant, heeft een grote massa

and breaks the symmetry of this electroweak pattern.

en breekt de symmetrie van dit elektrozwakke patroon.

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

Het maakt de zwakke kracht heel zwak

door de zwakke deeltjes een grote massa te geven.

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

Omdat dit massieve Higgsdeeltje langs de horizontale as zit

in dit diagram, blijven de fotonen van het elektromagnetisme massaloos

the photons of electromagnetism remain massless

and interact with electric charge along the vertical direction

en interageert het met de elektrische lading langs de verticale as

in this charge space.

in deze ladingruimte.

So the electromagnetic and weak forces

De elektromagnetische en zwakke krachten worden bepaald

are described by this pattern of particle charges

door dit patroon van deeltjesladingen in een tweedimensionale ruimte.

in two-dimensional space.

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

We kunnen de sterke kracht toevoegen door zijn

twee ladingsrichtingen uit te spreiden en de ladingen

and plotting the charges of the force particles in quarks

van de krachtdeeltjes in quarks in deze richtingen te plotten.

along these directions.

The charges of all known particles

De ladingen van alle bekende deeltjes kunnen worden geplot

can be plotted in a four-dimensional charge space,

in een vierdimensionale ladingruimte, en worden geprojecteerd in

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

twee dimensies zoals dit zodat we ze kunnen zien.

Whenever particles interact, nature keeps things in a perfect balance

Wanneer deeltjes met elkaar interacteren, houdt de natuur ze in een perfecte balans

along all four of these charge directions.

langs al deze vier ladingrichtingen.

If a particle and an antiparticle collide,

Als een deeltje met een antideeltje botst, geeft het een explosie van energie

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

en een totale lading van nul in alle vier de richtingen.

in all four charge directions.

At this point, anything can be created

Op dit punt kan er van alles worden gemaakt zolang het maar

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

dezelfde energie heeft en een totale lading van nul handhaaft.

For example, this weak force particle and its antiparticle

Bijvoorbeeld, dit zwakke krachtdeeltje en zijn antideeltje

can be created in a collision.

kan worden gemaakt in een botsing.

In further interactions, the charges must always balance.

In verdere reacties moeten de ladingen altijd in balans zijn.

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

Eén van de zwakke deeltjes kan vervallen in een elektron

en een anti-neutrino,

and these three still add to zero total charge.

en deze drie hebben nog steeds een totale lading van nul.

Nature always keeps a perfect balance.

De natuur zorgt altijd voor een perfecte balans.

So these patterns of charges are not just pretty.

Deze patronen van ladingen zijn niet alleen maar mooi.

Ze vertellen ons welke interacties toegestaan zijn.

They tell us what interactions are allowed to happen.

And we can rotate this charge space in four dimensions

We kunnen deze lading-ruimte roteren in vier dimensies

to get a better look at the strong interaction,

om een beter zicht te hebben op de sterkte interacties,

welke deze fijne hexagonale symmetrie heeft.

which has this nice hexagonal symmetry.

In a strong interaction, a strong force particle,

In een sterke interactie, een sterke-krachtdeeltje, zoals dit,

such as this one,

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

interageert met de kleurquark, zoals deze groene,

om zo een quark met een andere kleur te krijgen -- deze rode.

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

And strong interactions are happening millions of times

En sterke interacties vinden miljoenen keren per

per seconde plaats in ieder atoom in ons lichaam,

each second in every atom of our bodies,

holding the atomic nuclei together.

en houden zo de atoomkernen bij elkaar.

But these four charges corresponding to three forces

Maar deze vier ladingen die corresponderen met drie krachten

are not the end of the story.

zijn niet het einde van het verhaal.

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

We kunnen nog twee krachten toevoegen

die corresponderen met de zwaartekracht.

Als we deze toevoegen krijgt ieder materiedeeltje

When we include these,

each matter particle has two different spin charges,

twee verschillende spinladingen, spin-up en spin-down.

spin-up and spin-down.

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

Ze splitsen allemaal op en geven een mooi patroon

in zes-dimensionale ladingruimte.

We can rotate this pattern in six dimensions

We kunnen dit patroon in zes dimensies roteren.

en zoals je ziet is dat best mooi.

and see that it's quite pretty.

Right now, this pattern matches our best current knowledge

Op dit moment is dit patroon ons huidige inzicht

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

van hoe de natuur op de kleinste schaal is opgebouwd

uit deze elementaire deeltjes.

This is what we know for certain.

Dit is wat we zeker weten.

Some of these particles are at the very limit

Sommige van deze deeltjes bevinden zich op de uiterste grens

van wat we hebben kunnen bereiken met experimenten.

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

From this pattern

Vanwege dit patroon kennen we de deeltjesfysica

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

op deze kleine schaal. De manier waarop het universum werkt

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

op deze kleine schaal is zeer mooi.

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

Nu ga ik iets vertellen over sommige nieuwe en oude ideeën

about things we don't know yet.

over dingen die we nog niet weten.

We want to expand this pattern using mathematics alone,

We willen dit patroon uitbreiden met uitsluitend wiskunde,

en kijken of we zo het hele beeld kunnen verkrijgen.

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

We want to find all the particles and forces

We willen all deeltjes en krachten vinden

that make a complete picture of our universe.

die een compleet beeld van het universum geven.

And we want to use this picture to predict new particles

En we willen dit beeld gebruiken om nieuwe deeltjes te voorspellen

that we'll see when experiments reach higher energies.

die we zullen zien als experimenten hogere energieën gaan gebruiken.

So there's an old idea in particle physics

Er is een oud idee in de deeltjesfysica

that this known pattern of charges,

dat dit bekende patroon van ladingen, wat niet erg symmetrisch is,

which is not very symmetric,

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

zou kunnen zijn ontstaan vanuit een meer perfect systeem,

similar to how the Higgs particle breaks the electroweak pattern

op dezelfde manier als het Higgsdeeltje het elektrozwakke patroon doorbreekt

to give electromagnetism.

om zo het elektromagnetisme te geven.

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

Om dit te kunnen doen, moeten we nieuwe krachten introduceren

with new charge directions.

met nieuwe ladingsrichtingen.

When we introduce a new direction,

Als we deze nieuwe richting introduceren, moeten we gokken

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

welke ladingen de deeltjes hebben in deze richting,

and then we can rotate it in with the others.

en dan kunnen we het indraaien met de anderen.

If we guess wisely, we can construct the standard charges

Als we goed gokken, kunnen we de standaard ladingen

in six charge dimensions as a broken symmetry

in zes ladingrichtingen construeren als een gebroken symmetrie

of this more perfect pattern in seven charge dimensions.

van dit meer perfecte patroon in zeven ladingsrichtingen.

This particular choice corresponds to a grand unified theory

Deze specifieke keuze leidt naar een alomvattende universele theorie

introduced by Pati and Salam in 1973.

als geïntroduceerd door Pati en Salam in 1973.

When we look at this new unified pattern,

Wanneer we dit nieuwe universele patroon bekijken,

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

kunnen we een paar gaten zien waar deeltjes lijken te ontbreken.

This is the way theories of unification work.

Dit is de manier waarop universele theorieën werken.

A physicist looks for larger, more symmetric patterns

Een fysicus zoekt naar grotere, meer symmetrische patronen

that include the established pattern as a subset.

die het reeds vastgestelde patroon als een deelverzameling bevat.

The larger pattern allows us to predict the existence of particles

Het grotere patroon staat ons toe het bestaan

van deeltjes te voorspellen die nog nooit waargenomen zijn.

that have never been seen.

This unification model predicts the existence

Dit unificatie model voorspelt het bestaan van deze twee

of these two new force particles,

nieuwe krachtdeeltjes, die min of meer als de zwakke kracht zouden moeten werken,

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

maar dan zwakker.

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

Nu kunnen we deze set van ladingen in zeven dimensies draaien

en een eigenaardig feit over deze materiedeeltjes vaststellen:

and consider an odd fact about the matter particles:

de tweede en derde generaties van materie

the second and third generations of matter

hebben exact dezelfde ladingen in de zes-dimensionale ladingruimte

have exactly the same charges in six-dimensional charge space

as the first generation.

als de eerste generatie.

These particles are not uniquely identified by their six charges.

Deze deeltjes worden niet éénduidig geïdentificeerd door hun zes ladingen.

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

Ze zitten boven elkaar in de standaard ladingruimte.

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

Als we echter in een acht-dimensionale lading ruimte werken,

then we can assign unique new charges to each particle.

kunnen we unieke nieuwe ladingen toekennen aan ieder deeltje.

Then we can spin these in eight dimensions

Dan kunnen we deze draaien in acht dimensies,

and see what the whole pattern looks like.

en zien hoe het hele patroon eruit ziet.

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

Hier kunnen we de tweede en derde generaties van materie zien, maar

nu gerelateerd aan de eerste generatie door een symmetrie die we "trialiteit" noemen.

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

This particular pattern of charges in eight dimensions

Dit specifieke patroon van ladingen in acht dimensies is eigenlijk

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

onderdeel van de mooiste geometrische structuur in de wiskunde.

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

Het is een patroon van de meest uitzonderlijke Lie groep E8.

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

Deze Lie groep is een gladde, gekromde vorm met 248 dimensies.

Each point in this pattern corresponds to a symmetry

Ieder punt in dit patroon correspondeert met een symmetrie

of this very complex and beautiful shape.

van deze zeer complexe en prachtige vorm.

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

Een klein deel van deze E8 vorm kan gebruikt worden

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

om de gekromde ruimtetijd van Einstein's algemene relativiteit te beschrijven

explaining gravity.

waarmee zwaartekracht is verklaard.

Together with quantum mechanics,

De geometrie van deze vorm kan, samen met de kwantummechanica,

the geometry of this shape could describe everything

de werking van het universum op de kleinste schaal

about how the universe works at the tiniest scales.

beschrijven.

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

Het patroon van deze vorm die leeft in een acht-dimensionale ladingsruimte

is uitzonderlijk mooi,

is exquisitely beautiful,

and it summarizes thousands of possible interactions

en het vat duizenden mogelijke interacties

between these elementary particles,

tussen deze elementaire deeltjes samen, waarvan elke

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

slechts één facet is van deze complexe vorm.

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

Als we het laten draaien, zien we vele andere ingewikkelde patronen

contained in this one.

gevangen in deze.

And with a particular rotation,

En bij een bepaalde draaiing, kunnen we langs een symmetrische as

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

in acht dimensies door dit patroon heen kijken

and see all the particles at once.

en alle deeltjes tegelijk zien.

It's a very beautiful object,

Het is een prachtig object, en zoals met elke unificatie,

and as with any unification,

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

zien we een paar gaten waar nieuwe deeltjes nodig zijn

in dit patroon.

There are 20 gaps where new particles should be,

Er zijn 20 gaten waar nieuwe deeltjes zouden moeten zitten,

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

waarvan er twee zijn ingevuld door de deeltjes van Pati en Salam.

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

Op basis van hun plaats in dit patroon weten we dat deze nieuwe deeltjes

should be scalar fields like the Higgs particle,

scalaire velden zijn zoals het Higgsdeeltje,

but have color charge and interact with the strong force.

maar een kleurlading hebben en interacteren met de sterke kracht.

Filling in these new particles completes this pattern,

Door deze deeltjes in te vullen completeren we dit patroon,

waarmee we een volledige E8 krijgen.

giving us the full E8.

This E8 pattern has very deep mathematical roots.

Het E8 patroon heeft diepe wortels in de wiskunde.

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

Het wordt door velen beschouwd als de mooiste structuur

in de wiskunde.

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

Het is een fantastisch vooruitzicht dat dit object van grote

wiskundige schoonheid de waarheid van deeltjes-interacties beschrijft

could describe the truth of particle interactions

op de kleinst voorstelbare schaal.

at the smallest scales imaginable.

En dit idee dat de natuur kan worden beschreven door de wiskunde

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

is absoluut niet nieuw.

In 1623, Galileo wrote this:

In 1623 schreef Galileo het volgende:

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

"Het grote boek der natuur, dat altijd voor ons openligt,

is written in the language of mathematics.

is geschreven in de taal der wiskunde.

Its characters are triangles, circles and other geometrical figures,

Zijn letters zijn driehoeken, cirkels en andere geometrische figuren,

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

en het is voor mensen onmogelijk het zonder deze figuren

te begrijpen;

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

Zonder deze figuren dwalen wij door een donker doolhof."

I believe this to be true,

Ik geloof dat dit waar is, en ik heb geprobeerd

and I've tried to follow Galileo's guidance

Galileo's leidraad te volgen door de wiskunde van de deeltjesfysica

in describing the mathematics of particle physics

te beschrijven met uitsluitend driehoeken, cirkels

using only triangles, circles and other geometrical figures.

en andere geometrische figuren.

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

Wanneer andere natuurkundigen en ikzelf aan deze zaken werken

kan de wiskunde ervan op een donker doolhof lijken.

the mathematics can resemble a dark labyrinth.

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

Maar het is bemoedigend dat de basis van deze wiskunde

is pure, beautiful geometry.

pure, prachtige geometrie is.

Joined with quantum mechanics,

Deze wiskunde beschrijft samen met de kwantummechanica

this mathematics describes our universe as a growing E8 coral,

ons universum als een groeiend E8 koraal,

met deeltjes die op alle mogelijke locaties en manieren interacteren

with particles interacting at every location in all possible ways

according to a beautiful pattern.

volgens een prachtig patroon.

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

En naarmate er meer van het patroon zichtbaar wordt dankzij nieuwe machines

like the Large Hadron Collider,

als de Large Hadron Collider zullen we in staat zijn

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

te bepalen of de natuur dit E8 patroon of een ander patroon gebruikt.

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

Dit proces van ontdekking is een geweldig avontuur om mee te maken.

If the LHC finds particles that fit this E8 pattern,

Als de LHC deeltjes vindt die in dit E8 patroon passen,

that will be very, very cool.

dan is dat heel, heel erg gaaf.

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

Als de LHC nieuwe deeltjes vindt die niet in dit patroon past --

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

Tja, dat zou erg interessant zijn, maar slecht voor deze E8 theorie.

And, of course, bad for me personally.

En natuurlijk ook slecht voor mij persoonlijk.

(Laughter)

(gelach)

Now, how bad would that be?

Hoe erg zou dat zijn?

Well, pretty bad.

Nou, behoorlijk erg.

(Laughter)

(gelach)

But predicting how nature works is a very risky game.

Maar voorspellen hoe de natuur werkt is een zeer riskant spel.

This theory and others like it are long shots.

Deze en andere theorieën zijn vermoedens.

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

Men werkt erg hard terwijl men weet dat de meeste van deze ideeën

probably won't end up being true about nature.

waarschijnlijk niet de waarheid over de natuur zullen blijken te zijn.

That's what doing theoretical physics is like:

Dat is wat theoretische natuurkunde is:

there are a lot of wipeouts.

Er zijn veel uitvallers.

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

Wat dat betreft lijken nieuwe natuurkundige theorieën veel op startende bedrijven.

As with any large investment,

En net als bij iedere grote investering kan het emotioneel moeilijk zijn

it can be emotionally difficult to abandon a line of research

om een onderzoeksrichting te verlaten als die niet blijkt te werken.

when it isn't working out.

But in science, if something isn't working,

Maar als in de wetenschap iets niet werkt, moet je

you have to toss it out and try something else.

het weggooien en iets anders proberen.

Now, the only way to maintain sanity

De enige manier om normaal te blijven en geluk te bereiken

and achieve happiness in the midst of this uncertainty

tussen deze onzekerheden is om een gebalanceerd leven

is to keep balance and perspective in life.

met perspectief te leven.

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

Ik heb mijn best gedaan om een gebalanceerd leven te leven.

(Laughter)

(gelach)

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

Ik probeer mijn leven gelijkelijk te verdelen over natuurkunde, liefde en surfen,

my own three charge directions.

mijn eigen drie ladingsrichtingen.

(Laughter)

(gelach)

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

Op deze manier heb ik, als de natuurkunde waar ik aan werk niks wordt,

toch nog een goed leven gehad.

I still know I've lived a good life.

And I try to live in beautiful places.

En ik probeer op prachtige plaatsen te leven.

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

De afgelopen 10 jaar heb ik grotendeels op het eiland Maui geleefd,

a very beautiful place.

een hele mooie plaats.

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

Het is één van de grootste mysteries in het universum voor mijn ouders

how I managed to survive all that time

hoe ik het voor elkaar krijg om al die tijd te overleven zonder

without engaging in anything resembling full-time employment.

iets wat ook maar lijkt op een normale baan.

(Laughter)

(gelach)

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

Ik zal jullie dat geheim verklappen.

This was a view from my home office on Maui.

Dit was mijn uitzicht vanaf mijn thuiskantoor op Maui.

And this is another,

En dit is er nog één, en nog één.

and another.

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

En je hebt wellicht opgemerkt dat deze prachtige uitzichten

hetzelfde zijn, maar op enigszins verschillende plaatsen.

but in slightly different places.

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

Dat komt omdat dit mijn huis en kantoor was op Maui.

(Laughter)

(gelach)

I've chosen a very unusual life.

Ik heb gekozen voor een heel ongebruikelijk leven.

But not worrying about rent

Maar door me geen zorgen te hoeven maken over de huur kon ik al mijn tijd spenderen

allowed me to spend my time doing what I love.

aan dat waar ik van hield.

Living a nomadic existence has been hard at times,

Leven als een nomade is soms hard,

but it's allowed me to live in beautiful places

maar het stond me toe te leven op prachtige plaatsen

en een balans te handhaven waar ik gelukkig mee ben.

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.

Hierdoor kan ik veel tijd doorbrengen

met hyperintelligent koraal.

But I also greatly enjoy the company of hyperintelligent people.

Maar ik vind het ook geweldig om in het gezelschap te verkeren van hyperintelligente mensen.

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

Daarom ben ik blij dat ik vandaag hier ben uitgenodigd.

Thank you very much.

Dank u zeer.

(Applause)

(applaus)

Chris Anderson: Stay here one second.

(Applause)

I probably understood two percent of that,

Chris Anderson: Ik heb waarschijnlijk twee procent hiervan begrepen,

but I still absolutely loved it.

maar ik vond het absoluut prachtig. Ik ga nu dus dom lijken.

So I'm going to sound dumb.

Your theory of everything --

Je theorie van alles --

Garrett Lisi: I'm used to coral.

Garret Lisi: Ik ben gewend aan koraal.

CA: That's right.

CA: Dat klopt, de reden dat het sommige mensen

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

heeft opgewonden is omdat, als je gelijk hebt, het

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

zwaartekracht en kwantumtheorie samenbrengt.

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

Dus zeg je nu dat we het universum moeten zien met

in het centrum, dat de kleinste dingen die er zijn

that the smallest things that there are,

are somehow an E8 object of possibility?

een soort van E8 object van mogelijkheden is?

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

Ik bedoel, is er een schaal op de kleinste schaal

denk je, of....?

GL: Well, right now the pattern I showed you

GL: Wel, op dit moment is het patroon dat ik toonde dat wat correspondeert

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

met wat we weten van elementaire deeltjesfysica,

that already corresponds to a very beautiful shape.

en dat nu al correspondeert met een prachtige vorm.

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

En dat is hetgene waarvan ik zei dat we daar zekerheid over hebben.

And that shape has remarkable similarities --

En die vorm heeft opmerkelijke gelijkenissen, en de manier waarop hij past

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

in dit E8 patroon zou de rest van het plaatje kunnen zijn.

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

En deze patronen van punten die ik je getoond heb

actually represent symmetries of this high-dimensional object

representeren eigenlijk symmetrieën van dit hoog-dimensionale object

that would be warping and moving and dancing

wat zou krommen en bewegen en dansen

over the space-time that we experience.

in de ruimtetijd die we ervaren.

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

En dat zou een verklaring kunnen zijn voor al deze

elementaire deeltjes die we zien.

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

CA: Maar een snaartheoreticus,

explains electrons in terms of much smaller strings vibrating --

voor zover ik begrijp, verklaart elektronen als veel kleinere

snaren die vibreren --

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

Ik weet dat je niet van snaartheorie houdt -- in het elektron.

Hoe moeten we een elektron zien in relatie tot een 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: Nee, het zou één van de symmetrieën zijn van deze E8 vorm.

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

Dus terwijl de vorm door ruimtetijd aan het bewegen is

draait het. En de richting waarin het draait terwijl het beweegt

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

bepaalt welke deeltje we zien. Dus het zou --

So it would be --

CA: De grootte van de E8 vorm,

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

hoe verhoudt zich dat tot het elektron?

Ik heb altijd het gevoel dat nodig te hebben voor mijn beeld.

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

Is het groter, is het kleiner?

Wel, voor zover we weten zijn elektronen puntdeeltjes,

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

dus dit zou door moeten gaan tot de kleinst mogelijke schaal.

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

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

Dus de wijze waarop deze zaken worden verklaard in de kwantumveldtheorie

is dat alle mogelijkheden zich gelijktijdig uitbreiden en ontwikkelen.

all possibilities are expanding and developing at once.

And this is why I use the analogy to coral.

En daarom gebruik ik koraal als vergelijking.

And --

En op deze manier, de manier waarop de E8 in beeld komt is

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.

als een vorm die aan ieder punt van de ruimtetijd vast zit.

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

En, zoals ik al zei, de manier waarop de vorm draait,

the directional along which way the shape is twisting

de richting waarin de vorm aan het draaien is

as it moves over this curved surface --

terwijl het over deze gekromde oppervlakte beweegt

dat is wat de eigenlijke elementaire deeltjes zijn.

is what the elementary particles are, themselves.

So through quantum field theory,

Middels kwantumveldtheorie manifesteren ze zichzelf dus

they manifest themselves as points and interact that way.

als punten en interacteren op die manier.

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

Ik zou niet weten hoe ik dit duidelijker kan uitleggen.

(Laughter)

(Gelach)

CA: It doesn't really matter.

CA: Het maakt niet echt uit.

It's evoking a kind of sense of wonder,

Het veroorzaakt een gevoel van verwondering, en ik wil

and I certainly want to understand more of this.

hier absoluut meer van begrijpen.

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

Maar ontzettend bedankt voor je komst. Het was absoluut fascinerend.

(Applaus)

(Applause)