Per caso, qui c'è qualcuno interessato alle altre dimensioni?
(Applausi)
Bene.
Beh, grazie a tutti per il vostro tempo... ed il vostro spazio.
(Risate)
Bene, mi fa piacere che l'abbiate capita.
Ok.
Immaginate un mondo i cui abitanti vivono e muoiono
credendo solo nell'esistenza di due dimensioni spaziali.
Un piano.
Questi Bidimensionali vedranno delle cose decisamente strane;
cose impossibili da spiegare all'interno dei limiti della loro geometria.
Per esempio, immaginate che un giorno, alcuni scienziati Bidimensionali osservino questo:
una serie di luci colorate che sembrano apparire a caso
in zone diverse lungo l'orizzonte.
Pur mettendocela tutta per capire queste luci,
non saranno mai in grado di formulare una teoria che le spieghi.
Alcuni degli scienziati più intelligenti
potrebbero escogitare un modo per descrivere probabilisticamente i flash.
Per esempio, per ogni 4 secondi,
c'è l'11 per cento di probabilità che lungo la linea si verifichi un flash rosso.
Ma nessun Bidimensionale sarà in grado di determinare esattamente quando
o dove si potrà vedere il flash rosso successivo.
Conseguentemente, cominciano a pensare
che il mondo contenga un senso di indeterminazione,
che il motivo per cui queste luci non si possono spiegare
è che, a livello di base, la natura non ha senso.
Hanno ragione? Il fatto che essi siano obbligati
a descrivere queste luci in modo probabilistico
significa veramente che il mondo è indeterministico?
La lezione che possiamo imparare dalla Terra Bidimensionale
è che quando consideriamo solo una parte dell'intera geometria della natura,
eventi deterministici possono apparire, in realtà, indeterministici.
Tuttavia, quando ampliamo il nostro campo visivo
e riusciamo ad accedere alla geometria completa del sistema,
l'indeterminazione scompare.
Come potete vedere, ora possiamo determinare esattamente quando e dove
si potrà vedere la luce rossa successiva lungo questa linea.
Stasera siamo qui
per considerare la possibilità che noi siamo come i Bidimensionali.
Perché, a quanto pare, il nostro mondo è pieno di misteri
che sembrano scontrarsi con le supposizioni geometriche che abbiamo fatto.
Misteri come la distorsione dello spazio-tempo, i buchi neri, l'Effetto Tunnel,
le costanti della natura, la materia oscura, l'energia oscura, etc.
La lista è abbastanza lunga.
Come rispondiamo a questi misteri?
Beh, abbiamo due possibilità:
possiamo aggrapparci alle nostre supposizioni precedenti,
ed inventare nuove equazioni che in qualche modo esistono al di fuori dello spazio metrico,
come vago tentativo per spiegare quello che succede,
oppure possiamo compiere un passo più coraggioso, buttare via le nostre vecchie supposizioni,
e costruire un nuovo piano per la realtà.
Uno che contenga già questi fenomeni.
È ora di compiere quel passo.
Perché siamo nella stessa situazione dei Bidimensionali.
La natura probabilistica della meccanica quantistica
porta i nostri scienziati a credere che,
in fondo, il nostro mondo sia indeterminante.
Che più osserviamo, più scopriremo
che la natura non ha senso.
Hmm...
Forse tutti questi misteri in realtà ci stanno dicendo
che c'è qualcos'altro.
Che la natura ha una geometria più ricca di quello che abbiamo pensato.
Forse i fenomeni misteriosi nel nostro mondo
potrebbero essere spiegati da una geometria più complessa,
con più dimensioni.
Ciò vorrebbe dire che siamo incastrati nella nostra versione della Terra Bidimensionale.
E se così fosse, come possiamo uscirne fuori?
Almeno concettualmente?
Beh, il primo passo è assicurarsi di sapere esattamente cosa sia una dimensione.
Una buona domanda di partenza sarebbe:
Cos'è che rende x, y, e z delle dimensioni spaziali?
La risposta è che un cambiamento di posizione in una dimensione
non implica un cambiamento di posizione in un'altra dimensione.
Le dimensioni sono descrittori indipendenti di posizione.
Quindi, z è una dimensione perché un oggetto può essere fermo in x e y
mentre si muove in z.
Quindi, supporre che vi siano altre dimensioni spaziali
è come dire che è possibile che un oggetto
sia fermo in x, y, e z,
ma che si muova in qualche altro senso spaziale.
Ma dove potrebbero essere queste altre dimensioni?
Per risolvere questo mistero, dobbiamo compiere una modifica alle basi
delle nostre supposizioni geometriche riguardo lo spazio.
Dobbiamo presupporre che lo spazio sia letteralmente e fisicamente quantizzato,
che sia composto da pezzi interagenti.
Se lo spazio è quantizzato,
allora non può essere diviso infinitamente in incrementi sempre più piccoli.
Una volta raggiunta una misura base,
non possiamo andare oltre
e parlare ancora di distanze nello spazio.
Consideriamo un'analogia:
immaginiamo di avere un pezzo di oro puro
da tagliare a metà di volta in volta.
Possiamo farci due domande:
Quante volte possiamo tagliare a metà quello che abbiamo?
e: quante volte possiamo tagliare a metà quello che abbiamo e continuare ad ottenere oro?
Sono due domande completamente diverse,
perché una volta raggiunto un atomo di oro,
non possiamo andare oltre
senza trascendere la definizione di oro.
Se lo spazio è quantizzato, vale lo stesso principio.
Non possiamo parlare di distanze nello spazio
che siano inferiori all'unità base dello spazio,
per lo stesso motivo per cui non possiamo parlare di quantità di oro
inferiori ad un atomo di oro.
Quantizzare lo spazio ci porta ad un nuovo disegno geometrico.
Come questo,
in cui l'insieme di questi pezzi, questi Quanti,
si uniscono per costituire la struttura di x, y e z.
Questa è una geometria ad 11 dimensioni.
Se riuscite a vedere questo, allora avete già capito. Non vi risulterà difficile.
Dobbiamo solo dare un senso a quello che sta accadendo.
Osservate come esistono tre tipi distinti di volumi
e come tutti i volumi sono tridimensionali.
La distanza tra due punti qualsiasi nello spazio diventa uguale al numeri di Quanti
che si trovano istantaneamente tra loro.
Il volume all'interno di ogni Quanto è interspaziale,
ed il volume nel quale si spostano i Quanti è superspaziale.
Osservate come l'avere informazioni perfette riguardo le posizioni di x, y e z
ci permette solamente di identificare un singolo Quanto dello spazio.
Osservate inoltre che ora è possibile per un oggetto
spostarsi in modo interspaziale o superspaziale
senza cambiare in alcun modo la posizione della sua x, y e z.
Questo significa che un oggetto può spostarsi
in nove modi indipendenti.
Questo ci dà nove dimensioni spaziali.
Tre dimensioni del volume x, y e z, Tre dimensioni del volume superspaziale,
e tre dimensioni del volume interspaziale.
Poi abbiamo il tempo, che può essere definito come
l'intero numero di risonanze riscontrabili in ogni Quanto.
Ed il super-tempo ci permette di descrivere il loro moto attraverso il super-spazio.
Ok, so che è complicato, purtroppo devo andare veloce
perché ci sono un sacco di dettagli che possiamo analizzare.
Ma c'è un vantaggio significativo nell'essere in grado di descrivere lo spazio
come un mezzo che possiede densità, distorsioni ed increspature.
Per esempio, ora possiamo descrivere la curvatura spazio-tempo di Einstein
senza ridurre dimensionalmente il disegno.
La curvatura è il cambiamento nella densità di questi Quanti spaziali.
Più i Quanti diventano densi, meno sono in grado di risuonare liberamente,
quindi il tempo è minore.
E nelle aree di massima densità,
in cui i Quanti sono completamente uniti,
come nei buchi neri, non c'è esperienza del tempo.
La gravità è semplicemente il risultato di un oggetto che viaggia direttamente
attraverso lo spazio curvo.
Passare attraverso lo spazio x, y, z
significa che sia il vostro lato sinistro che quello destro
percorrono la stessa distanza, interagiscono con lo stesso numero di Quanti.
Quindi, quando nello spazio si ha un gradiente di densità,
il percorso dritto è quello che fornisce un'esperienza spaziale uguale
per tutte le parti dell'oggetto in movimento.
Ok, questo è veramente importante.
Se avete mai osservato un grafico della curvatura di Einstein,
la curvatura dello spazio-tempo,
forse non avete notato che una delle dimensioni non aveva nome.
SI supponeva di prendere un piano del nostro mondo
ed ogni volta che in quel piano vi era massa, l'allungavamo;
e se c'era più massa, l'allungavamo di più,
per mostrare quanta curvatura ci fosse.
Ma qual è la direzione dell'allungamento?
Abbiamo eliminato la dimensione z.
La ignoriamo ogni volta nei nostri manuali.
Qui, non abbiamo dovuto eliminare la dimensione z.
Abbiamo potuto mostrare la curvatura al completo.
E questo è veramente importante.
Altri misteri che emergono da questa mappa,
come l'Effetto Tunnel -
ricordate i nostri Bidimensionali? -
Beh, vedranno apparire una luce rossa da qualche parte all'orizzonte
e poi scomparirà, e per quello che ne sanno,
è scomparsa dall'universo.
Ma se una luce rossa compare di nuovo in un'altra parte della linea,
potrebbero chiamarla Effetto Tunnel.
Succede la stessa cosa quando osserviamo un elettrone,
che scompare dal tessuto dello spazio
e ricompare da qualche altra parte, che può essere
oltre il limite al di là del quale non sarebbe potuto andare.
Ok? Ora potete usare questa immagine? Per risolvere quel mistero?
Riuscite a vedere come i misteri del nostro mondo possono trasformarsi in aspetti eleganti
del nostro nuovo disegno geometrico?
Tutto ciò che dobbiamo fare per dare un senso a quei misteri
è cambiare i nostri presupposti geometrici, quantizzare lo spazio.
Ok, questa immagine ha qualcosa da dire anche
riguardo l'origine delle costanti della natura,
come la velocità della luce, la costante di Planck, la costante gravitazionale, e via dicendo.
Poiché tutte le unità di espressione, Newton, Joule, Pascal, etc.,
possono essere ridotte a cinque combinazioni
di lunghezza, massa, tempo, ampere e temperatura,
quantizzare il tessuto dello spazio
significa che quelle cinque espressioni devono anche avere unità quantizzate.
Quindi, questo ci dà cinque numeri che scaturiscono dalla nostra mappa geometrica.
Conseguenze naturali della nostra mappa, con singole unità.
Ci sono due altri numeri nella nostra mappa.
Numeri che riflettono i limiti della curvatura.
Il Pi greco può essere usato per rappresentare lo stato minimo della curvatura,
o curvatura zero, mentre un numero che noi chiamiamo zhe
può essere usato per rappresentare lo stato massimo di curvatura.
Il motivo per cui ora abbiamo un massimo è perché abbiamo quantizzato lo spazio.
Non possiamo continuare all'infinito.
Cosa possono fare per noi questi numeri?
Beh, questa lunga lista rappresenta le costanti della natura,
e se osservate, nonostante stiano scorrendo velocemente,
sono tutte costituite da cinque numeri
provenienti dalla nostra geometria, e da i due numeri
provenienti dai limiti della curvatura.
Tra l'altro, è un fatto veramente importante, almeno per me.
Questo significa che le costanti della natura
provengono dalla geometria dello spazio;
sono conseguenze necessarie del modello.
Ok. Questo è molto divertente perché si possono trarre talmente tante conclusioni
che è difficile fare previsioni precise.
Ma questa nuova mappa
ci permette di spiegare la gravità.
in un modo totalmente concettuale,
l'intera soluzione ti si forma nella mente,
buchi neri, Effetto Tunnel, le costanti della natura,
ed in caso nessuna di quelle cose abbia attirato la vostra attenzione,
o nel caso non ne abbiate mai sentito parlare prima,
avrete sicuramente sentito almeno della materia oscura e dell'energia oscura.
Anch'esse sono conseguenze geometriche.
La materia oscura, quando osserviamo galassie distanti,
e le stelle che orbitano attorno a quelle galassie,
le stelle lungo i bordi si muovono troppo velocemente,
sembrano avere della gravità supplementare.
Come possiamo spiegarcelo? Beh, non possiamo, quindi diciamo che
ci deve essere qualche altra materia che crea più gravità,
producendo quegli effetti. Ma la materia non la vediamo.
Quindi la chiamiamo materia oscura. E la definiamo come qualcosa che non possiamo vedere!
E va bene, è un buon passo, è un buon inizio,
ma nel nostro modello non abbiamo dovuto compiere quel salto nel vuoto.
Abbiamo compiuto un salto, abbiamo detto che lo spazio è quantizzato,
ma tutto il resto è scaturito da quello.
Qui stiamo dicendo che lo spazio è composto da parti basilari,
così come crediamo che l'aria sia composta da molecole.
Se questo è vero, allora un prerequisito automatico è che
si possono avere cambiamenti di densità, questo è l'origine della gravità,
ma si dovrebbero anche avere cambiamenti di fase.
E cosa sollecita un cambiamento di fase?
Beh, la temperatura.
Quando qualcosa diventa abbastanza freddo, la sua disposizione geometrica cambierà,
e cambierà fase.
Un cambio di densità qui, nelle regioni più esterne delle galassie,
darà origine ad un campo gravitazionale,
perché i campi gravitazionali sono proprio questo,
sono cambiamenti di densità.
Ok?
Siamo andati velocissimi.
Ed ora passiamo alla materia oscura, in 15 secondi.
Quando osserviamo il cosmo, vediamo che la luce distante
si sposta verso il rosso, ok?
Che perde parte della sua energia nel viaggiare verso di noi
per miliardi di anni.
Come possiamo spiegare quello spostamento verso il rosso?
Beh, al momento diciamo che vuol dire che l'universo si sta espandendo. Ok?
Tutte le nostre idee per cui l'universo si sta espandendo vengono da questo,
dalle misurazioni dei cambiamenti dello spostamento verso il rosso,
da questa distanza a questa distanza, a quella distanza.
Ok? E ne misuriamo l'espansione allo stesso modo.
Ma c'è un altro modo per spiegare lo spostamento verso il rosso.
Così come ci sarebbe un altro modo per spiegare come, se avessi un diapason
accordato in Do,
ed entrassi in un tunnel e voi sentiste... un Si.
Certo, potreste dire che è perché mi sto allontanando da voi all'interno del tunnel,
ma potrebbe anche essere per via della pressione dell'atmosfera
che diminuisce mentre il suono viaggia verso le vostre orecchie.
Qui, potrebbe sembrare abbastanza improbabile
perché la pressione atmosferica non diminuisce velocemente,
ma quando si parla di luce che viaggia attraverso lo spazio per miliardi di anni,
abbiamo solo bisogno dei Quanti
per avere una piccola quantità di non-elasticità e lo spostamento verso il rosso è imminente.
Bene, ci sarebbe ancora molto da dire al riguardo,
e se siete interessati, date pure un'occhiata a questo sito
e date tutti i feedback che potete.
Il tempo sta per terminare, quindi lasciatemi solo dire che questa mappa ci dà uno strumento mentale,
uno strumento che può espandere la portata della nostra immaginazione,
e, forse, dare nuova linfa al romanticismo della ricerca di Einsten.
Grazie.
(Applausi)