Making sense of string theory | Brian Greene

Tradutor: Sérgio Lopes Revisora: Alexandre Loureiro

In the year 1919,

No ano 1919,

a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza

um matemático alemão, praticamente desconhecido, chamado Theodor Kaluza

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

sugeriu uma ideia arrojada e, de certa forma, bizarra.

Sugeriu que o nosso universo

He proposed that our universe

might actually have more than the three dimensions

poderia, na verdade, ter mais do que as três dimensões

that we are all aware of.

de que temos conhecimento.

Isto é, além da esquerda e direita, atrás e frente, cima e baixo,

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

Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space

Kaluza propôs que poderiam existir dimensões espaciais adicionais

que, por qualquer razão, ainda não vemos.

that for some reason we don't yet see.

Now, when someone makes a bold and bizarre idea,

Quando alguém formula uma ideia arrojada e bizarra,

por vezes é apenas isso: arrojada e bizarra,

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

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

mas não tem nada a ver com o mundo que nos rodeia.

This particular idea, however --

Esta ideia em particular, no entanto,

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

embora ainda não saibamos se está certa ou errada

— e no fim irei analisar experiências que, nos próximos anos,

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

poderão dizer-nos se está certa ou errada —

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

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

esta ideia teve um enorme impacto na física no último século

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

e continua a guiar muita da investigação de ponta.

Gostaria de vos contar um pouco da história destas dimensões extra.

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

So where do we go?

Então, onde vamos?

Para começar, precisamos de um pouco de história. Voltemos a 1907.

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

This is a year when Einstein is basking in the glow

É o ano em que Einstein está a gozar os louros

of having discovered the special theory of relativity

de ter descoberto a teoria restrita da relatividade

e decide embarcar num novo projeto:

and decides to take on a new project,

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

tentar perceber completamente a grande e ubíqua força da gravidade.

E, naquela altura, havia muitas pessoas

And in that moment, there are many people around

who thought that that project had already been resolved.

que acreditavam que esse projeto já tinha sido resolvido.

Newton tinha dado ao mundo a teoria da gravidade no fim do século XVII

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

that works well, describes the motion of planets,

que funciona bem, descreve o movimento dos planetas,

o movimento da Lua e assim por diante,

the motion of the moon and so forth,

the motion of apocryphal of apples falling from trees,

o movimento de maçãs fictícias que caem das árvores

hitting people on the head.

e acertam na cabeça das pessoas.

Tudo isso podia ser descrito usando o trabalho de Newton.

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

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

Mas Einstein percebeu que Newton tinha deixado algo fora da história,

because even Newton had written

porque até Newton tinha escrito

que, embora percebesse como calcular o efeito da gravidade,

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

era incapaz de perceber como realmente funciona.

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

Como é que o Sol, a 149 milhões de quilómetros de distância,

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

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

de alguma forma afeta o movimento da Terra.

Como é que o Sol atravessa o espaço vazio e inerte e exerce influência?

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

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

Essa é a tarefa a que Einstein se propôs:

to figure out how gravity works.

perceber como a gravidade funciona.

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

Vou mostrar-vos o que foi que descobriu.

Einstein descobriu

So Einstein found

that the medium that transmits gravity is space itself.

que o meio que transmite a gravidade é o próprio espaço.

The idea goes like this:

A ideia é esta:

imaginem que o espaço é um substrato de tudo que existe.

imagine space is a substrate of all there is.

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

Einstein disse que o espaço é delicado e plano, se não houver matéria presente.

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

Mas se houver matéria no ambiente, tal como o Sol,

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

isso obriga o tecido do espaço a deformar-se, a curvar.

E isso comunica a força da gravidade.

And that communicates the force of gravity.

Even the Earth warps space around it.

Até a Terra deforma o espaço à sua volta.

Now look at the Moon.

Agora olhem para a Lua.

A Lua mantém-se em órbita, de acordo com estas ideias,

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

porque viaja ao longo de um vale no ambiente curvado

because it rolls along a valley in the curved environment

que o Sol, a Lua e a Terra conseguem criar em virtude da sua presença.

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

We go to a full-frame view of this.

Podemos ver uma vista completa disto.

The Earth itself is kept in orbit

A própria Terra mantém-se em órbita

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

porque viaja ao longo de um vale no ambiente curvado

pela presença do Sol.

because of the Sun's presence.

Esta é a nova ideia de como a gravidade realmente funciona.

That is this new idea about how gravity actually works.

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

Esta ideia foi testada em 1919 através de observações astronómicas.

It really works. It describes the data.

Funciona mesmo. Descreve os dados.

And this gained Einstein prominence around the world.

E isto deu a Einstein um grande destaque em todo o mundo.

And that is what got Kaluza thinking.

E foi isso que deixou Kaluza a pensar.

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

Tal como Einstein, ele procurava aquilo a que chamamos de "teoria unificada".

That's one theory

É uma teoria capaz de descrever todas as forças da natureza

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

a partir de um conjunto de ideias, um conjunto de princípios,

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

uma equação-mestra, se quiserem.

So Kaluza said to himself,

Então Kaluza disse a si próprio,

Einstein has been able to describe gravity

Einstein conseguiu descrever a gravidade

in terms of warps and curves in space --

em termos de deformações e curvas no espaço,

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

na verdade, espaço e tempo, para ser mais preciso.

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

Talvez eu possa jogar o mesmo jogo com a outra força conhecida,

que era, naquela altura, conhecida como a força eletromagnética,

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

we know of others today, but at that time

hoje conhecemos outras mas, naquela altura,

that was the only other one people were thinking about.

era a única força em que as pessoas pensavam,

You know, the force responsible for electricity

as forças responsáveis pela eletricidade

and magnetic attraction and so forth.

e a atração magnética, e por aí em diante.

So Kaluza says, maybe I can play the same game

Kaluza diz, talvez eu possa jogar o mesmo jogo

and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.

e descrever a força eletromagnética em termos de deformações e curvas.

That raised a question: warps and curves in what?

Isso levantou a questão: deformações e curvas em quê?

Einstein had already used up space and time,

Einstein já tinha usado o espaço e o tempo,

warps and curves, to describe gravity.

deformações e curvas, para descrever a gravidade.

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

Não parecia haver mais nada para deformar ou curvar.

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

Então Kaluza disse, bem, talvez existam mais dimensões de espaço.

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

Ele disse, se eu quiser descrever mais uma força,

maybe I need one more dimension.

talvez precise de mais uma dimensão.

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

Então imaginou que o mundo tinha quatro dimensões de espaço, não três,

and imagined that electromagnetism was warps and curves

e imaginou que o eletromagnetismo era deformações e curvas

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

nessa quarta dimensão.

Quando escreveu as equações que descreviam deformações e curvas

when he wrote down the equations describing warps and curves

in a universe with four space dimensions, not three,

num universo com quatro dimensões espaciais, em vez de três,

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

descobriu as equações antigas que Einstein já havia derivado em três dimensões

those were for gravity --

— essas eram para a gravidade —

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

mas ele descobriu mais uma equação devido à dimensão adicional.

And when he looked at that equation,

E quando olhou para essa equação,

it was none other than the equation

não era outra senão a equação que os cientistas já conheciam há muito

that scientists had long known to describe the electromagnetic force.

e que descreve a força eletromagnética.

Amazing -- it just popped out.

Fantástico, simplesmente apareceu.

He was so excited by this realization

Ficou tão entusiasmado com esta descoberta

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

que correu pela casa a gritar, "Vitória!",

that he had found the unified theory.

que tinha descoberto a teoria unificada.

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

Obviamente, Kaluza era um homem que levava a teoria muito a sério.

He, in fact --

De facto, há uma história que relata

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

que, quando quis aprender a nadar,

he read a book, a treatise on swimming --

leu um livro, um tratado sobre natação...

(Laughter)

(Risos)

-- then dove into the ocean.

... e depois mergulhou no oceano.

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

Este é um homem que arriscaria a sua vida pela teoria.

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

Agora, para aqueles que são um pouco mais inclinados para a prática,

two questions immediately arise from his observation.

surgem imediatamente duas questões desta observação.

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

Primeiro: se há mais dimensões no espaço, onde estão?

We don't seem to see them.

Não parece que as consigamos ver.

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

Segundo: será que essa teoria realmente funciona de forma detalhada,

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

quando se tenta aplicá-la ao mundo à nossa volta?

Now, the first question was answered in 1926

A primeira questão foi respondida em 1926

by a fellow named Oskar Klein.

por um colega chamado Oskar Klein.

He suggested that dimensions might come in two varieties --

Ele sugeriu que as dimensões podiam existir em duas variedades:

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

podia haver dimensões grandes, fáceis de ver,

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

mas também podia haver dimensões pequenas e enroladas.

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

tão enroladas que, mesmo estando à nossa volta,

that we don't see them.

não as conseguimos ver.

Vou mostrá-las visualmente.

Let me show you that one visually.

So, imagine you're looking at something

Imaginem que estão a olhar para uma coisa

like a cable supporting a traffic light.

como um cabo que suporta um semáforo.

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

Isto é Manhattan. Estão no Central Park — isso é um pouco irrelevante —

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

o cabo parece ter uma só dimensão quando visto à distância,

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

mas tanto eu como vocês sabemos que tem espessura,

mas é muito difícil de ver de longe.

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

Mas se ampliarmos e tomarmos a perspetiva de, digamos,

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

a little ant walking around --

uma formiga a andar em volta dele,

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

— as formigas são tão pequenas que acedem a todas as dimensões

the long dimension,

a dimensão longa,

but also this clockwise, counter-clockwise direction.

mas também esta direção horária e anti-horária.

And I hope you appreciate this.

Espero que deem valor a isto.

Demorou tanto tempo até conseguir que as formigas fizessem isto.

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

(Laughter)

Mas isto ilustra o facto de as dimensões poderem ser de dois tipos:

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

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

grandes e pequenas.

E a ideia de que as grandes dimensões à nossa volta

are the ones that we can easily see,

são aquelas que conseguimos ver facilmente,

but there might be additional dimensions curled up,

mas poderão existir dimensões adicionais, enroladas,

sort of like the circular part of that cable,

um pouco como a parte circular daquele cabo,

so small that they have so far remained invisible.

tão pequenas que até este momento permaneceram invisíveis.

Let me show you what that would look like.

Vou mostrar qual pode ser o aspeto delas.

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

Então, se olharmos, digamos, para o próprio espaço.

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

Claro que só posso mostrar duas dimensões num ecrã

Some of you guys will fix that one day,

— um dia isso vai ser corrigido —

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

mas tudo que não é plano num ecrã é uma nova dimensão,

goes smaller, smaller, smaller,

diminuímos, diminuímos, diminuímos,

and way down in the microscopic depths of space itself,

até às profundezas microscópicas do próprio espaço.

this is the idea,

A ideia é esta:

you could have additional curled up dimensions --

podemos ter novas dimensões enroladas.

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

Aqui temos uma pequena forma circular, tão pequena que não a vemos.

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

Mas se fossem uma formiga ultramicroscópica a passear,

podiam andar nas grandes dimensões que todos conhecemos

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

that's like the grid part --

— esta é a parte da grelha —

mas também podiam aceder à pequena dimensão enrolada

but you could also access the tiny curled-up dimension

que é tão pequena que não a podemos ver a olho nu

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

or even with any of our most refined equipment.

nem com nenhum dos nossos equipamentos mais refinados.

But deeply tucked into the fabric of space itself,

Mas profundamente aconchegadas no próprio tecido do espaço,

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

a ideia é que podem existir mais dimensões, como podemos ver ali.

Now that's an explanation

Agora, isso é uma explicação

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

de como o universo pode ter mais dimensões do que aquelas que vemos.

But what about the second question that I asked:

Mas quanto à segunda questão que levantei:

does the theory actually work

será que a teoria de facto funciona

when you try to apply it to the real world?

quando a tentamos aplicar ao mundo real?

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

Acontece que Einstein, Kaluza e muitos outros

worked on trying to refine this framework

trabalharam na tentativa de refinar esta infraestrutura

and apply it to the physics of the universe

e aplicá-la à física do universo

tal como era compreendida naquela altura, e não funcionou.

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

Por exemplo, não conseguiram fazer

In detail, for instance,

they couldn't get the mass of the electron

com que a massa do eletrão funcionasse corretamente nesta teoria.

to work out correctly in this theory.

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

Muitas pessoas trabalharam nela mas, pelos anos 40 e, seguramente, nos anos 50,

this strange but very compelling idea

esta ideia estranha mas muito atraente

de como unificar as leis da física tinha-se perdido.

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

Until something wonderful happened in our age.

Até que algo maravilhoso aconteceu na nossa época.

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

Na nossa era, uma nova abordagem para unificar as leis da física

está a ser tentada por físicos como eu,

is being pursued by physicists such as myself,

many others around the world,

muitos outros pelo mundo fora,

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

chamada Teoria das Supercordas, como tinha indicado.

And the wonderful thing is that superstring theory

A coisa mais admirável é que a teoria das supercordas

não tem nada a ver, à primeira vista, com esta ideia de dimensões extra,

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

but when we study superstring theory,

mas quando estudamos a teoria das supercordas

percebemos que ressuscita a ideia numa nova forma cintilante.

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

So, let me just tell you how that goes.

Então vou dizer-lhes do que se trata.

Superstring theory -- what is it?

Teoria das Supercordas: o que é?

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

É uma teoria que tenta responder à questão:

what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents

quais são os elementos básicos, fundamentais, indivisíveis

making up everything in the world around us?

que constituem tudo no mundo à nossa volta?

The idea is like this.

A ideia é assim.

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

Imaginem que olham para um objeto familiar, como uma vela num castiçal,

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

e imaginem que queremos perceber de que é feito.

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

Iniciamos uma viagem até ao interior do objeto

e examinamos os seus componentes.

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

Bem lá no fundo — todos sabemos que, se forem mesmo fundo, temos átomos.

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

Todos sabemos também que os átomos não são o fim da história.

They have little electrons that swarm around a central nucleus

Têm pequenos eletrões, como um enxame, à volta dum núcleo central

com neutrões e protões.

with neutrons and protons.

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

Até os neutrões e protões têm partículas mais pequenas no seu interior

conhecidas por "quarks".

That is where conventional ideas stop.

É aqui que terminam as ideias convencionais.

Here is the new idea of string theory.

Esta é a nova ideia da teoria das cordas.

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

Bem no interior de cada uma destas partículas, há mais qualquer coisa.

This something else is this dancing filament of energy.

Essa coisa é este filamento dançante de energia.

Parece uma corda que vibra

It looks like a vibrating string --

— é daqui que parte a ideia da teoria das cordas.

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

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

E, tal como as cordas vibrantes que acabaram de ver num violoncelo

can vibrate in different patterns,

podem vibrar em diferentes padrões,

também estes podem vibrar em diferente padrões.

these can also vibrate in different patterns.

They don't produce different musical notes.

Não produzem notas musicais diferentes.

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

Produzem antes as diferentes partículas que formam o mundo à nossa volta.

So if these ideas are correct,

Se estas ideias estiverem corretas,

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

é este o aspeto da paisagem ultramicroscópia do universo.

It's built up of a huge number

É constituída por um número enorme

of these little tiny filaments of vibrating energy,

destes pequeníssimos filamentos de energia vibrante,

vibrating in different frequencies.

a vibrar em frequências diferentes.

The different frequencies produce the different particles.

As diferentes frequências produzem as diferentes partículas.

The different particles are responsible

As diferentes partículas são responsáveis

for all the richness in the world around us.

por toda a riqueza do mundo à nossa volta.

And there you see unification,

E aí pode ver-se a unificação,

because matter particles, electrons and quarks,

porque partículas de matéria, eletrões e "quarks",

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

partículas de radiação, fotões, gravitões, todos são constituídos de uma só entidade.

So matter and the forces of nature all are put together

Então a matéria e as forças da natureza são todas colocadas

under the rubric of vibrating strings.

sob a rúbrica de cordas vibratórias.

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

E é isso que queremos dizer com teoria unificada.

Now here is the catch.

Mas há um problema.

When you study the mathematics of string theory,

Quanto estudamos a matemática da teoria das cordas

you find that it doesn't work

percebemos que não funciona num universo

in a universe that just has three dimensions of space.

que só tenha três dimensões espaciais.

Não funciona num universo com quatro dimensões espaciais,

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

nem cinco, nem seis.

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

Por fim, podemos estudar as equações, e mostrar que só funcionam

only in a universe that has 10 dimensions of space

num universo que tenha 10 dimensões espaciais

e uma dimensão temporal.

and one dimension of time.

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

Leva-nos precisamente à ideia de Kaluza e Klein

de que o nosso mundo, quando descrito de forma apropriada,

that our world, when appropriately described,

tem mais dimensões do que aquelas que vemos.

has more dimensions than the ones that we see.

Now you might think about that and say, well,

Podem pensar nisso e dizer:

"Ok, se existem dimensões adicionais, e estas estão mesmo muito enroladas,

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

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

certo, talvez não as possamos ver se forem suficientemente pequenas.

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

Mas se houver uma minúscula civilização de pessoas verdes lá em baixo,

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

e os fizerem suficientemente pequenos e não os pudermos ver, isso é verdade?"

One of the other predictions of string theory --

Uma das outras previsões da teoria das cordas?

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

Não, essa não é uma das outras previsões da teoria das cordas.

(Laughter)

(Risos)

But it raises the question:

Mas levanta a questão:

estaremos apenas a esconder essas dimensões extra,

are we just trying to hide away these extra dimensions,

or do they tell us something about the world?

ou elas dizem-nos algo acerca do mundo?

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

No tempo que resta, gostaria de vos falar sobre duas das suas características.

First is, many of us believe that these extra dimensions

A primeira é que muitos de nós acreditamos que estas dimensões adicionais

hold the answer to what perhaps is the deepest question

contêm a resposta do que é, talvez, a mais profunda questão

in theoretical physics, theoretical science.

em física teórica, em ciência teórica.

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

Essa questão é a seguinte: quando olhamos para o mundo que nos rodeia,

tal como os cientistas têm feito ao longo dos últimos 100 anos,

as scientists have done for the last hundred years,

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

parece haver cerca de 20 números que realmente descrevem o universo.

These are numbers like the mass of the particles,

São números como a massa das partículas,

como eletrões e "quarks", a força da gravidade,

like electrons and quarks, the strength of gravity,

the strength of the electromagnetic force --

a força do eletromagnetismo

a list of about 20 numbers

— uma lista com cerca de 20 números

that have been measured with incredible precision,

que foram medidos com precisão incrível,

but nobody has an explanation

mas ninguém tem uma explicação

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

para o porquê destes números terem os exatos valores que têm.

Now, does string theory offer an answer?

A teoria das cordas oferece uma resposta?

Not yet.

Ainda não.

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

Mas acreditamos que a a razão de estes números terem o valor que têm

pode estar na forma destas dimensões extra.

may rely on the form of the extra dimensions.

E o que é maravilhoso é que, se estes números

And the wonderful thing is, if those numbers

had any other values than the known ones,

tivessem quaisquer valores diferentes dos conhecidos,

o universo, tal como o conhecemos, não existiria.

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

Esta é uma questão profunda.

This is a deep question.

Why are those numbers so finely tuned

Por que razão estes números são tão afinados

to allow stars to shine and planets to form,

que permitem que as estrelas brilhem e os planetas se formem,

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

quando reconhecemos que se mexermos com esses números

if I had 20 dials up here

— se eu tivesse aqui 20 botões aqui

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

e vos deixasse vir aqui e mexer nesses números,

almost any fiddling makes the universe disappear.

quase qualquer alteração faria o universo desaparecer.

So can we explain those 20 numbers?

Será que conseguimos explicar esses 20 números?

And string theory suggests that those 20 numbers

A teoria das cordas sugere que esses 20 números

have to do with the extra dimensions.

estão relacionados com as dimensões extra.

Let me show you how.

Vou mostrar-vos como.

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

Quando falamos das dimensões extra na teoria das cordas,

it's not one extra dimension,

não é uma dimensão extra,

as in the older ideas of Kaluza and Klein.

como nas ideias antigas de Kaluza e Klein.

This is what string theory says about the extra dimensions.

Isto é o que diz a teoria das cordas sobre as dimensões extra.

They have a very rich, intertwined geometry.

Têm uma geometria entrelaçada e muito rica.

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

Este é um exemplo de algo conhecido como uma forma Calabi-Yau

name isn't all that important.

— o nome não é lá muito importante.

But, as you can see,

Mas como podem ver,

the extra dimensions fold in on themselves

as dimensões extra dobram-se sobre si mesmas

and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.

e entrelaçam-se numa forma, numa estrutura muito interessante.

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

A ideia é que, se é assim que são as dimensões adicionais,

then the microscopic landscape of our universe all around us

então a paisagem microscópica do nosso universo, a toda a nossa volta,

seria assim na mais pequena das escalas.

would look like this on the tiniest of scales.

Quando balançam a mão, estariam a mover-se, uma e outra vez,

When you swing your hand,

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

por estas dimensões extra, mas são tão pequenas que não o saberíamos.

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

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

Então, qual é a implicação física relevante para estes 20 números.

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

Considerem o seguinte: Olhem para um instrumento, a trompa.

notice that the vibrations of the airstreams

Reparem que as vibrações dos fluxos de ar

are affected by the shape of the instrument.

são afetadas pela forma do instrumento.

Now in string theory,

Na teoria das cordas,

todos os números são reflexos da forma como as cordas podem vibrar.

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

So just as those airstreams

Então, tal como aqueles fluxos de ar

are affected by the twists and turns in the instrument,

são afetados pelas curvas e contracurvas do instrumento,

strings themselves will be affected

as próprias cordas serão afetadas

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

pelos padrões vibratórios na geometria através da qual se movem.

So let me bring some strings into the story.

Então vou trazer algumas cordas para a história.

And if you watch these little fellows vibrating around --

E se repararem nessas cordas a vibrar

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

— vão já aparecer ali —

notice that they way they vibrate is affected

reparem como a forma como vibram

by the geometry of the extra dimensions.

é afetada pela geometria dessas dimensões adicionais.

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

Se soubéssemos exatamente qual o aspeto dessas dimensões extra

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

— ainda não sabemos, mas se soubéssemos —

we should be able to calculate the allowed notes,

devíamos ser capazes de calcular as notas permitidas,

the allowed vibrational patterns.

os padrões vibratórios permitidos.

And if we could calculate the allowed vibrational patterns,

Se pudéssemos calcular os padrões vibratórios permitidos,

we should be able to calculate those 20 numbers.

devíamos poder calcular esses 20 números.

And if the answer that we get from our calculations

Se a resposta que obtivermos dos nossos cálculos

agrees with the values of those numbers

concordar com os valores desses números

that have been determined

que foram determinados por experiências detalhadas e precisas,

through detailed and precise experimentation,

this in many ways would be the first fundamental explanation

isto podia, de várias formas, ser a primeira explicação fundamental

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

para o porquê da estrutura do universo ser como é.

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

Agora, a segunda questão com que quero terminar é:

how might we test for these extra dimensions more directly?

como poderemos nós testar estas dimensões extra mais directamente?

Is this just an interesting mathematical structure

Será isto uma estrutura matemática interessante

that might be able to explain

que pode ser capaz de explicar

some previously unexplained features of the world,

algumas características do mundo que estavam por explicar,

or can we actually test for these extra dimensions?

ou podemos mesmo testar estas dimensões extra?

E nós pensamos — e acho isto muito entusiasmante —

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

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

que talvez nos próximos cinco anos poderemos ser capazes de testar

for the existence of these extra dimensions.

a existência destas dimensões extra.

É assim: no CERN, em Genebra, Suíça,

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

a machine is being built called the Large Hadron Collider.

está a ser construída uma máquina chamada Grande Colisionador de Hadrões.

É uma máquina que vai enviar partículas às voltas num túnel,

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

opposite directions, near the speed of light.

em direções opostas, quase à velocidade da luz.

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

De vez em quando essas partículas encaminham-se umas para as outras,

e ocorre uma colisão frontal.

so there's a head-on collision.

The hope is that if the collision has enough energy,

A esperança é que, se a colisão tiver energia suficiente,

pode ejectar para fora das nossas dimensões alguns dos restos da colisão,

it may eject some of the debris from the collision

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

forçando-os a entrar nas outras dimensões.

How would we know it?

Como é que o vamos saber?

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

Bem, vamos medir a quantidade de energia após a colisão,

compará-la com a quantidade de energia antes

compare it to the amount of energy before,

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

e, se houver menos energia depois da colisão do que antes,

isto será uma prova de que a energia se dissipou.

this will be evidence that the energy has drifted away.

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

Se se dissipar no padrão correto que nós possamos calcular,

será a prova que as dimensões extra estão lá.

this will be evidence that the extra dimensions are there.

Vou mostrar esta ideia visualmente.

Let me show you that idea visually.

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

Imaginem que temos um certo tipo de partícula chamada gravitão

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

— é o tipo de restos que esperamos que sejam emitidos

if the extra dimensions are real.

se as dimensões extra forem reais.

Mas a experiência vai ser assim:

But here's how the experiment will go.

You take these particles. You slam them together.

Pega-se nestas partículas.

Colidem umas contra as outras e, se estivermos corretos,

You slam them together, and if we are right,

some of the energy of that collision

alguma da energia dessa colisão

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

voará em direção a essas dimensões extra.

So this is the kind of experiment

É este o tipo de experiências

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

que veremos nos próximos cinco, sete a dez anos, aproximadamente.

And if this experiment bears fruit,

E se esta experiência der frutos,

if we see that kind of particle ejected

se virmos este tipo de partículas emitidas,

by noticing that there's less energy in our dimensions

ao repararmos que há menos energia nas nossas dimensões

than when we began,

do que quando começámos,

this will show that the extra dimensions are real.

isto mostrará que as dimensões extra são reais.

And to me this is a really remarkable story,

Quanto a mim, esta é uma história e uma oportunidade realmente notáveis.

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

Voltando atrás, a Newton,

o espaço absoluto não fornecia nada mais do que uma arena, um palco

didn't provide anything but an arena, a stage

in which the events of the universe take place.

no qual os eventos do universo têm lugar.

Einstein comes along and says,

Einstein aparece e diz:

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

"O espaço e o tempo podem deformar-se e curvar-se. É isso que é a gravidade".

And now string theory comes along and says,

E agora aparece a teoria das cordas e diz:

"Sim, a gravidade, a mecânica quântica, o eletromagnetismo,

yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,

todos juntos num só pacote,

all together in one package,

mas só se o universo tiver mais dimensões do que aquelas que vemos.

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

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

E esta é a experiência que pode testá-las no nosso tempo de vida.

Amazing possibility.

Uma possibilidade fantástica.

Thank you very much.

Muito obrigado.

(Applause)

(Aplausos)