TED2005
Brian Greene: Making sense of string theory
Brian Green over snaartheorie.
Filmed:
Readability: 4
6,215,922 views
Natuurkundige Brian Greene legt de supersnaartheorie uit, het idee dat minuscule strengen energie die vibreren in 11 dimensies zorgen voor het ontstaan van elk deeltje en kracht in het universum.
Brian Greene - Physicist
Brian Greene is perhaps the best-known proponent of superstring theory, the idea that minuscule strands of energy vibrating in a higher dimensional space-time create every particle and force in the universe. Full bio
Brian Greene is perhaps the best-known proponent of superstring theory, the idea that minuscule strands of energy vibrating in a higher dimensional space-time create every particle and force in the universe. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:13
In the year 1919,
0
1000
2000
In het jaar 1919,
00:15
a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza
1
3000
7000
stelde een vrijwel onbekende Duitse wiskundige, Theodor Kaluza,
00:22
suggested a very bold and, in some ways, a very bizarre idea.
2
10000
7000
een zeer gewaagd, en op een bepaalde manier, zeer bizar idee voor.
00:29
He proposed that our universe
3
17000
2000
Hij stelde voor dat ons universum
00:31
might actually have more than the three dimensions
4
19000
3000
misschien eigenlijk meer dan de drie dimensies heeft
00:34
that we are all aware of.
5
22000
3000
waar we ons bewust van zijn.
00:37
That is in addition to left, right, back, forth and up, down,
6
25000
3000
Dat is behalve links - rechts, voor - achter en boven - beneden,
00:40
Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space
7
28000
5000
stelde Kaluza voor dat er misschien nog meer ruimtedimensies zijn
00:45
that for some reason we don't yet see.
8
33000
3000
die we om de één of andere reden nog niet zien.
00:48
Now, when someone makes a bold and bizarre idea,
9
36000
4000
Wanneer iemand een gewaagd en bizar idee heeft,
00:52
sometimes that's all it is -- bold and bizarre,
10
40000
2000
is het soms niet meer dan dat -- gewaagd en bizar,
00:54
but it has nothing to do with the world around us.
11
42000
3000
maar het heeft niets te maken met de wereld om ons heen.
00:57
This particular idea, however --
12
45000
2000
Dit specifieke idee, echter --
00:59
although we don't yet know whether it's right or wrong,
13
47000
3000
hoewel we niet weten of het klopt of niet
01:02
and at the end I'll discuss experiments which, in the next few years,
14
50000
3000
en aan het einde zal ik experimenten bespreken die, in de komende paar jaar
01:05
may tell us whether it's right or wrong --
15
53000
2000
ons zouden kunnen vertellen of het klopt of niet --
01:07
this idea has had a major impact on physics in the last century
16
55000
4000
dit idee heeft een enorme invloed gehad op de natuurkunde in de laatste eeuw
01:11
and continues to inform a lot of cutting-edge research.
17
59000
3000
en blijft veel onderzoek op het scherpst van de snede opleveren.
01:14
So, I'd like to tell you something about the story of these extra dimensions.
18
62000
4000
Dus wil ik jullie iets vertellen over het verhaal van deze extra dimensies.
01:18
So where do we go?
19
66000
2000
Dus wat gaan we doen?
01:20
To begin we need a little bit of back story. Go to 1907.
20
68000
3000
Om te beginnen hebben we wat achtergrond nodig. We gaan naar 1907.
01:23
This is a year when Einstein is basking in the glow
21
71000
4000
Dit is het jaar dat Einstein erg enthousiast is
01:27
of having discovered the special theory of relativity
22
75000
3000
over zijn ontdekking van de speciale relativiteitstheorie
01:30
and decides to take on a new project,
23
78000
3000
en besluit een nieuw project te op te pakken --
01:33
to try to understand fully the grand, pervasive force of gravity.
24
81000
7000
proberen om de grootse en alomtegenwoordige zwaartekracht volledig te begrijpen.
01:40
And in that moment, there are many people around
25
88000
3000
En op dat moment, zijn er veel mensen
01:43
who thought that that project had already been resolved.
26
91000
4000
die dachten dat dat project al opgelost was.
01:47
Newton had given the world a theory of gravity in the late 1600s
27
95000
3000
Newton had de wereld in de late 17e eeuw al een zwaartekrachttheorie gegeven
01:50
that works well, describes the motion of planets,
28
98000
4000
die werkt goed, beschrijft de bewegingen van planeten,
01:54
the motion of the moon and so forth,
29
102000
2000
de beweging van de maan, enzovoorts,
01:56
the motion of apocryphal of apples falling from trees,
30
104000
3000
de beweging van ongeloofwaardige appels die uit bomen vallen,
01:59
hitting people on the head.
31
107000
2000
en mensen op het hoofd raken.
02:01
All of that could be described using Newton's work.
32
109000
2000
Dat kan allemaal worden beschreven met Newton's werk.
02:03
But Einstein realized that Newton had left something out of the story,
33
111000
4000
Maar Einstein realiseerde zich dat Newton iets had weggelaten uit het verhaal,
02:07
because even Newton had written
34
115000
3000
want zelfs Newton schreef
02:10
that although he understood how to calculate the effect of gravity,
35
118000
5000
dat, hoewel hij begreep hoe hij het effect van zwaartekracht kon berekenen,
02:15
he'd been unable to figure out how it really works.
36
123000
3000
hij had niet kunne ontrafelen hoe het precies werkte.
02:18
How is it that the Sun, 93 million miles away,
37
126000
3000
Hoe kan het dat de zon, 150 miljoen kilometer ver,
02:21
[that] somehow it affects the motion of the Earth?
38
129000
3000
op één of andere manier de beweging van de aarde beïnvloedt?
02:24
How does the Sun reach out across empty inert space and exert influence?
39
132000
4000
Hoe reikt de zon door lege, inerte ruimte en oefent invloed uit?
02:28
And that is a task to which Einstein set himself --
40
136000
3000
En dat is een taak die Einstein zichzelf heeft gesteld --
02:31
to figure out how gravity works.
41
139000
3000
uitzoeken hoe zwaartekracht werkt.
02:34
And let me show you what it is that he found.
42
142000
3000
En ik zal laten zien wat het is dat hij gevonden heeft.
02:37
So Einstein found
43
145000
1000
Dus Einstein ontdekte
02:38
that the medium that transmits gravity is space itself.
44
146000
4000
dat het medium dat zwaartekracht overdraagt, ruimte zelf is.
02:42
The idea goes like this:
45
150000
2000
Het idee is als volgt:
02:44
imagine space is a substrate of all there is.
46
152000
2000
stel de ruimte voor als de grondslag van alles.
02:46
Einstein said space is nice and flat, if there's no matter present.
47
154000
4000
Einstein zei dat ruimte mooi vlak is, als er geen materie aanwezig is.
02:50
But if there is matter in the environment, such as the Sun,
48
158000
4000
Maar als er materie in de omgeving is, zoals de zon,
02:54
it causes the fabric of space to warp, to curve.
49
162000
4000
zorgt het ervoor dat de constructie van de ruimte vervormt, kromt.
02:58
And that communicates the force of gravity.
50
166000
2000
Dat brengt de zwaartekracht over.
03:00
Even the Earth warps space around it.
51
168000
3000
Zelfs de aarde vervormt de ruimte om zich heen.
03:03
Now look at the Moon.
52
171000
2000
Kijk nu naar de maan.
03:05
The Moon is kept in orbit, according to these ideas,
53
173000
3000
De maan blijft in een baan, volgens deze ideeën,
03:08
because it rolls along a valley in the curved environment
54
176000
3000
omdat hij rolt door een vallei in de gekromde omgeving
03:11
that the Sun and the Moon and the Earth can all create by virtue of their presence.
55
179000
5000
die de zon, de maan en de aarde vormen door hun aanwezigheid.
03:16
We go to a full-frame view of this.
56
184000
3000
We gaan naar een overzicht hiervan.
03:19
The Earth itself is kept in orbit
57
187000
2000
De aarde zelf blijft in een baan,
03:21
because it rolls along a valley in the environment that's curved
58
189000
4000
omdat hij door een vallei rolt in een omgeving die gekromd is
03:25
because of the Sun's presence.
59
193000
2000
door de aanwezigheid van de zon.
03:27
That is this new idea about how gravity actually works.
60
195000
5000
Dat is dit nieuwe idee over hoe zwaartekracht eigenlijk werkt.
03:32
Now, this idea was tested in 1919 through astronomical observations.
61
200000
5000
Nu is dit idee in 1919 getest door astronomische observaties.
03:37
It really works. It describes the data.
62
205000
3000
Het werkt echt. Het beschrijft de gegevens.
03:40
And this gained Einstein prominence around the world.
63
208000
4000
En hierdoor won Einstein aanzien over de hele wereld.
03:44
And that is what got Kaluza thinking.
64
212000
4000
En dat is wat Kaluza aan het denken zette.
03:48
He, like Einstein, was in search of what we call a unified theory.
65
216000
4000
Hij was, zoals Einstein, op zoek naar wat we een "geünificeerde theorie" noemen.
03:52
That's one theory
66
220000
2000
Dat is één theorie
03:54
that might be able to describe all of nature's forces from one set of ideas,
67
222000
4000
die misschien alle natuurkrachten kan beschrijven vanuit één verzameling ideeën
03:58
one set of principles, one master equation, if you will.
68
226000
4000
één verzameling principes, één hoofdvergelijking, zo je wilt.
04:02
So Kaluza said to himself,
69
230000
2000
Zo zei Kaluza tegen zichzelf,
04:04
Einstein has been able to describe gravity
70
232000
3000
Einstein kon zwaartekracht te beschrijven
04:07
in terms of warps and curves in space --
71
235000
2000
in termen van vervormingen en krommingen in de ruimte --
04:09
in fact, space and time, to be more precise.
72
237000
3000
eigenlijk, ruimte en tijd, om precies te zijn.
04:12
Maybe I can play the same game with the other known force,
73
240000
5000
Misschien kan ik hetzelfde trucje toepassen met de andere bekende kracht,
04:17
which was, at that time, known as the electromagnetic force --
74
245000
3000
die, in die tijd, bekend stond als de elektromagnetische kracht --
04:20
we know of others today, but at that time
75
248000
2000
we kennen vandaag de dag nog anderen, maar in die tijd
04:22
that was the only other one people were thinking about.
76
250000
2000
was dat de enige andere waar mensen over dachten.
04:24
You know, the force responsible for electricity
77
252000
2000
Je weet wel, de kracht verantwoordelijk voor elektriciteit
04:26
and magnetic attraction and so forth.
78
254000
2000
en magnetische aantrekking, enzovoort.
04:28
So Kaluza says, maybe I can play the same game
79
256000
3000
Dus zegt Kaluza, misschien kan ik hetzelfde trucje toepassen
04:31
and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.
80
259000
4000
en de elektromagnetische kracht beschrijven in termen van vervormingen en krommingen.
04:35
That raised a question: warps and curves in what?
81
263000
3000
Dat bracht een vraag op: vervormingen en krommingen in wat?
04:38
Einstein had already used up space and time,
82
266000
5000
Einstein had al ruimte en tijd gebruikt,
04:43
warps and curves, to describe gravity.
83
271000
2000
vervormingen en krommingen, om zwaartekracht te beschrijven.
04:45
There didn't seem to be anything else to warp or curve.
84
273000
3000
Er leek niets anders te zijn om te vervormen of te krommen.
04:48
So Kaluza said, well, maybe there are more dimensions of space.
85
276000
5000
Dus zei Kaluza, misschien zijn er meer ruimtedimensies.
04:53
He said, if I want to describe one more force,
86
281000
2000
Hij zei, als ik één kracht meer wil beschrijven,
04:55
maybe I need one more dimension.
87
283000
2000
heb ik misschien één dimensie meer nodig.
04:57
So he imagined that the world had four dimensions of space, not three,
88
285000
4000
Dus stelde hij zich voor dat de wereld vier ruimtedimensies had, en niet drie,
05:01
and imagined that electromagnetism was warps and curves
89
289000
4000
en stelde zich voor dat elektromagnetisme vervormingen en krommingen
05:05
in that fourth dimension. Now here's the thing:
90
293000
2000
in die vierde dimensie is. Nu is het volgende het geval:
05:07
when he wrote down the equations describing warps and curves
91
295000
3000
toen hij de vergelijkingen opschreef die vervormingen en krommingen beschrijven
05:10
in a universe with four space dimensions, not three,
92
298000
3000
in een ruimte met vier ruimtedimensies, en niet drie,
05:13
he found the old equations that Einstein had already derived in three dimensions --
93
301000
4000
ontdekte hij dat de oude vergelijkingen die Einstein had afgeleid in drie dimensies --
05:17
those were for gravity --
94
305000
1000
die waren voor de zwaartekracht --
05:18
but he found one more equation because of the one more dimension.
95
306000
4000
maar hij vond nog één vergelijking vanwege die extra dimensie.
05:22
And when he looked at that equation,
96
310000
2000
En toen hij naar die vergelijking keek.
05:24
it was none other than the equation
97
312000
2000
Was het niet anders dan de vergelijking
05:26
that scientists had long known to describe the electromagnetic force.
98
314000
3000
die wetenschappers al lang kende om de elektromagnetische kracht te beschrijven.
05:29
Amazing -- it just popped out.
99
317000
2000
Verbazingwekkend -- dat kwam er zo maar uit.
05:31
He was so excited by this realization
100
319000
3000
Hij was zo opgewonden door deze ontdekking
05:34
that he ran around his house screaming, "Victory!" --
101
322000
3000
dat hij door zijn huis rende en schreeuwde, "Overwinning!" --
05:37
that he had found the unified theory.
102
325000
3000
omdat hij de geünificeerde theorie had gevonden.
05:40
Now clearly, Kaluza was a man who took theory very seriously.
103
328000
7000
Het moge duidelijk zijn, Kaluza was een man die theorie erg serieus nam.
05:47
He, in fact --
104
335000
1000
Hij, in feite --
05:48
there is a story that when he wanted to learn how to swim,
105
336000
3000
er is een verhaal dat toen hij wilde leren zwemmen,
05:51
he read a book, a treatise on swimming --
106
339000
3000
hij een boek las, een verhandeling over zwemmen --
05:54
(Laughter)
107
342000
1000
(Gelach)
05:55
-- then dove into the ocean.
108
343000
2000
-- en toen de oceaan in dook.
05:57
This is a man who would risk his life on theory.
109
345000
3000
Dit is een man die zijn leven op het spel zette voor de theorie.
06:00
Now, but for those of us who are a little bit more practically minded,
110
348000
4000
Nu, voor hen onder ons die een beetje meer praktisch ingesteld zijn,
06:04
two questions immediately arise from his observation.
111
352000
3000
doemen er meteen twee vragen op uit zijn observaties.
06:07
Number one: if there are more dimensions in space, where are they?
112
355000
4000
Nummer één: als er meer ruimtedimensie zijn, waar zijn ze dan?
06:11
We don't seem to see them.
113
359000
2000
We lijken ze niet te zien.
06:13
And number two: does this theory really work in detail,
114
361000
4000
En nummer twee: werkt deze theorie ook in detail,
06:17
when you try to apply it to the world around us?
115
365000
3000
wanneer je hem probeert toe te passen op de wereld om ons heen?
06:20
Now, the first question was answered in 1926
116
368000
4000
Nu, de eerste vraag is beantwoord in 1926
06:24
by a fellow named Oskar Klein.
117
372000
2000
door een knaap genaamd Oskar Klein.
06:26
He suggested that dimensions might come in two varieties --
118
374000
4000
Hij stelde voor dat dimensies in twee varianten voor zou kunnen komen --
06:30
there might be big, easy-to-see dimensions,
119
378000
3000
er kunnen grote, makkelijk-te-zien dimensies zijn,
06:33
but there might also be tiny, curled-up dimensions,
120
381000
3000
maar er kunnen ook kleine, opgekrulde dimensies zijn,
06:36
curled up so small, even though they're all around us,
121
384000
3000
zo klein opgekruld, ook al zijn zo overal om ons heen,
06:39
that we don't see them.
122
387000
2000
dat we ze niet zien.
06:41
Let me show you that one visually.
123
389000
2000
Ik zal dat laten zien.
06:43
So, imagine you're looking at something
124
391000
2000
Dus stel je voor dat je ergens naar kijkt
06:45
like a cable supporting a traffic light.
125
393000
2000
bijvoorbeeld een verkeerslicht aan een kabel.
06:47
It's in Manhattan. You're in Central Park -- it's kind of irrelevant --
126
395000
3000
Het is in Manhattan. Je bent in Central Park -- dat is irrelevant --
06:50
but the cable looks one-dimensional from a distant viewpoint,
127
398000
4000
maar de kabel lijkt één dimensionaal vanuit de verte,
06:54
but you and I all know that it does have some thickness.
128
402000
3000
maar jij en ik weten dat hij een bepaalde dikte heeft.
06:57
It's very hard to see it, though, from far away.
129
405000
2000
Maar het is wel moeilijk te zien, vanuit de verte.
06:59
But if we zoom in and take the perspective of, say,
130
407000
2000
Maar als we inzoomen en het standpunt innemen van, bijvoorbeeld,
07:01
a little ant walking around --
131
409000
2000
een kleine rondlopende mier --
07:03
little ants are so small that they can access all of the dimensions --
132
411000
3000
kleine mieren zijn zo klein dat ze toegang hebben tot alle dimensies --
07:06
the long dimension,
133
414000
2000
de lange dimensie,
07:08
but also this clockwise, counter-clockwise direction.
134
416000
3000
maar ook deze in de richting van de klok, tegen de klok in,
07:11
And I hope you appreciate this.
135
419000
2000
En ik hoop dat jullie dit waarderen.
07:13
It took so long to get these ants to do this.
136
421000
2000
Het kostte zo veel tijd om deze mieren dit te laten doen
07:15
(Laughter)
137
423000
1000
(Gelach)
07:16
But this illustrates the fact that dimensions can be of two sorts:
138
424000
3000
Maar dit illustreert in feite dat er twee soorten dimensies zijn:
07:19
big and small. And the idea that maybe the big dimensions around us
139
427000
4000
klein en grote. En het idee dat de grote dimensies om ons heen misschien
07:23
are the ones that we can easily see,
140
431000
2000
degene zijn die we makkelijk zien,
07:25
but there might be additional dimensions curled up,
141
433000
3000
maar er zijn misschien nog meer opgerolde dimensies,
07:28
sort of like the circular part of that cable,
142
436000
2000
zoiets als het ronde deel van die kabel,
07:30
so small that they have so far remained invisible.
143
438000
4000
zo klein dat ze tot nu toe onzichtbaar zijn gebleven.
07:34
Let me show you what that would look like.
144
442000
2000
Ik zal laten zien hoe dat er uit zou zien.
07:36
So, if we take a look, say, at space itself --
145
444000
3000
Dus, als we een kijken naar, bijvoorbeeld, ruimte zelf --
07:39
I can only show, of course, two dimensions on a screen.
146
447000
4000
ik kan natuurlijk maar twee dimensies op een scherm laten zien.
07:43
Some of you guys will fix that one day,
147
451000
2000
Enkele van jullie zullen dat ooit oplossen,
07:45
but anything that's not flat on a screen is a new dimension,
148
453000
2000
maar alles dat niet plat is op een scherm is een nieuwe dimensie,
07:47
goes smaller, smaller, smaller,
149
455000
2000
wordt kleiner, kleiner, kleiner
07:49
and way down in the microscopic depths of space itself,
150
457000
4000
en helemaal binnenin de microscopische diepte van ruimte zelf --
07:53
this is the idea,
151
461000
1000
dit is het idee:
07:54
you could have additional curled up dimensions --
152
462000
2000
zou je nog meer opgerolde dimensies kunnen hebben.
07:56
here is a little shape of a circle -- so small that we don't see them.
153
464000
3000
Hier is een kleine cirkelvorm -- zo klein dat we ze niet zien.
07:59
But if you were a little ultra microscopic ant walking around,
154
467000
4000
Maar als je een kleine ultra-microscopische rondlopende mier zou zijn,
08:03
you could walk in the big dimensions that we all know about --
155
471000
2000
zou je in de grote dimensies die we allemaal kennen --
08:05
that's like the grid part --
156
473000
2000
dat is zoals het roosterdeel --
08:07
but you could also access the tiny curled-up dimension
157
475000
3000
maar je zou ook toegang hebben tot de kleine opgerolde dimensie
08:10
that's so small that we can't see it with the naked eye
158
478000
2000
die is zo klein dat we hem niet kunnen zien met het blote oog
08:12
or even with any of our most refined equipment.
159
480000
3000
of zelfs met ons meest verfijnde gereedschap.
08:15
But deeply tucked into the fabric of space itself,
160
483000
3000
Maar diep in de constructie van ruimte zelf,
08:18
the idea is there could be more dimensions, as we see there.
161
486000
4000
zouden er meer dimensies kunnen zijn, is het idee, zoals we hier zien.
08:22
Now that's an explanation
162
490000
4000
Nu, dat is een verklaring
08:26
about how the universe could have more dimensions than the ones that we see.
163
494000
4000
voor hoe het universum meer dimensies zou kunnen hebben dan die die we zien
08:30
But what about the second question that I asked:
164
498000
3000
Maar dan de tweede vraag die ik stelde:
08:33
does the theory actually work
165
501000
2000
werkt de theorie eigenlijk
08:35
when you try to apply it to the real world?
166
503000
2000
wanneer je hem probeert toe te passen op de echte wereld?
08:37
Well, it turns out that Einstein and Kaluza and many others
167
505000
3000
Nou, het blijkt dat Einstein en Kaluza en vele anderen
08:40
worked on trying to refine this framework
168
508000
5000
dit raamwerk probeerden te verfijnen
08:45
and apply it to the physics of the universe
169
513000
3000
en toe te passen op de natuurkunde van het universum
08:48
as was understood at the time, and, in detail, it didn't work.
170
516000
4000
zoals dat begrepen werd in die tijd, en in detail werkte het niet.
08:52
In detail, for instance,
171
520000
1000
In detail, bijvoorbeeld,
08:53
they couldn't get the mass of the electron
172
521000
2000
konden ze de massa van het elektron
08:55
to work out correctly in this theory.
173
523000
2000
niet correct krijgen in deze theorie.
08:57
So many people worked on it, but by the '40s, certainly by the '50s,
174
525000
5000
Zo veel mensen werkten er aan, maar in de jaren '40, zeker in jaren '50,
09:02
this strange but very compelling idea
175
530000
4000
was dit vreemde maar zeer dwingende idee
09:06
of how to unify the laws of physics had gone away.
176
534000
3000
van het unificeren van de natuurwetten verwenen.
09:09
Until something wonderful happened in our age.
177
537000
4000
Totdat er iets prachtigs gebeurde in onze tijd.
09:13
In our era, a new approach to unify the laws of physics
178
541000
4000
In onze tijd, wordt er een nieuwe aanpak voor het unificeren van de natuurwetten
09:17
is being pursued by physicists such as myself,
179
545000
2000
gezocht door natuurkundigen zoals ik,
09:19
many others around the world,
180
547000
2000
en vele anderen over de hele wereld,
09:21
it's called superstring theory, as you were indicating.
181
549000
3000
het heet supersnaartheorie, zoals je weet.
09:24
And the wonderful thing is that superstring theory
182
552000
4000
En het mooie is dat supersnaartheorie
09:28
has nothing to do at first sight with this idea of extra dimensions,
183
556000
4000
op het eerste gezicht niets van doen heeft met dit idee van extra dimensies,
09:32
but when we study superstring theory,
184
560000
3000
maar wanneer we supersnaartheorie bestuderen,
09:35
we find that it resurrects the idea in a sparkling, new form.
185
563000
3000
vinden we dat het het idee in een nieuwe vorm laat opleven
09:38
So, let me just tell you how that goes.
186
566000
2000
Dus ik zal vertellen hoe dat gaat.
09:40
Superstring theory -- what is it?
187
568000
2000
Supersnaartheorie -- wat is dat?
09:42
Well, it's a theory that tries to answer the question:
188
570000
2000
Nou, het is een theorie die de vraag probeert te beantwoorden:
09:44
what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents
189
572000
5000
wat zijn de basis fundamentele ondeelbare onveranderbare bestanddelen
09:49
making up everything in the world around us?
190
577000
4000
die de wereld om ons heen vormen?
09:53
The idea is like this.
191
581000
2000
het idee is als volgt.
09:55
So, imagine we look at a familiar object, just a candle in a holder,
192
583000
5000
Stel je voor dat we naar een bekend voorwerp kijken, gewoon een kaars in een kandelaar,
10:00
and imagine that we want to figure out what it is made of.
193
588000
3000
en stel je voor dat we willen weten waar het van gemaakt is.
10:03
So we go on a journey deep inside the object and examine the constituents.
194
591000
4000
Dus we gaan op reis diep in het voorwerp en onderzoeken de bestanddelen.
10:07
So deep inside -- we all know, you go sufficiently far down, you have atoms.
195
595000
4000
Dus diep vanbinnen -- we weten allemaal als je diep genoeg gaat, heb je atomen.
10:11
We also all know that atoms are not the end of the story.
196
599000
3000
We weten ook allemaal dat atomen niet het einde van het verhaal zijn.
10:14
They have little electrons that swarm around a central nucleus
197
602000
4000
Ze hebben kleine elektronen die rond een centrale kern zwermen
10:18
with neutrons and protons.
198
606000
1000
met neutronen en protonen.
10:19
Even the neutrons and protons have smaller particles inside of them known as quarks.
199
607000
5000
Zelfs de neutronen en protonen hebben kleinere delen in zich, quarks.
10:24
That is where conventional ideas stop.
200
612000
3000
Dat is waar de gebruikelijke ideeën stoppen.
10:27
Here is the new idea of string theory.
201
615000
2000
Hier is het nieuwe idee van snaartheorie.
10:29
Deep inside any of these particles, there is something else.
202
617000
5000
Diep in elk van deze deeltjes, zit iets anders.
10:34
This something else is this dancing filament of energy.
203
622000
3000
Dit andere is deze dansende vezel van energie.
10:37
It looks like a vibrating string --
204
625000
2000
Het lijkt op een trillende snaar --
10:39
that's where the idea, string theory comes from.
205
627000
2000
dat is waar het idee snaartheorie vandaan komt.
10:41
And just like the vibrating strings that you just saw in a cello
206
629000
3000
En net zoals de trillende snaar die je net zagbij een cello
10:44
can vibrate in different patterns,
207
632000
2000
in verschillende patronen kan trillen,
10:46
these can also vibrate in different patterns.
208
634000
2000
kunnen deze ook in verschillende patronen trillen
10:48
They don't produce different musical notes.
209
636000
2000
Ze produceren geen verschillende muzieknoten.
10:50
Rather, they produce the different particles making up the world around us.
210
638000
4000
Maar, ze produceren de verschillende deeltjes die de wereld om ons heen vormen.
10:54
So if these ideas are correct,
211
642000
1000
Dus, als deze ideeën kloppen,
10:55
this is what the ultra-microscopic landscape of the universe looks like.
212
643000
5000
dan is ziet het ultra-microscopisch landschap van het universum er zo uit.
11:00
It's built up of a huge number
213
648000
2000
Het bestaat uit een enorm aantal
11:02
of these little tiny filaments of vibrating energy,
214
650000
4000
van deze kleine minivezels van trillende energie,
11:06
vibrating in different frequencies.
215
654000
2000
trillend in verschillende frequenties.
11:08
The different frequencies produce the different particles.
216
656000
3000
De verschillende frequenties produceren de verschillende deeltjes.
11:11
The different particles are responsible
217
659000
3000
De verschillende deeltjes zijn verantwoordelijk
11:14
for all the richness in the world around us.
218
662000
3000
voor alle rijkdom in de wereld om ons heen.
11:17
And there you see unification,
219
665000
2000
En daar zie je de unificatie,
11:19
because matter particles, electrons and quarks,
220
667000
3000
want materiedeeltjes, elektronen en quarks,
11:22
radiation particles, photons, gravitons, are all built up from one entity.
221
670000
6000
stralingsdeeltjes, fotonen, gravitonen, zijn allemaal opgebouwd uit één eenheid.
11:28
So matter and the forces of nature all are put together
222
676000
4000
Dus materie en de natuurkrachten zijn allemaal samengebracht
11:32
under the rubric of vibrating strings.
223
680000
2000
onder de rubriek trillende snaren.
11:34
And that's what we mean by a unified theory.
224
682000
4000
En dat is wat we bedoelen met een geünificeerde theorie
11:38
Now here is the catch.
225
686000
2000
Nu, hier is de valkuil.
11:40
When you study the mathematics of string theory,
226
688000
3000
Wanneer je de wiskunde van snaartheorie bestudeerd,
11:43
you find that it doesn't work
227
691000
2000
vind je dat het niet werkt
11:45
in a universe that just has three dimensions of space.
228
693000
3000
in een universum met slechts drie ruimtedimensies.
11:48
It doesn't work in a universe with four dimensions of space, nor five, nor six.
229
696000
4000
Het werkt niet in een universum met vier ruimtedimensies, ook niet met vijf, of zes.
11:52
Finally, you can study the equations, and show that it works
230
700000
4000
Uiteindelijk, kun je de vergelijkingen bestuderen, en aantonen dat het werkt
11:56
only in a universe that has 10 dimensions of space
231
704000
4000
alleen in een universum met 10 ruimtedimensies
12:00
and one dimension of time.
232
708000
2000
en één tijddimensie.
12:02
It leads us right back to this idea of Kaluza and Klein --
233
710000
5000
Het leidt ons meteen terug naar dit idee van Kaluza en Klein --
12:07
that our world, when appropriately described,
234
715000
3000
dat onze wereld, wanneer op de juiste manier beschreven,
12:10
has more dimensions than the ones that we see.
235
718000
3000
meer dimensies heeft dan degene die we zien.
12:13
Now you might think about that and say, well,
236
721000
3000
Nu denk je daar misschien over en zegt, nou,
12:16
OK, you know, if you have extra dimensions, and they're really tightly curled up,
237
724000
3000
okee, je weet wel, als je extra dimensies hebt, en ze zijn heel dicht opgekruld,
12:19
yeah, perhaps we won't see them, if they're small enough.
238
727000
4000
ja, misschien zien we ze niet als ze klein genoeg zijn.
12:23
But if there's a little tiny civilization of green people walking around down there,
239
731000
3000
Maar als er een kleine minibeschaving van groene mannetjes daarbeneden rondloopt,
12:26
and you make them small enough, and we won't see them either. That is true.
240
734000
5000
en je maakt ze klein genoeg en dan zien we hen ook niet, dat is waar.
12:31
One of the other predictions of string theory --
241
739000
3000
Één van de andere voorspellingen van snaartheorie --
12:34
no, that's not one of the other predictions of string theory.
242
742000
3000
nee, dat is niet één van de andere voorspellingen van snaartheorie.
12:37
(Laughter)
243
745000
1000
(Gelach)
12:38
But it raises the question:
244
746000
2000
Maar het brengt wel de vraag op:
12:40
are we just trying to hide away these extra dimensions,
245
748000
2000
proberen we deze extra dimensies gewoon te verstoppen,
12:42
or do they tell us something about the world?
246
750000
3000
of vertellen ze ons echt iets over de wereld?
12:45
In the remaining time, I'd like to tell you two features of them.
247
753000
4000
In de resterende tijd, wil ik jullie iets vertellen over twee kenmerken.
12:49
First is, many of us believe that these extra dimensions
248
757000
4000
De eerste is, veel van ons geloven dat deze extra dimensies
12:53
hold the answer to what perhaps is the deepest question
249
761000
4000
het antwoord bevatten op wat misschien wel de diepste vraag is
12:57
in theoretical physics, theoretical science.
250
765000
3000
in theoretische natuurkunde, in theoretische wetenschap.
13:00
And that question is this: when we look around the world,
251
768000
4000
En dat is de vraag: wanneer we rondkijken in de wereld,
13:04
as scientists have done for the last hundred years,
252
772000
2000
zoals wetenschapppers de laatste honderd jaar deden,
13:06
there appear to be about 20 numbers that really describe our universe.
253
774000
4000
lijken er zo'n 20 getallen te zijn die ons universum echt beschrijven.
13:10
These are numbers like the mass of the particles,
254
778000
3000
dat zijn getallen zoals de massa van de deeltjes,
13:13
like electrons and quarks, the strength of gravity,
255
781000
2000
zoals elektronen en quarks, de sterkte van de zwaartekracht,
13:15
the strength of the electromagnetic force --
256
783000
2000
de sterkte van de elektromagnetische kracht --
13:17
a list of about 20 numbers
257
785000
2000
een lijst van zo'n 20 getallen
13:19
that have been measured with incredible precision,
258
787000
3000
die gemeten zijn met ongelofelijke nauwkeurigheid,
13:22
but nobody has an explanation
259
790000
2000
maar niemand heeft een verklaring
13:24
for why the numbers have the particular values that they do.
260
792000
4000
voor waarom deze getallen precies deze waarde hebben.
13:28
Now, does string theory offer an answer?
261
796000
3000
Nu, heeft snaartheorie een antwoord?
13:31
Not yet.
262
799000
1000
Nog niet.
13:32
But we believe the answer for why those numbers have the values they do
263
800000
4000
Maar we geloven dat het antwoord op waarom deze getallen deze waarden hebben
13:36
may rely on the form of the extra dimensions.
264
804000
3000
misschien afhankelijk is van de vorm van de extra dimensies.
13:39
And the wonderful thing is, if those numbers
265
807000
2000
En het schitterende is, als deze getallen
13:41
had any other values than the known ones,
266
809000
3000
enige andere waarde hadden dan de bekende,
13:44
the universe, as we know it, wouldn't exist.
267
812000
3000
het universum zoals wij dat kennen, niet zou bestaan.
13:47
This is a deep question.
268
815000
1000
Dat is een diepe kwestie.
13:48
Why are those numbers so finely tuned
269
816000
2000
Waarom zijne deze getallen zo nauwkeurig afgesteld
13:50
to allow stars to shine and planets to form,
270
818000
2000
om sterren te laten schijnen en planeten te laten ontstaan,
13:52
when we recognize that if you fiddle with those numbers --
271
820000
3000
wanneer we onderkennen dat als je met deze getallen rotzooit ---
13:55
if I had 20 dials up here
272
823000
2000
als ik hier 20 raden had
13:57
and I let you come up and fiddle with those numbers,
273
825000
2000
en ik liet jullie naar voren komen om met deze getallen te rotzooien,
13:59
almost any fiddling makes the universe disappear.
274
827000
4000
vrijwel elke verandering zou het universum laten verdwijnen.
14:03
So can we explain those 20 numbers?
275
831000
3000
dus kunnen we deze 20 getallen verklaren?
14:06
And string theory suggests that those 20 numbers
276
834000
2000
En snaartheorie suggereert dat deze 20 getallen
14:08
have to do with the extra dimensions.
277
836000
2000
iets te maken hebben met de extra dimensies.
14:10
Let me show you how.
278
838000
2000
Ik zal laten zien hoe.
14:12
So when we talk about the extra dimensions in string theory,
279
840000
4000
Dus wanneer we het hebben over de extra dimensies in snaartheorie,
14:16
it's not one extra dimension,
280
844000
2000
is het niet één extra dimensie,
14:18
as in the older ideas of Kaluza and Klein.
281
846000
4000
zoals in de oudere ideeën van Kaluza en Klein.
14:22
This is what string theory says about the extra dimensions.
282
850000
3000
Dit is wat snaartheorie zegt over de extra dimensies.
14:25
They have a very rich, intertwined geometry.
283
853000
3000
Ze hebben een rijke ineengestrengelde geometrie.
14:28
This is an example of something known as a Calabi-Yau shape --
284
856000
4000
Dit is een voorbeeld van iets dat we kennen als een Calabi-Yau vorm --
14:32
name isn't all that important.
285
860000
2000
de naam is niet zo belangrijk.
14:34
But, as you can see,
286
862000
2000
Maar zoals je kunt zien,
14:36
the extra dimensions fold in on themselves
287
864000
3000
vouwen de dimensies in zichzelf
14:39
and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.
288
867000
4000
en strengelen ze in elkaar in een heel interessante vorm, interessante structuur.
14:43
And the idea is that if this is what the extra dimensions look like,
289
871000
5000
En het idee is dat als de extra dimensies er zo uitzien,
14:48
then the microscopic landscape of our universe all around us
290
876000
4000
dan zou het micriscopisch landschap van ons universum om ons heen
14:52
would look like this on the tiniest of scales.
291
880000
2000
er zo uit zien op de allerkleinste schaal.
14:54
When you swing your hand,
292
882000
1000
Wanneer je met je hand zwaait,
14:55
you'd be moving around these extra dimensions over and over again,
293
883000
3000
zou je deze extra dimensies keer op keer rondbewegen,
14:58
but they're so small that we wouldn't know it.
294
886000
2000
maar ze zijn zo klein dat we het niet zouden weten.
15:00
So what is the physical implication, though, relevant to those 20 numbers?
295
888000
3000
Dus wat is de fysieke implicatie dan, zo belangrijk voor deze 20 getallen?
15:03
Consider this. If you look at the instrument, a French horn,
296
891000
3000
Neem dit geval. Als je kijkt naar het instrument, een hoorn,
15:06
notice that the vibrations of the airstreams
297
894000
3000
valt het op dat de trillingen van de luchtstromen
15:09
are affected by the shape of the instrument.
298
897000
2000
beinvloed worden door de vorm van het instrument.
15:11
Now in string theory,
299
899000
2000
Nu, in snaartheorie,
15:13
all the numbers are reflections of the way strings can vibrate.
300
901000
3000
zijn alle getallen reflecties van de manier waarop snaren kunnen trillen.
15:16
So just as those airstreams
301
904000
2000
Dus net zoals deze luchtstromen
15:18
are affected by the twists and turns in the instrument,
302
906000
3000
beïnvloed worden door de draaiïngen en bochten in het instrument,
15:21
strings themselves will be affected
303
909000
2000
worden de snaren zelf beïnvloed
15:23
by the vibrational patterns in the geometry within which they are moving.
304
911000
4000
door de trilpatronen in de geometrie waarin ze bewegen.
15:27
So let me bring some strings into the story.
305
915000
2000
Dus ik zal wat snaren in het verhaal brengen.
15:29
And if you watch these little fellows vibrating around --
306
917000
3000
En als je naar deze kleine trillende knapen kijkt --
15:32
they'll be there in a second -- right there,
307
920000
2000
ze zijn er zo -- daar,
15:34
notice that they way they vibrate is affected
308
922000
2000
merk op dat de manier waarom ze bewegen
15:36
by the geometry of the extra dimensions.
309
924000
2000
beïnvloed wordt door de geometrie van de extra dimensies.
15:38
So, if we knew exactly what the extra dimensions look like --
310
926000
3000
Dus als we precies zouden weten die de extra dimensies er uit zouden zien --
15:41
we don't yet, but if we did --
311
929000
2000
dat weten we nog niet, maar als we dat wel wisten --
15:43
we should be able to calculate the allowed notes,
312
931000
3000
zouden we de toegestane noten moeten kunnen berekenen,
15:46
the allowed vibrational patterns.
313
934000
2000
de toegestane trilpatronen.
15:48
And if we could calculate the allowed vibrational patterns,
314
936000
3000
En als de de toegestane trilpatronen konden berekenen,
15:51
we should be able to calculate those 20 numbers.
315
939000
3000
dan konden we deze 20 getallen berekenen.
15:54
And if the answer that we get from our calculations
316
942000
4000
En als het antwoord van deze berekeningen
15:58
agrees with the values of those numbers
317
946000
2000
overeenkomt met de waarden van deze getallen
16:00
that have been determined
318
948000
2000
zoals ze zijn vastgesteld
16:02
through detailed and precise experimentation,
319
950000
3000
door gedetailleerde en nauwkeurige experimenten,
16:05
this in many ways would be the first fundamental explanation
320
953000
5000
dan zou dit op veel manieren de eerste fundamentele verklaring zijn
16:10
for why the structure of the universe is the way it is.
321
958000
5000
voor waarom de structuur van het universum is zoals het is.
16:15
Now, the second issue that I want to finish up with is:
322
963000
3000
Nu, het tweede onderwerp waarmee ik af wil ronden is:
16:18
how might we test for these extra dimensions more directly?
323
966000
5000
hoe kunnen we meer direct testen of deze extra dimensies bestaan?
16:23
Is this just an interesting mathematical structure
324
971000
3000
Is het slechts een interessante wiskundige structuur
16:26
that might be able to explain
325
974000
2000
die misschien een verklaring geeft
16:28
some previously unexplained features of the world,
326
976000
5000
voor enkele van de voorheen onverklaarde kenmerken van de wereld,
16:33
or can we actually test for these extra dimensions?
327
981000
3000
of kunnen we werkelijk het bestaan van deze extra dimensies testen?
16:36
And we think -- and this is, I think, very exciting --
328
984000
2000
En we denken -- en dit is, denk ik, heel opwindend --
16:38
that in the next five years or so we may be able to test
329
986000
4000
dat we in de volgende vijf jaar ofzo we misschien kunnen testen
16:42
for the existence of these extra dimensions.
330
990000
3000
of deze extra dimensies bestaan.
16:45
Here's how it goes. In CERN, Geneva, Switzerland,
331
993000
4000
Dat gaat zo. In CERN, Genève, Zwitserland,
16:49
a machine is being built called the Large Hadron Collider.
332
997000
4000
wordt een machine gebouwd, de Large Hadron Collider.
16:53
It's a machine that will send particles around a tunnel,
333
1001000
3000
Het is een machine die deeltjes rond zal sturen in een tunnel,
16:56
opposite directions, near the speed of light.
334
1004000
2000
in tegengestelde richting, bijna op lichtsnelheid.
16:58
Every so often those particles will be aimed at each other,
335
1006000
4000
Af en toe zullen deze deeltjes op elkaar gericht zijn,
17:02
so there's a head-on collision.
336
1010000
2000
dus er is een frontale botsing.
17:04
The hope is that if the collision has enough energy,
337
1012000
4000
De hoop is dat als de botsing genoeg energie heeft,
17:08
it may eject some of the debris from the collision
338
1016000
3000
er misschien wat brokstukken van de botsing vrijkomen
17:11
from our dimensions, forcing it to enter into the other dimensions.
339
1019000
5000
uit onze dimensies, die gedwongen worden de andere dimensies binnen te gaan.
17:16
How would we know it?
340
1024000
2000
Hoe weten we dat?
17:18
Well, we'll measure the amount of energy after the collision,
341
1026000
3000
Nou, we meten de hoeveelheid energie na de botsing,
17:21
compare it to the amount of energy before,
342
1029000
2000
vergelijken dat met de hoeveelheid energie ervoor,
17:23
and if there's less energy after the collision than before,
343
1031000
4000
en als er na de botsing minder energie is dan daarvoor,
17:27
this will be evidence that the energy has drifted away.
344
1035000
2000
dan is dit bewijs dat de energie afgedreven is.
17:29
And if it drifts away in the right pattern that we can calculate,
345
1037000
3000
En als het in het juiste patroon afdrijft dan kunnen we berekenen,
17:32
this will be evidence that the extra dimensions are there.
346
1040000
3000
dit zal bewijs zijn dat de extra dimensies er zijn.
17:35
Let me show you that idea visually.
347
1043000
2000
Ik zal het idee visueel tonen.
17:37
So, imagine we have a certain kind of particle called a graviton --
348
1045000
3000
Dus stel je voor dat we een soort deeltje hebben genaamd graviton --
17:40
that's the kind of debris we expect to be ejected out,
349
1048000
4000
dat is het soort brokstuk waarvan we verwachten ze vrijkomen
17:44
if the extra dimensions are real.
350
1052000
2000
als de extra dimensies echt zijn.
17:46
But here's how the experiment will go.
351
1054000
1000
Maar zo zal het experiment gaan.
17:47
You take these particles. You slam them together.
352
1055000
3000
Je neemt deze deeltjes. Je slaat ze op elkaar.
17:50
You slam them together, and if we are right,
353
1058000
2000
Je slaat ze op elkaar, en als we gelijk hebben,
17:52
some of the energy of that collision
354
1060000
2000
iets van de energie van die botsing
17:54
will go into debris that flies off into these extra dimensions.
355
1062000
4000
zal een brokstuk worden dat wegvliegt in deze extra dimensies.
17:58
So this is the kind of experiment
356
1066000
2000
Dus dit is het soort experiment
18:00
that we'll be looking at in the next five, seven to 10 years or so.
357
1068000
4000
waar we naar zullen kijken in de volgende vijf, zeven tot 10 jaar ofzo.
18:04
And if this experiment bears fruit,
358
1072000
3000
En als dit experiment vruchten afwerpt,
18:07
if we see that kind of particle ejected
359
1075000
3000
en als we zo'n soort deeltje zien vrijkomen
18:10
by noticing that there's less energy in our dimensions
360
1078000
3000
door op te merken dat er minder energie is in onze dimensies
18:13
than when we began,
361
1081000
2000
dan waar we mee begonnen,
18:15
this will show that the extra dimensions are real.
362
1083000
3000
dan toont dat aan dat de extra dimensies echt zijn.
18:18
And to me this is a really remarkable story,
363
1086000
3000
En voor mij is dit echt een merkwaardig verhaal,
18:21
and a remarkable opportunity. Going back to Newton with absolute space --
364
1089000
4000
en een merkwaardige kans. Teruggaan naar Newton met absolute ruimte --
18:25
didn't provide anything but an arena, a stage
365
1093000
2000
verschafte niets dan een arena, een podium
18:27
in which the events of the universe take place.
366
1095000
2000
waarop de gebeurtenissen van het universum plaatshebben.
18:29
Einstein comes along and says,
367
1097000
2000
Einstein komt voorbij en zegt,
18:31
well, space and time can warp and curve -- that's what gravity is.
368
1099000
3000
nou, ruimte en tijd kunnen vervormen en krommen, dat is zwaartekracht.
18:34
And now string theory comes along and says,
369
1102000
4000
En nu komt snaartheorie voorbij en zegt,
18:38
yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,
370
1106000
3000
ja, zwaartekracht, quantummechanica, elektromagnetisme --
18:41
all together in one package,
371
1109000
2000
allemaal samen in één pakket,
18:43
but only if the universe has more dimensions than the ones that we see.
372
1111000
4000
maar alleen als het universum meer dimensies heeft dan die we zien.
18:47
And this is an experiment that may test for them in our lifetime.
373
1115000
5000
En dit is een experiment dat het bestaan ervan kan testen gedurende ons leven.
18:52
Amazing possibility.
374
1120000
2000
Verbazingwekkende mogelijkheid.
18:54
Thank you very much.
375
1122000
2000
Dankejwel.
18:56
(Applause)
376
1124000
7000
(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Brian Greene - PhysicistBrian Greene is perhaps the best-known proponent of superstring theory, the idea that minuscule strands of energy vibrating in a higher dimensional space-time create every particle and force in the universe.
Why you should listen
Greene, a professor of physics and mathematics at Columbia University, has focused on unified theories for more than 25 years, and has written several best-selling and non-technical books on the subject including The Elegant Universe, a Pulitzer finalist, and The Fabric of the Cosmos — each of which has been adapted into a NOVA mini-series. His latest book, The Hidden Reality, explores the possibility that our universe is not the only universe.
Greene believes science must be brought to general audiences in new and compelling ways, such as his live stage odyssey, Icarus at the Edge of Time, with original orchestral score by Philip Glass, and the annual World Science Festival, which he co-founded in 2008 with journalist Tracy Day.
Brian Greene | Speaker | TED.com