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Brian Greene: Making sense of string theory
Teoria das Supercordas por Brian Greene
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O físico Brian Greene explica a teoria das supercordas, a idéia que minísculas vias de energia vibrando em 11 dimensões criam todas as partículas e forças no universo.
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
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00:13
In the year 1919,
0
1000
2000
No ano 1919
00:15
a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza
1
3000
7000
um virtualmente desconhecido matemático alemão chamado Theodor Kaluza
00:22
suggested a very bold and, in some ways, a very bizarre idea.
2
10000
7000
sugeriu um idéia atrevida, de certo modo bizarra.
00:29
He proposed that our universe
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17000
2000
Ele propôs que nosso universo
00:31
might actually have more than the three dimensions
4
19000
3000
deveria realmente ter mais dimensões
00:34
that we are all aware of.
5
22000
3000
do que as três que todos nós já conhecemos.
00:37
That is in addition to left, right, back, forth and up, down,
6
25000
3000
Isto é, em adição à esquerda, direita, trás, frente, cima e baixo,
00:40
Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space
7
28000
5000
Kaluza propôs que deveriam haver dimensões adicionais de espaço.
00:45
that for some reason we don't yet see.
8
33000
3000
Que por alguma razão nós não vemos.
00:48
Now, when someone makes a bold and bizarre idea,
9
36000
4000
Agora, quando alguém formula uma idéia atrevida e bizarra,
00:52
sometimes that's all it is -- bold and bizarre,
10
40000
2000
algumas vezes é apenas isso: atrevida e bizarra,
00:54
but it has nothing to do with the world around us.
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42000
3000
mas não tem nada a ver com o mundo à nossa volta.
00:57
This particular idea, however --
12
45000
2000
Essa particular idéia, entretanto --
00:59
although we don't yet know whether it's right or wrong,
13
47000
3000
apesar de nós ainda não sabermos se está certa ou errada,
01:02
and at the end I'll discuss experiments which, in the next few years,
14
50000
3000
e no fim nós iremos discutir experimentos nos quais, nos próximos anos,
01:05
may tell us whether it's right or wrong --
15
53000
2000
possam nos dizer se é certa ou errada --
01:07
this idea has had a major impact on physics in the last century
16
55000
4000
essa idéia teve um impacto majoritário na física no último século
01:11
and continues to inform a lot of cutting-edge research.
17
59000
3000
e continua a dar informações a muitas pesquisas de ponta.
01:14
So, I'd like to tell you something about the story of these extra dimensions.
18
62000
4000
Então eu gostaria de contar a vocês algo sobre a história dessas dimensões extras.
01:18
So where do we go?
19
66000
2000
Então, onde vamos nós?
01:20
To begin we need a little bit of back story. Go to 1907.
20
68000
3000
Para começar nós precisamos de um pouco de história. Voltemos a 1907.
01:23
This is a year when Einstein is basking in the glow
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71000
4000
Esse é o ano em que Einstein está radiante
01:27
of having discovered the special theory of relativity
22
75000
3000
por ter descoberto a teoria especial da relatividade
01:30
and decides to take on a new project,
23
78000
3000
e decide embarcar em um novo projeto --
01:33
to try to understand fully the grand, pervasive force of gravity.
24
81000
7000
tentar entender completamente a grande e penetrante força da gravidade.
01:40
And in that moment, there are many people around
25
88000
3000
E naquele momento, havia muitas pessoas do meio
01:43
who thought that that project had already been resolved.
26
91000
4000
que achavam que o projeto já havia sido resolvido.
01:47
Newton had given the world a theory of gravity in the late 1600s
27
95000
3000
Newton havia dado ao mundo a teoria da gravidade no fim de 1600
01:50
that works well, describes the motion of planets,
28
98000
4000
e funciona bem, descreve o movimento dos planetas,
01:54
the motion of the moon and so forth,
29
102000
2000
o movimento da lua e assim por diante,
01:56
the motion of apocryphal of apples falling from trees,
30
104000
3000
o movimento de maçãs apócrifas caindo de árvores,
01:59
hitting people on the head.
31
107000
2000
acertando pessoas na cabeça.
02:01
All of that could be described using Newton's work.
32
109000
2000
Tudo que poderia ser descrito usando o trabalho de Newton.
02:03
But Einstein realized that Newton had left something out of the story,
33
111000
4000
mas Einstein percebeu que Newton deixou algo fora da história,
02:07
because even Newton had written
34
115000
3000
por que Newton tinha escrito
02:10
that although he understood how to calculate the effect of gravity,
35
118000
5000
que apesar de ele entender como calcular o efeito da gravidade,
02:15
he'd been unable to figure out how it really works.
36
123000
3000
ele era incapaz de visualizar como ela realmente funciona.
02:18
How is it that the Sun, 93 million miles away,
37
126000
3000
Como é que o Sol, a 149 milhões de quilômetros,
02:21
[that] somehow it affects the motion of the Earth?
38
129000
3000
de certo modo afeta o movimento da Terra?
02:24
How does the Sun reach out across empty inert space and exert influence?
39
132000
4000
Como o Sol alcança através de um espaço vazio, inerte e exerce influência?
02:28
And that is a task to which Einstein set himself --
40
136000
3000
E essa é uma tarefa para qual Einstein se colocou:
02:31
to figure out how gravity works.
41
139000
3000
visualizar como a gravidade funciona.
02:34
And let me show you what it is that he found.
42
142000
3000
E permita-me mostrar-lhes o que ele encontrou.
02:37
So Einstein found
43
145000
1000
Então Einstein encontrou
02:38
that the medium that transmits gravity is space itself.
44
146000
4000
que o meio que transmite a gravidade é o próprio espaço.
02:42
The idea goes like this:
45
150000
2000
A idéia é esta:
02:44
imagine space is a substrate of all there is.
46
152000
2000
Imagine que o espaço é um substrato de tudo que existe.
02:46
Einstein said space is nice and flat, if there's no matter present.
47
154000
4000
Einstein disse que o espaço é perfeito e plano, se não há matéria presente.
02:50
But if there is matter in the environment, such as the Sun,
48
158000
4000
Mas se há matéria no ambiente, como o Sol,
02:54
it causes the fabric of space to warp, to curve.
49
162000
4000
isso obriga o tecido do espaço a deformar, a curvar.
02:58
And that communicates the force of gravity.
50
166000
2000
E isso transmite a força da gravidade.
03:00
Even the Earth warps space around it.
51
168000
3000
Mesmo a Terra deforma o espaço à sua volta.
03:03
Now look at the Moon.
52
171000
2000
Agora olhe a Lua.
03:05
The Moon is kept in orbit, according to these ideas,
53
173000
3000
A Lua é mantida em órbita, de acordo com essas idéias,
03:08
because it rolls along a valley in the curved environment
54
176000
3000
porque ela rola ao longo de um vale no ambiente curvo
03:11
that the Sun and the Moon and the Earth can all create by virtue of their presence.
55
179000
5000
que o Sol e a Lua e a Terra podem todos criar em virtude da sua presença.
03:16
We go to a full-frame view of this.
56
184000
3000
Nós temos uma vista no quadro completo disso.
03:19
The Earth itself is kept in orbit
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187000
2000
A própria Terra é mantida em órbita
03:21
because it rolls along a valley in the environment that's curved
58
189000
4000
porque ela rola ao longo de um vale no ambiente que está curvado
03:25
because of the Sun's presence.
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193000
2000
por causa da presença do Sol.
03:27
That is this new idea about how gravity actually works.
60
195000
5000
Esta é essa nova idéia de como a gravidade realmente funciona.
03:32
Now, this idea was tested in 1919 through astronomical observations.
61
200000
5000
Agora, essa idéia foi testada em 1919 através de observações astronômicas.
03:37
It really works. It describes the data.
62
205000
3000
Ela realmente funciona. Ela descreve os dados.
03:40
And this gained Einstein prominence around the world.
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208000
4000
E isso elevou a proeminência de Einstein ao redor do mundo.
03:44
And that is what got Kaluza thinking.
64
212000
4000
E isso é o que fez Kaluza pensar.
03:48
He, like Einstein, was in search of what we call a unified theory.
65
216000
4000
Ele, como Einstein, estava na busca de algo que chamamos a "teoria unificada".
03:52
That's one theory
66
220000
2000
É a teoria
03:54
that might be able to describe all of nature's forces from one set of ideas,
67
222000
4000
que seja capaz de descrever todas as forças da natureza com um conjunto de idéias,
03:58
one set of principles, one master equation, if you will.
68
226000
4000
um conjunto de princípios, uma equação mestre, se você quiser.
04:02
So Kaluza said to himself,
69
230000
2000
Então Kaluza disse a si mesmo,
04:04
Einstein has been able to describe gravity
70
232000
3000
Einstein foi capaz de descrever a gravidade
04:07
in terms of warps and curves in space --
71
235000
2000
em termos de deformações e curvas no espaço --
04:09
in fact, space and time, to be more precise.
72
237000
3000
espaço e tempo, de fato, para ser mais preciso.
04:12
Maybe I can play the same game with the other known force,
73
240000
5000
Talvez eu possa jogar o mesmo jogo com a outra força conhecida,
04:17
which was, at that time, known as the electromagnetic force --
74
245000
3000
que era, naquela época, conhecida como a força eletromagnética --
04:20
we know of others today, but at that time
75
248000
2000
nós conhecemos outras hoje, mas naquele tempo
04:22
that was the only other one people were thinking about.
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250000
2000
ela era a única outra em que se pensava.
04:24
You know, the force responsible for electricity
77
252000
2000
Você sabe, as forças responsáveis pela eletricidade
04:26
and magnetic attraction and so forth.
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254000
2000
e atração magnética e assim por diante.
04:28
So Kaluza says, maybe I can play the same game
79
256000
3000
Então Kaluza diz, talvez eu possa jogar o mesmo jogo
04:31
and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.
80
259000
4000
e descrever a força eletromagnética em termos de deformações e curvas.
04:35
That raised a question: warps and curves in what?
81
263000
3000
Isso levanta a questão: deformações e curvas em que?
04:38
Einstein had already used up space and time,
82
266000
5000
Einstein já havia usado o espaço e tempo,
04:43
warps and curves, to describe gravity.
83
271000
2000
deformações e curvas, para explicar a gravidade.
04:45
There didn't seem to be anything else to warp or curve.
84
273000
3000
Não parecia haver nada mais para deformar ou curvar.
04:48
So Kaluza said, well, maybe there are more dimensions of space.
85
276000
5000
Então Kaluza disse, bem, talvez hajam mais dimensões de espaço.
04:53
He said, if I want to describe one more force,
86
281000
2000
Ele disse, se eu quero descrever mais uma força,
04:55
maybe I need one more dimension.
87
283000
2000
talvez eu precise de mais uma dimensão.
04:57
So he imagined that the world had four dimensions of space, not three,
88
285000
4000
Então ele imaginou que o mundo tivesse quatro dimensões de espaço, não três,
05:01
and imagined that electromagnetism was warps and curves
89
289000
4000
e imaginou que o eletromagnetismo era deformações e curvas
05:05
in that fourth dimension. Now here's the thing:
90
293000
2000
nessa quarta dimensão. Agora, o negócio é o seguinte:
05:07
when he wrote down the equations describing warps and curves
91
295000
3000
quando ele escreveu as equações descrevendo as deformações e curvas
05:10
in a universe with four space dimensions, not three,
92
298000
3000
em um universo com quatro dimensões de espaço, não três,
05:13
he found the old equations that Einstein had already derived in three dimensions --
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301000
4000
ele descobriu que as velhas equações que Einstein havia derivado em três dimensões --
05:17
those were for gravity --
94
305000
1000
que eram para a gravidade --
05:18
but he found one more equation because of the one more dimension.
95
306000
4000
mas ele encontrou uma equação a mais por causa da dimensão a mais.
05:22
And when he looked at that equation,
96
310000
2000
E quando ele olhou para aquela equação,
05:24
it was none other than the equation
97
312000
2000
ela era nenhuma outra senão a equação
05:26
that scientists had long known to describe the electromagnetic force.
98
314000
3000
que os cientistas já conheciam há muito e que descrevia a força eletromagnética.
05:29
Amazing -- it just popped out.
99
317000
2000
Estonteante -- ela simplesmente apareceu.
05:31
He was so excited by this realization
100
319000
3000
Ele ficou tão entusiasmado por essa realização
05:34
that he ran around his house screaming, "Victory!" --
101
322000
3000
que ele correu por sua casa gritando: "Vitória!"
05:37
that he had found the unified theory.
102
325000
3000
pois ele havia encontrado a teoria unificada.
05:40
Now clearly, Kaluza was a man who took theory very seriously.
103
328000
7000
Agora, claramente, Kaluza era um homem que levava a teoria muito a sério.
05:47
He, in fact --
104
335000
1000
Ele, de fato --
05:48
there is a story that when he wanted to learn how to swim,
105
336000
3000
há uma história de quando ele queria queria aprender a nadar,
05:51
he read a book, a treatise on swimming --
106
339000
3000
ele leu um livro, um tratado em natação,
05:54
(Laughter)
107
342000
1000
[risadas]
05:55
-- then dove into the ocean.
108
343000
2000
-- e mergulhou no oceano.
05:57
This is a man who would risk his life on theory.
109
345000
3000
Este é um homem que arriscaria sua vida por uma teoria.
06:00
Now, but for those of us who are a little bit more practically minded,
110
348000
4000
Agora, mas para aqueles de nós que têm a mente um pouco mais prática,
06:04
two questions immediately arise from his observation.
111
352000
3000
duas questões imediatamente se erguem dessa observação,
06:07
Number one: if there are more dimensions in space, where are they?
112
355000
4000
Nº1: se há mais dimensões de espaço, onde elas estão?
06:11
We don't seem to see them.
113
359000
2000
Não parece que as vemos.
06:13
And number two: does this theory really work in detail,
114
361000
4000
E nº2: a teoria realmente funciona em detalhe,
06:17
when you try to apply it to the world around us?
115
365000
3000
quando você tenta aplicá-la para o mundo à nossa volta?
06:20
Now, the first question was answered in 1926
116
368000
4000
Agora a primeira questão foi respondida em 1926
06:24
by a fellow named Oskar Klein.
117
372000
2000
por um camarada chamado Oskar Klein.
06:26
He suggested that dimensions might come in two varieties --
118
374000
4000
Ele sugeriu que essas dimensões deveriam vir em duas variantes --
06:30
there might be big, easy-to-see dimensions,
119
378000
3000
deveriam haver as dimensões grandes e fáceis de ver,
06:33
but there might also be tiny, curled-up dimensions,
120
381000
3000
mas deveriam haver também as dimensões pequenas e enroladas,
06:36
curled up so small, even though they're all around us,
121
384000
3000
tão enroladas, mesmo à toda nossa volta,
06:39
that we don't see them.
122
387000
2000
que nós não vemos.
06:41
Let me show you that one visually.
123
389000
2000
Deixem-me mostrar-lhes essa visualmente.
06:43
So, imagine you're looking at something
124
391000
2000
Então imagine que você está olhando para algo
06:45
like a cable supporting a traffic light.
125
393000
2000
como um cabo que sustenta um semáforo.
06:47
It's in Manhattan. You're in Central Park -- it's kind of irrelevant --
126
395000
3000
É Manhattan. Você está no Central Park -- isso é meio irrelevante --
06:50
but the cable looks one-dimensional from a distant viewpoint,
127
398000
4000
mas o cabo parece ter apenas uma dimensão de um ponto de vista distante,
06:54
but you and I all know that it does have some thickness.
128
402000
3000
mas vocês e eu, todos sabemos que ele tem que ter certa espessura.
06:57
It's very hard to see it, though, from far away.
129
405000
2000
É muito difícil de ver, pois, de longe.
06:59
But if we zoom in and take the perspective of, say,
130
407000
2000
Mas se nós ampliamos e tomamos a perspectiva de, digamos,
07:01
a little ant walking around --
131
409000
2000
uma pequena formiga andando ao redor --
07:03
little ants are so small that they can access all of the dimensions --
132
411000
3000
pequenas formigas são tão pequenas que elas podem acessar todas as dimensões --
07:06
the long dimension,
133
414000
2000
o comprimento,
07:08
but also this clockwise, counter-clockwise direction.
134
416000
3000
mas também essa direção horária e anti-horária.
07:11
And I hope you appreciate this.
135
419000
2000
Espero que vocês apreciem.
07:13
It took so long to get these ants to do this.
136
421000
2000
Me tomou muito tempo fazer as formigas andarem assim.
07:15
(Laughter)
137
423000
1000
[risadas]
07:16
But this illustrates the fact that dimensions can be of two sorts:
138
424000
3000
Mas isso ilustra o fato de que dimensões podem ser de dois tipos:
07:19
big and small. And the idea that maybe the big dimensions around us
139
427000
4000
Grandes e pequenas. E a idéia de que talvez as grandes dimensões à nossa volta
07:23
are the ones that we can easily see,
140
431000
2000
são as que nós facilmente podemos ver,
07:25
but there might be additional dimensions curled up,
141
433000
3000
mas podem haver dimensões adicionais, enroladas,
07:28
sort of like the circular part of that cable,
142
436000
2000
como a parte circular daquele cabo,
07:30
so small that they have so far remained invisible.
143
438000
4000
tão pequenas que elas ficaram até então invisíveis.
07:34
Let me show you what that would look like.
144
442000
2000
Deixem-me mostrar-lhes como elas podem parecer.
07:36
So, if we take a look, say, at space itself --
145
444000
3000
Se nós dermos uma olhada, digamos, ao próprio espaço -
07:39
I can only show, of course, two dimensions on a screen.
146
447000
4000
Eu posso apenas mostrar, claro, duas dimensões em uma tela.
07:43
Some of you guys will fix that one day,
147
451000
2000
Alguns de vocês vão consertar isso um dia,
07:45
but anything that's not flat on a screen is a new dimension,
148
453000
2000
mas nada que não seja plano em uma tela é uma nova dimensão,
07:47
goes smaller, smaller, smaller,
149
455000
2000
que diminui, diminui, diminui,
07:49
and way down in the microscopic depths of space itself,
150
457000
4000
e muito abaixo nas profundezas microscópicas do próprio espaço --
07:53
this is the idea,
151
461000
1000
essa é a idéia:
07:54
you could have additional curled up dimensions --
152
462000
2000
você pode ter dimensões adicionais enroladas.
07:56
here is a little shape of a circle -- so small that we don't see them.
153
464000
3000
Aqui está uma pequena forma circular -- tão pequena que nós não vemos.
07:59
But if you were a little ultra microscopic ant walking around,
154
467000
4000
Mas se você fosse uma formiga ultramicroscópica andando por aí,
08:03
you could walk in the big dimensions that we all know about --
155
471000
2000
você poderia andar nas grandes dimensões que todos nós conhecemos --
08:05
that's like the grid part --
156
473000
2000
que seria a parte da grade --
08:07
but you could also access the tiny curled-up dimension
157
475000
3000
mas você pode também acessar as dimensões pequenas e enroladas
08:10
that's so small that we can't see it with the naked eye
158
478000
2000
que são tão pequenas que nós não podemos ver a olho nu
08:12
or even with any of our most refined equipment.
159
480000
3000
ou mesmo com qualquer de nossos equipamentos refinados.
08:15
But deeply tucked into the fabric of space itself,
160
483000
3000
Mas profundamente pregada no tecido do próprio espaço,
08:18
the idea is there could be more dimensions, as we see there.
161
486000
4000
a idéia é que podem haver mais dimensões, como vemos aí.
08:22
Now that's an explanation
162
490000
4000
Agora há uma explicação
08:26
about how the universe could have more dimensions than the ones that we see.
163
494000
4000
sobre como o universo poderia ter mais dimensões além daquelas que nós vemos.
08:30
But what about the second question that I asked:
164
498000
3000
Mas e sobre a segunda questão que eu perguntei:
08:33
does the theory actually work
165
501000
2000
a teoria realmente funciona
08:35
when you try to apply it to the real world?
166
503000
2000
quando você tenta aplicá-la ao mundo real?
08:37
Well, it turns out that Einstein and Kaluza and many others
167
505000
3000
Bem, acontece que Einstein e Kaluza e muitos outros
08:40
worked on trying to refine this framework
168
508000
5000
trabalharam em tentar refinar essa grade
08:45
and apply it to the physics of the universe
169
513000
3000
e aplicá-la à física do universo
08:48
as was understood at the time, and, in detail, it didn't work.
170
516000
4000
como era entendido àquele tempo e em detalhe ela não funcionou.
08:52
In detail, for instance,
171
520000
1000
Em detalhe, para seu conhecimento,
08:53
they couldn't get the mass of the electron
172
521000
2000
eles não conseguiram que a massa do elétron
08:55
to work out correctly in this theory.
173
523000
2000
funcionasse corretamente nessa teoria.
08:57
So many people worked on it, but by the '40s, certainly by the '50s,
174
525000
5000
Então muitas pessoas trabalharam nisso, mas pelos anos 40, certamente pelos 50,
09:02
this strange but very compelling idea
175
530000
4000
essa idéia estranha, mas muito atraente,
09:06
of how to unify the laws of physics had gone away.
176
534000
3000
de como unificar as leis da física, se foi.
09:09
Until something wonderful happened in our age.
177
537000
4000
Até que algo admirável aconteceu em nossa época.
09:13
In our era, a new approach to unify the laws of physics
178
541000
4000
Em nossa era, uma nova tentativa para unificar as leis da física
09:17
is being pursued by physicists such as myself,
179
545000
2000
é perseguida por físicos como eu mesmo,
09:19
many others around the world,
180
547000
2000
muitos ao redor do mundo,
09:21
it's called superstring theory, as you were indicating.
181
549000
3000
é chamada Teoria das Supercordas, como vocês estavam esperando.
09:24
And the wonderful thing is that superstring theory
182
552000
4000
E a coisa adimirável é que a teoria das supercordas
09:28
has nothing to do at first sight with this idea of extra dimensions,
183
556000
4000
não tinha nada a ver a priori com essa idéia de dimensões extras,
09:32
but when we study superstring theory,
184
560000
3000
mas quando nos estudamos a teoria das supercordas,
09:35
we find that it resurrects the idea in a sparkling, new form.
185
563000
3000
nós percebemos que ela revive a idéia em uma forma nova e cintilante.
09:38
So, let me just tell you how that goes.
186
566000
2000
Então deixem-me apenas contar-lhes como ela é.
09:40
Superstring theory -- what is it?
187
568000
2000
Teoria das supercordas -- o que é isso?
09:42
Well, it's a theory that tries to answer the question:
188
570000
2000
Bem, é uma teoria que tenta responder a questão:
09:44
what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents
189
572000
5000
Qual são os constituintes básicos, fundamentais, indivisíveis, incortáveis
09:49
making up everything in the world around us?
190
577000
4000
fazendo tudo no mundo à nossa volta?
09:53
The idea is like this.
191
581000
2000
A idéia é assim:
09:55
So, imagine we look at a familiar object, just a candle in a holder,
192
583000
5000
Então nos imagine olhando a um objeto familiar, apenas uma vela em seu suporte,
10:00
and imagine that we want to figure out what it is made of.
193
588000
3000
e imagine que nos queremos visualizar do que isto é feito.
10:03
So we go on a journey deep inside the object and examine the constituents.
194
591000
4000
Então nós vamos a uma jornada profunda dentro do objeto e examinar seus constituintes.
10:07
So deep inside -- we all know, you go sufficiently far down, you have atoms.
195
595000
4000
Então lá no fundo -- nós todos sabemos se você for suficientemente dentro, você tem átomos.
10:11
We also all know that atoms are not the end of the story.
196
599000
3000
Nós também sabemos que os átomos não são o fim da história.
10:14
They have little electrons that swarm around a central nucleus
197
602000
4000
Eles têm pequenos elétrons que fazem um enxame em volta do núcleo central
10:18
with neutrons and protons.
198
606000
1000
com nêutrons e prótons.
10:19
Even the neutrons and protons have smaller particles inside of them known as quarks.
199
607000
5000
Mesmo os nêutrons e prótons tem partículas menores dentro deles conhecidas como quarks.
10:24
That is where conventional ideas stop.
200
612000
3000
Neste lugar as idéias convencionais param.
10:27
Here is the new idea of string theory.
201
615000
2000
Aqui está a nova idéia da teoria das cordas.
10:29
Deep inside any of these particles, there is something else.
202
617000
5000
Muito dentro de qualquer uma dessas partículas, há algo mais.
10:34
This something else is this dancing filament of energy.
203
622000
3000
Esse algo mais é esse filamento dançante de energia.
10:37
It looks like a vibrating string --
204
625000
2000
Ele se parece com uma corda vibrando;
10:39
that's where the idea, string theory comes from.
205
627000
2000
é daí que a idéia de teoria das cordas vem.
10:41
And just like the vibrating strings that you just saw in a cello
206
629000
3000
E exatamente como as cordas vibrantes que vocês acabaram de ver no
10:44
can vibrate in different patterns,
207
632000
2000
violoncelo (apresentação anterior) que podem vibrar em padrões diferentes,
10:46
these can also vibrate in different patterns.
208
634000
2000
estas também podem vibrar em diferentes padrões.
10:48
They don't produce different musical notes.
209
636000
2000
Elas não produzem notas musicais diferentes.
10:50
Rather, they produce the different particles making up the world around us.
210
638000
4000
Ao invés, elas produzem as diferentes partículas que fazem o mundo à nossa volta.
10:54
So if these ideas are correct,
211
642000
1000
Então, se essas idéias estão corretas;
10:55
this is what the ultra-microscopic landscape of the universe looks like.
212
643000
5000
isto é como a paisagem ultra-microscópica do universo deve parecer.
11:00
It's built up of a huge number
213
648000
2000
É construída por um enorme número
11:02
of these little tiny filaments of vibrating energy,
214
650000
4000
desses pequenos minúsculos filamentos de energia vibrante,
11:06
vibrating in different frequencies.
215
654000
2000
vibrando em frequências diferentes.
11:08
The different frequencies produce the different particles.
216
656000
3000
As frequências diferentes produzem as diferentes partículas;
11:11
The different particles are responsible
217
659000
3000
As diferentes partículas são responsáveis
11:14
for all the richness in the world around us.
218
662000
3000
por toda riqueza no mundo à nossa volta.
11:17
And there you see unification,
219
665000
2000
E aí você vê unificação,
11:19
because matter particles, electrons and quarks,
220
667000
3000
porque partículas de matéria, elétrons e quarks,
11:22
radiation particles, photons, gravitons, are all built up from one entity.
221
670000
6000
partículas de radiação, fótons, grávitons, são todos construídos de uma entidade.
11:28
So matter and the forces of nature all are put together
222
676000
4000
Então matéria e as forças da natureza são todas colocadas juntas
11:32
under the rubric of vibrating strings.
223
680000
2000
sob a rubrica de cordas vibrantes.
11:34
And that's what we mean by a unified theory.
224
682000
4000
E isso é o que entendemos por uma teoria unificada.
11:38
Now here is the catch.
225
686000
2000
Agora aqui está a pegada.
11:40
When you study the mathematics of string theory,
226
688000
3000
Quando você estuda a matemática da teoria das cordas,
11:43
you find that it doesn't work
227
691000
2000
você descobre que ela não funciona
11:45
in a universe that just has three dimensions of space.
228
693000
3000
em um universo que tenha apenas três dimensões de espaço.
11:48
It doesn't work in a universe with four dimensions of space, nor five, nor six.
229
696000
4000
Ela não funciona em um universo com quatro dimensões de espaço, nem cinco, nem seis.
11:52
Finally, you can study the equations, and show that it works
230
700000
4000
Finalmente, você pode estudar as equações, e mostrar que elas funcionam,
11:56
only in a universe that has 10 dimensions of space
231
704000
4000
apenas em um universo que tenha 10 dimensões de espaço.
12:00
and one dimension of time.
232
708000
2000
e uma dimensão de tempo.
12:02
It leads us right back to this idea of Kaluza and Klein --
233
710000
5000
Isso nos leva de volta à idéia de Kaluza e Klein --
12:07
that our world, when appropriately described,
234
715000
3000
que nosso mundo, quando descrito apropriadamente,
12:10
has more dimensions than the ones that we see.
235
718000
3000
tem mais dimensões além daquelas que podemos ver.
12:13
Now you might think about that and say, well,
236
721000
3000
Agora você pode pensar sobre e dizer, bem,
12:16
OK, you know, if you have extra dimensions, and they're really tightly curled up,
237
724000
3000
OK, você sabe, se você tem mais dimensões, e elas são realmente bem enroladas,
12:19
yeah, perhaps we won't see them, if they're small enough.
238
727000
4000
sim, talvez nós não as veremos se elas forem suficientemente pequenas.
12:23
But if there's a little tiny civilization of green people walking around down there,
239
731000
3000
Mas, se há uma pequena civilização de homenzinhos verdes andando lá,
12:26
and you make them small enough, and we won't see them either. That is true.
240
734000
5000
e você faz eles pequenos o suficiente que nós não poderemos vê-los também, isso é verdade.
12:31
One of the other predictions of string theory --
241
739000
3000
Uma das outras predições da teoria das cordas --
12:34
no, that's not one of the other predictions of string theory.
242
742000
3000
não, isso não é uma das predições da teoria das cordas.
12:37
(Laughter)
243
745000
1000
[risadas]
12:38
But it raises the question:
244
746000
2000
Mas, isso levanta a questão:
12:40
are we just trying to hide away these extra dimensions,
245
748000
2000
estamos nós apenas tentando esconder essas dimensões extras,
12:42
or do they tell us something about the world?
246
750000
3000
ou elas dizem algo sobre o mundo?
12:45
In the remaining time, I'd like to tell you two features of them.
247
753000
4000
E no tempo que me resta, eu gostaria de contar-lhes duas características delas.
12:49
First is, many of us believe that these extra dimensions
248
757000
4000
A primeira é, muitos de nós acreditam que essas dimensões extras
12:53
hold the answer to what perhaps is the deepest question
249
761000
4000
guardam a resposta para o que talvez seja a questão mais profunda
12:57
in theoretical physics, theoretical science.
250
765000
3000
na física teórica, ciência teórica.
13:00
And that question is this: when we look around the world,
251
768000
4000
E a questão é esta: quando nós olhamos o mundo à nossa volta,
13:04
as scientists have done for the last hundred years,
252
772000
2000
como cientistas têm feito pelos últimos 100 anos,
13:06
there appear to be about 20 numbers that really describe our universe.
253
774000
4000
parece haver mais ou menos 20 números que realmente descrevem o universo.
13:10
These are numbers like the mass of the particles,
254
778000
3000
São números como a massa das partículas,
13:13
like electrons and quarks, the strength of gravity,
255
781000
2000
como elétrons e quarks, a intensidade da gravidade,
13:15
the strength of the electromagnetic force --
256
783000
2000
a intensidade da força eletétromagnética --
13:17
a list of about 20 numbers
257
785000
2000
uma lista de mais ou menos 20 números
13:19
that have been measured with incredible precision,
258
787000
3000
que têm sido medidos com uma incrível precisão,
13:22
but nobody has an explanation
259
790000
2000
mas ninguém tem uma explicação
13:24
for why the numbers have the particular values that they do.
260
792000
4000
do porque os números têm esses particulares valores que ele têm.
13:28
Now, does string theory offer an answer?
261
796000
3000
Agora, oferece a teoria das cordas uma resposta?
13:31
Not yet.
262
799000
1000
Não ainda.
13:32
But we believe the answer for why those numbers have the values they do
263
800000
4000
Mas nós acreditamos que a resposta para o porquê desses números terem os valores que têm
13:36
may rely on the form of the extra dimensions.
264
804000
3000
pode estar na forma dessas dimensões extras.
13:39
And the wonderful thing is, if those numbers
265
807000
2000
E a coisa admirável é, se esses números
13:41
had any other values than the known ones,
266
809000
3000
tivessem quaisquer outros valores diferentes dos conhecidos,
13:44
the universe, as we know it, wouldn't exist.
267
812000
3000
o universo, como nós conhecemos, não existiria.
13:47
This is a deep question.
268
815000
1000
É uma questão profunda.
13:48
Why are those numbers so finely tuned
269
816000
2000
Por que esses números tão finamente sintonizados
13:50
to allow stars to shine and planets to form,
270
818000
2000
para permitir as estrelas brilharem e os planetas se formar,
13:52
when we recognize that if you fiddle with those numbers --
271
820000
3000
quando nós reconhecemos que, se você embaralhar esses números --
13:55
if I had 20 dials up here
272
823000
2000
se eu tivesse 20 marcações aqui
13:57
and I let you come up and fiddle with those numbers,
273
825000
2000
e deixasse você você vir e bagunçar esses números,
13:59
almost any fiddling makes the universe disappear.
274
827000
4000
a mínima bagunça faz o universo desaparecer.
14:03
So can we explain those 20 numbers?
275
831000
3000
Então, podemos nós explicar esses 20 números?
14:06
And string theory suggests that those 20 numbers
276
834000
2000
E a teoria das cordas sugere que esses 20 números
14:08
have to do with the extra dimensions.
277
836000
2000
têm a ver com dimensões extras.
14:10
Let me show you how.
278
838000
2000
Deixe-me mostrar-lhes como.
14:12
So when we talk about the extra dimensions in string theory,
279
840000
4000
Então quando nós falamos de dimensões extras na teoria das cordas,
14:16
it's not one extra dimension,
280
844000
2000
não é apenas uma dimensão extra,
14:18
as in the older ideas of Kaluza and Klein.
281
846000
4000
como nas velhas idéias de Kaluza e Klein.
14:22
This is what string theory says about the extra dimensions.
282
850000
3000
É isto que a teoria das cordas diz sobre dimensões extra.♫
14:25
They have a very rich, intertwined geometry.
283
853000
3000
Elas têm uma muito rica geometria entrelaçada.
14:28
This is an example of something known as a Calabi-Yau shape --
284
856000
4000
Esse é um exemplo de algo conhecido como forma Calabi-Yau --
14:32
name isn't all that important.
285
860000
2000
o nome não é de todo importante.
14:34
But, as you can see,
286
862000
2000
Mas como vocês podem ver,
14:36
the extra dimensions fold in on themselves
287
864000
3000
as dimensões extras dobram-se sobre si mesmas
14:39
and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.
288
867000
4000
e entrelaçam de uma forma muito interessante, uma estrutura interessante.
14:43
And the idea is that if this is what the extra dimensions look like,
289
871000
5000
E a idéia é que se é assim que as dimensões extras parecem,
14:48
then the microscopic landscape of our universe all around us
290
876000
4000
então o a paisagem microscópica de todo o universo à nossa volta
14:52
would look like this on the tiniest of scales.
291
880000
2000
deve parecer com isso nas escalas minúsculas.
14:54
When you swing your hand,
292
882000
1000
Quando você balança sua mão,
14:55
you'd be moving around these extra dimensions over and over again,
293
883000
3000
você estaria se movendo em torno dessas dimensões extras de novo e de novo,
14:58
but they're so small that we wouldn't know it.
294
886000
2000
mas elas são tão pequenas que nós não poderíamos saber.
15:00
So what is the physical implication, though, relevant to those 20 numbers?
295
888000
3000
Então qual é a explicação física, pois, relevante para esses 20 números.
15:03
Consider this. If you look at the instrument, a French horn,
296
891000
3000
Considerem isso. Se você olha para um instrumento, uma trompa,
15:06
notice that the vibrations of the airstreams
297
894000
3000
notem que as vibrações das correntes de ar
15:09
are affected by the shape of the instrument.
298
897000
2000
são afetadas pela forma do instrumento.
15:11
Now in string theory,
299
899000
2000
Agora na teoria das cordas,
15:13
all the numbers are reflections of the way strings can vibrate.
300
901000
3000
Todos os números são reflexões de como as cordas podem vibrar.
15:16
So just as those airstreams
301
904000
2000
Então exatamente como correntes de ar
15:18
are affected by the twists and turns in the instrument,
302
906000
3000
são afetadas pelas dobras e voltas no instrumento,
15:21
strings themselves will be affected
303
909000
2000
as cordas em si serão afetadas
15:23
by the vibrational patterns in the geometry within which they are moving.
304
911000
4000
pelos padrões vibracionais na geometria nas quais elas estão se movendo.
15:27
So let me bring some strings into the story.
305
915000
2000
Então deixe-me trazer algumas cordas à história.
15:29
And if you watch these little fellows vibrating around --
306
917000
3000
E se você assistir essas pequenas amigas vibrando por aí --
15:32
they'll be there in a second -- right there,
307
920000
2000
elas estarão aí em um segundo -- logo ali,
15:34
notice that they way they vibrate is affected
308
922000
2000
note que o modo como elas vibram é afetado
15:36
by the geometry of the extra dimensions.
309
924000
2000
pela geometria das dimensões extras.
15:38
So, if we knew exactly what the extra dimensions look like --
310
926000
3000
Então se nós soubéssemos exatamente como essas dimensões extras se parecem --
15:41
we don't yet, but if we did --
311
929000
2000
nós não sabemos ainda, mas se soubéssemos --
15:43
we should be able to calculate the allowed notes,
312
931000
3000
nós seríamos capazes de calcular as notas permitidas,
15:46
the allowed vibrational patterns.
313
934000
2000
os padrões vibratórios permitidos,
15:48
And if we could calculate the allowed vibrational patterns,
314
936000
3000
E se nós pudermos calcular os padrões vibratórios permitidos,
15:51
we should be able to calculate those 20 numbers.
315
939000
3000
nós devemos ser capazes de calcular esses 20 números.
15:54
And if the answer that we get from our calculations
316
942000
4000
E se a resposta que nós conseguirmos pelos cálculos
15:58
agrees with the values of those numbers
317
946000
2000
concordar com os valores desses números
16:00
that have been determined
318
948000
2000
que já foram determinados
16:02
through detailed and precise experimentation,
319
950000
3000
através de experimentação detalhada e precisa,
16:05
this in many ways would be the first fundamental explanation
320
953000
5000
isto de várias maneiras poderia ser a primeira explicação fundamental
16:10
for why the structure of the universe is the way it is.
321
958000
5000
para o porquê de a estrutura do universo ser como é.
16:15
Now, the second issue that I want to finish up with is:
322
963000
3000
Agora, o segundo problema com o qual eu desejo acabar é:
16:18
how might we test for these extra dimensions more directly?
323
966000
5000
Como podemos testar essas dimensões extras mais diretamente?
16:23
Is this just an interesting mathematical structure
324
971000
3000
É apenas uma estrutura matemática interessante
16:26
that might be able to explain
325
974000
2000
que pode ser capaz de explicar
16:28
some previously unexplained features of the world,
326
976000
5000
algumas características inexplicadas do mundo,
16:33
or can we actually test for these extra dimensions?
327
981000
3000
ou podemos nós realmente testar essas dimensões extras?
16:36
And we think -- and this is, I think, very exciting --
328
984000
2000
E nós pensamos -- isto é, eu penso, muito entusiasmado --
16:38
that in the next five years or so we may be able to test
329
986000
4000
que nos próximos cinco anos ou mais nós sejamos capazes de testar
16:42
for the existence of these extra dimensions.
330
990000
3000
a existência dessas dimensões extras.
16:45
Here's how it goes. In CERN, Geneva, Switzerland,
331
993000
4000
O negócio é o seguinte. No CERN, Genebra, Suíça,
16:49
a machine is being built called the Large Hadron Collider.
332
997000
4000
uma máquina está sendo construída chamada o Grande Colisor de Hádrons (LHC).
16:53
It's a machine that will send particles around a tunnel,
333
1001000
3000
É uma máquina que vai mandar partículas às voltas em um túnel,
16:56
opposite directions, near the speed of light.
334
1004000
2000
em sentidos opostos, próximas à velocidade da luz.
16:58
Every so often those particles will be aimed at each other,
335
1006000
4000
Frequentemente essas partículas serão miradas uma à outra,
17:02
so there's a head-on collision.
336
1010000
2000
de maneira que haja uma colisão frontal.
17:04
The hope is that if the collision has enough energy,
337
1012000
4000
A esperança é que se a colisão tiver energia suficiente,
17:08
it may eject some of the debris from the collision
338
1016000
3000
isso talvez expulse alguns dos escombros da colisão
17:11
from our dimensions, forcing it to enter into the other dimensions.
339
1019000
5000
de nossa dimensão, forçando-os a entrar nas outras dimensões.
17:16
How would we know it?
340
1024000
2000
Como nós saberemos isso?
17:18
Well, we'll measure the amount of energy after the collision,
341
1026000
3000
Bem, nós vamos medir a quantidade de energia após a colisão,
17:21
compare it to the amount of energy before,
342
1029000
2000
comparar com a quantidade de energia anterior,
17:23
and if there's less energy after the collision than before,
343
1031000
4000
e se tiver menos energia depois da colisão que antes,
17:27
this will be evidence that the energy has drifted away.
344
1035000
2000
isso será evidência de que a energia desgarrou-se.
17:29
And if it drifts away in the right pattern that we can calculate,
345
1037000
3000
E se desgarrou no padrão correto que nós possamos calcular,
17:32
this will be evidence that the extra dimensions are there.
346
1040000
3000
isso será evidência de que dimensões extras estão lá.
17:35
Let me show you that idea visually.
347
1043000
2000
Deixem-me mostrar-lhes essa idéia visualmente.
17:37
So, imagine we have a certain kind of particle called a graviton --
348
1045000
3000
Então imagine que eu tenho um certo tipo de partícula chamada gráviton --
17:40
that's the kind of debris we expect to be ejected out,
349
1048000
4000
é um tipo de escombro que nós esperamos ser expelido
17:44
if the extra dimensions are real.
350
1052000
2000
se as dimensões extras forem reais.
17:46
But here's how the experiment will go.
351
1054000
1000
Mas é assim que o experimento será.
17:47
You take these particles. You slam them together.
352
1055000
3000
Você pega essas partículas. Você as bate uma à outra.
17:50
You slam them together, and if we are right,
353
1058000
2000
Você as bate uma à outra, e se nós estivermos certos,
17:52
some of the energy of that collision
354
1060000
2000
parte da energia da colisão
17:54
will go into debris that flies off into these extra dimensions.
355
1062000
4000
vai em escombros que voam para dentro dessas dimensões extras.
17:58
So this is the kind of experiment
356
1066000
2000
Então esse é o tipo de experimento
18:00
that we'll be looking at in the next five, seven to 10 years or so.
357
1068000
4000
que nós estaremos vendo nos próximos cinco, sete a 10 anos ou mais.
18:04
And if this experiment bears fruit,
358
1072000
3000
E se esse experimento der frutos,
18:07
if we see that kind of particle ejected
359
1075000
3000
se nós vermos esse tipo de partícula expelida
18:10
by noticing that there's less energy in our dimensions
360
1078000
3000
por notar que há menos energia em nossas dimensões
18:13
than when we began,
361
1081000
2000
que quando começamos,
18:15
this will show that the extra dimensions are real.
362
1083000
3000
isso irá mostrar que essas dimensões extras são reais.
18:18
And to me this is a really remarkable story,
363
1086000
3000
E para mim isso é uma história realmente notável,
18:21
and a remarkable opportunity. Going back to Newton with absolute space --
364
1089000
4000
e uma oportunidade notável. Voltando a Newton, com o espaço absoluto --
18:25
didn't provide anything but an arena, a stage
365
1093000
2000
não forneceu nada além de uma arena, um palco
18:27
in which the events of the universe take place.
366
1095000
2000
nos quais os eventos do universo tomavam lugar.
18:29
Einstein comes along and says,
367
1097000
2000
Einstein vem e diz,
18:31
well, space and time can warp and curve -- that's what gravity is.
368
1099000
3000
bem, espaço e tempo podem deformar-se e curvar-se, isso é a gravidade.
18:34
And now string theory comes along and says,
369
1102000
4000
E agora a teoria das cordas vem e diz,
18:38
yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,
370
1106000
3000
sim, gravidade, mecânica quântica, eletromagnetismo --
18:41
all together in one package,
371
1109000
2000
todos juntos em um pacote,
18:43
but only if the universe has more dimensions than the ones that we see.
372
1111000
4000
mas apenas se o universo possuir mais dimensões além daquelas que podemos ver.
18:47
And this is an experiment that may test for them in our lifetime.
373
1115000
5000
E esse é um experimento que pode testá-las enquanto ainda vivemos.
18:52
Amazing possibility.
374
1120000
2000
Uma possibilidade estonteante.
18:54
Thank you very much.
375
1122000
2000
Muito obrigado!
18:56
(Applause)
376
1124000
7000
[aplausos]
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