Před několika měsíci byla Nobelova cena za fyziku udělena dvěma týmům astronomů za objev, který byl oslavován jako jeden z nejdůležitějších astronomických pozorování vůbec. A dnes, po krátkém popisu toho, co objevili, vám povím o velice kontroverzním schématu vysvětlujícím jejich objev, jmenovitě tu možnost, že daleko mimo Zemi, Mléčnou dráhu a jiné vzdálené galaxie, náš vesmír nemusí být tím jediným vesmírem, ale je naopak částí rozsáhlého komplexu vesmírů, který nazýváme multivesmír.
A few months ago the Nobel Prize in physics was awarded to two teams of astronomers for a discovery that has been hailed as one of the most important astronomical observations ever. And today, after briefly describing what they found, I'm going to tell you about a highly controversial framework for explaining their discovery, namely the possibility that way beyond the Earth, the Milky Way and other distant galaxies, we may find that our universe is not the only universe, but is instead part of a vast complex of universes that we call the multiverse.
Myšlenka multivesmíru je zvláštní. Chci říct, většina z nás byla vychována v duchu toho, že slovo "vesmír" znamená všechno. A prozíravě říkám většina z nás, protože má čtyřletá dcera mě poslouchá mluvit o těchto myšlenkách od chvíle, kdy se narodila. A loni, drže ji v nářuči, jsem jí řekl: "Sofie, ve vesmíru neexistuje nic, co bych miloval víc než tebe." A ona se na mě podívala a řekla: "Tati, ve vesmíru nebo multivesmíru?" (Smích)
Now the idea of a multiverse is a strange one. I mean, most of us were raised to believe that the word "universe" means everything. And I say most of us with forethought, as my four-year-old daughter has heard me speak of these ideas since she was born. And last year I was holding her and I said, "Sophia, I love you more than anything in the universe." And she turned to me and said, "Daddy, universe or multiverse?" (Laughter)
Ovšem pominu-li takto neobvyklou výchovu, je zvláštní představit si jiné reality oddělené od té naší, většinou s fundamentálně odlišnými vlastnostmi, které by po právu mohly být nazývány samostatnými vesmíry . A přece, ač je tato myšlenka jistě spekulativní, dal jsem si za cíl přesvědčit vás, že je zde důvod, abychom ji brali vážně, protože prostě může být správná. Povím vám příběh multivesmíru ve třech částech. V první části vám popíši výsledky oceněné Nobelovou cenou a zdůrazním hlubokou záhadu, kterou tyto výsledky odkryly. V druhé části vám nabídnu řešení této záhady. Toto řešení je založeno na přístupu zvaném teorie strun, a to je ta část, kde myšlenka multivesmíru bude hrát hlavní roli. Nakonec ve třetí části vás seznámím s kosmologickou teorií nazývanou inflace, která propojí všechny části příběhu dohromady.
But barring such an anomalous upbringing, it is strange to imagine other realms separate from ours, most with fundamentally different features, that would rightly be called universes of their own. And yet, speculative though the idea surely is, I aim to convince you that there's reason for taking it seriously, as it just might be right. I'm going to tell the story of the multiverse in three parts. In part one, I'm going to describe those Nobel Prize-winning results and to highlight a profound mystery which those results revealed. In part two, I'll offer a solution to that mystery. It's based on an approach called string theory, and that's where the idea of the multiverse will come into the story. Finally, in part three, I'm going to describe a cosmological theory called inflation, which will pull all the pieces of the story together.
Dobře, část první začíná v roce 1929, kdy si významný astronom Edwin Hubble uvědomil, že vzdálené galaxie se od nás vzdalují a prokázal, že vesmír samotný se natahuje, že se rozpíná. Tedy, to bylo revoluční. Převládající názor byl totiž ten, že ve velkém měřítku je vesmír statický. Ale i přesto zde byla jedna věc, kterou si byli všichni jistí: Rozpínání se musí zpomalovat. Stejně, jako gravitační přitažlivost Země zpomaluje stoupání jablka hozeného vzhůru, tak gravitační působení každé galaxie na všechny ostatní musí zpomalovat expanzi vesmíru.
Okay, part one starts back in 1929 when the great astronomer Edwin Hubble realized that the distant galaxies were all rushing away from us, establishing that space itself is stretching, it's expanding. Now this was revolutionary. The prevailing wisdom was that on the largest of scales the universe was static. But even so, there was one thing that everyone was certain of: The expansion must be slowing down. That, much as the gravitational pull of the Earth slows the ascent of an apple tossed upward, the gravitational pull of each galaxy on every other must be slowing the expansion of space.
Nyní se přesuňme do 90. let 20. století, kdy se tyto dva týmy astronomů, které jsem zmiňoval v úvodu, nechaly inspirovat těmito argumenty a změřily míru, jíž expanze vesmíru zpomaluje. A to provedly důkladnými pozorováními mnoha vzdálených galaxií, která jim dovolila zmapovat, jak se míra rozpínání mění s časem. Zde přichází překvapení: Zjistili, že expanze se nezpomaluje. Namísto toho zjistili, že se zrychluje, probíhá rychleji a rychleji. Je to jako když vyhodíte jablko vzhůru a to stoupá stále rychleji a rychleji. Kdybyste viděli takto se chovat jablko, rádi byste věděli, čím to je. Co jej postrkává?
Now let's fast-forward to the 1990s when those two teams of astronomers I mentioned at the outset were inspired by this reasoning to measure the rate at which the expansion has been slowing. And they did this by painstaking observations of numerous distant galaxies, allowing them to chart how the expansion rate has changed over time. Here's the surprise: They found that the expansion is not slowing down. Instead they found that it's speeding up, going faster and faster. That's like tossing an apple upward and it goes up faster and faster. Now if you saw an apple do that, you'd want to know why. What's pushing on it?
Tak jako tak jsou výsledky astronomů jistě hodny Nobelovy ceny, ale oni si položili podobnou otázku. Jaká síla pohání všechny galaxie odhánějíc je pryč od ostatních navždy se zvyšující rychlostí? Neslibnější odpověď přichází ze staré Einsteinovy myšlenky. Jak víte, všichni jsme zvyklí na to, že gravitace je silou, která způsobuje jedinou věc, přitahuje tělesa k sobě. Ale v Einsteinově teorii gravitace -- v jeho Obecné teorii relativity -- gravitace může také odpuzovat věci od sebe.
Similarly, the astronomers' results are surely well-deserving of the Nobel Prize, but they raised an analogous question. What force is driving all galaxies to rush away from every other at an ever-quickening speed? Well the most promising answer comes from an old idea of Einstein's. You see, we are all used to gravity being a force that does one thing, pulls objects together. But in Einstein's theory of gravity, his general theory of relativity, gravity can also push things apart.
Jak? Podle Eisteinovy matematiky, pokud je prostor jednotně naplněn neviditelnou energií, něčím jako jednotnou neviditelnou mlhou, pak gravitace generovaná touto mlhou bude odpuzující, odpuzující gravitací, což je přesně to, co potřebujeme k vysvětlení oněch pozorování. Protože odpudivá gravitace neviditelné energie v kosmu -- kterou nyní nazýváme temná energie, ale zde jsem ji udělal kouřově bílou, abyste ji viděli -- její odpudivá gravitace by způsobila, že by každá galaxie tlačila na všechny ostatní, nutíc expanzi zrychlovat, nikoli zpomalovat. A toto vysvětlení představuje obrovský pokrok.
How? Well according to Einstein's math, if space is uniformly filled with an invisible energy, sort of like a uniform, invisible mist, then the gravity generated by that mist would be repulsive, repulsive gravity, which is just what we need to explain the observations. Because the repulsive gravity of an invisible energy in space -- we now call it dark energy, but I've made it smokey white here so you can see it -- its repulsive gravity would cause each galaxy to push against every other, driving expansion to speed up, not slow down. And this explanation represents great progress.
Ale slíbil jsem vám záhadu zde v první části. Tady je. Když astronomové zjistili, kolik této temné energie musí naplňovat vesmír, aby způsobila zrychlování kosmu, podívejte se, co objevili. Toto číslo je malé. Vyjádřeno v relevantních jednotkách, je úžasně malinké. A záhadou je, jak vysvětlit toto podivné číslo. Chceme, aby toto číslo vyplynulo z fyzikálních zákonů, ale dosud nikdo nenašel způsob, jak toho dosáhnout.
But I promised you a mystery here in part one. Here it is. When the astronomers worked out how much of this dark energy must be infusing space to account for the cosmic speed up, look at what they found. This number is small. Expressed in the relevant unit, it is spectacularly small. And the mystery is to explain this peculiar number. We want this number to emerge from the laws of physics, but so far no one has found a way to do that.
Nyní se můžete ptát, jestli by vás to mělo vůbec zajímat. Možná, že zdůvodnění tohoto čísla je pouze technickou záležitostí, technickou drobností zajímavou pro experty, ale nedůležité pro kohokoli jiného. Ono se jistě jedná o technický detail, ale na některých detailech skutečně záleží. Některé detaily poskytují možnost nahlédnout do neprozkoumaných koutů reality, a tohle zvláštní číslo může být přesně tím případem, protože jediný přístup, který dosud udělal pokrok k jeho vysvětlení, vyvolává možnost existence jiných vesmírů -- myšlenka, která přirozeně vyplývá z teorie strun, která mě přivádí k části druhé: k teorii strun.
Now you might wonder, should you care? Maybe explaining this number is just a technical issue, a technical detail of interest to experts, but of no relevance to anybody else. Well it surely is a technical detail, but some details really matter. Some details provide windows into uncharted realms of reality, and this peculiar number may be doing just that, as the only approach that's so far made headway to explain it invokes the possibility of other universes -- an idea that naturally emerges from string theory, which takes me to part two: string theory.
Takže podržme myšlenku temné energie na pozadí naší mysli a já vám zatím povím tři klíčové věci ohledně teorie strun. Zaprvé, o co se jedná? Jedná se o přístup, jak zrealizovat Einsteinův sen sjednocující fyzikální teorie, jediné všezahrnující schéma, které by bylo schopno popsat všechny přítomné síly ve vesmíru. A ústřední myšlenka teorie strun je docela přímočará. Říká, že pokud prozkoumáte jakýkoliv kousek hmoty, pak nejprve najdete molekuly a následně najdete atomy a subatomární částice. Tato teorie ale říká, že pokud byste mohli zkoumat hlouběji, mnohem hlouběji, než nám současné technologie umožňují, nalezli byste uvnitř těchto částic ještě něco dalšího -- droboulinká vlákna energie, droboulinké vibrující struny. A stejně jako struny na houslích, i ony mohou vibrovat v různých konfiguracích, představujíce různé hudební noty. Když tyto malé fundamentální struny vibrují v různých konfiguracích, představují různé druhy částic -- takže elektrony, kvarky, neutrina, fotony a všechny ostatní částice mohou být sjednoceny do jediného schématu, jakoby všechny pocházely z vibrujících strun. Je to působivý koncept, něco jako kosmická symfonie, kde všechno bohatství, které vidíme ve světě kolem nás, sestává z hudby, kterou tyto drobounké struny dovedou hrát.
So hold the mystery of the dark energy in the back of your mind as I now go on to tell you three key things about string theory. First off, what is it? Well it's an approach to realize Einstein's dream of a unified theory of physics, a single overarching framework that would be able to describe all the forces at work in the universe. And the central idea of string theory is quite straightforward. It says that if you examine any piece of matter ever more finely, at first you'll find molecules and then you'll find atoms and subatomic particles. But the theory says that if you could probe smaller, much smaller than we can with existing technology, you'd find something else inside these particles -- a little tiny vibrating filament of energy, a little tiny vibrating string. And just like the strings on a violin, they can vibrate in different patterns producing different musical notes. These little fundamental strings, when they vibrate in different patterns, they produce different kinds of particles -- so electrons, quarks, neutrinos, photons, all other particles would be united into a single framework, as they would all arise from vibrating strings. It's a compelling picture, a kind of cosmic symphony, where all the richness that we see in the world around us emerges from the music that these little, tiny strings can play.
Ale je zde daň za toto elegantní sjednocení, protože léta výzkumu ukázala, že matematika teorie strun tak docela nefunguje. Má své vnitřní nesrovnalosti, dokud nepřipustíme něco zcela neobvyklého -- dodatečné dimenze prostoru. Všichni známe obvyklé tři prostorové dimenze. A za ty považujeme výšku, šířku a hloubku. Teorie strun ale říká, že v neuvěřitelně malých měřítcích můžeme nalézt další dimenze namačkané do rozměrů tak malých, že jsme je ještě nedokázali detekovat. Ale i přesto, že jsou tyto dimenze skryty, měly by dopad na věci, které již můžeme pozorovat, protože tvar dalších dimenzí určuje, jak mohou tyto struny vibrovat. A v teorii strun vibrace určuje vše. Takže hmotnosti částic, velikosti sil -- a co je nejdůležitější -- množství temné energie by byly určeny tvarem těchto dalších dimenzí. Takže kdybychom znali tvar těchto dalších dimenzí, měli bychom být schopni spočítat tyto vlastnosti, spočítat množství temné energie.
But there's a cost to this elegant unification, because years of research have shown that the math of string theory doesn't quite work. It has internal inconsistencies, unless we allow for something wholly unfamiliar -- extra dimensions of space. That is, we all know about the usual three dimensions of space. And you can think about those as height, width and depth. But string theory says that, on fantastically small scales, there are additional dimensions crumpled to a tiny size so small that we have not detected them. But even though the dimensions are hidden, they would have an impact on things that we can observe because the shape of the extra dimensions constrains how the strings can vibrate. And in string theory, vibration determines everything. So particle masses, the strengths of forces, and most importantly, the amount of dark energy would be determined by the shape of the extra dimensions. So if we knew the shape of the extra dimensions, we should be able to calculate these features, calculate the amount of dark energy.
Problémem je, že neznáme tvar těchto dalších dimenzí. Jediné, co máme, je seznam možných tvarů, které nám matematika dovoluje. Když byly tyto myšlenky poprvé rozvinuty, existovalo pouze asi pět možných tvarů, takže si dovedete představit, že analyzováním jednoho po druhém bychom mohli určit, zdali nějaký z nich nenese fyzikální vlastnosti, které pozorujeme. Ale časem, jak vědci objevovali nové možnosti, tento seznam rostl. Z pěti se toto číslo zvýšilo na stovky a poté na tisíce. Obrovská, ale stále zvládnutelná sbírka k analýze; přece jen, vysokoškolští studenti potřebují mít co dělat. Poté se ale seznam rozrůstal dále do miliónů a miliard, až dodnes. Seznam možných tvarů se rozrostl zhruba na 10 na pětistou (10^500).
The challenge is we don't know the shape of the extra dimensions. All we have is a list of candidate shapes allowed by the math. Now when these ideas were first developed, there were only about five different candidate shapes, so you can imagine analyzing them one-by-one to determine if any yield the physical features we observe. But over time the list grew as researchers found other candidate shapes. From five, the number grew into the hundreds and then the thousands -- A large, but still manageable, collection to analyze, since after all, graduate students need something to do. But then the list continued to grow into the millions and the billions, until today. The list of candidate shapes has soared to about 10 to the 500.
Takže, co teď? Někteří vědci ztratili vůli usuzujíce, že s tolika možnými tvary dalších dimenzí, kdy každý udává různé fyzikální vlastnosti, teorie strun nebude nikdy schopna přinést jasné, testovatelné předpovědi. Jiní ale převrátili tento problém vzhůru nohama přinášejíce možnost multivesmíru. Tato myšlenka je následující. Možná je každý z těchto tvarů rovnocenný všem ostatním. Každý je stejně skutečný jako všechny ostatní v tom smyslu, že existuje mnoho vesmírů, každý s jiným tvarem pro další dimenze. A tento radikální návrh má podstatný dopad na tuto záhadu: množství temné energie odhalené výsledky oceněnými Nobelovou cenou.
So, what to do? Well some researchers lost heart, concluding that was so many candidate shapes for the extra dimensions, each giving rise to different physical features, string theory would never make definitive, testable predictions. But others turned this issue on its head, taking us to the possibility of a multiverse. Here's the idea. Maybe each of these shapes is on an equal footing with every other. Each is as real as every other, in the sense that there are many universes, each with a different shape, for the extra dimensions. And this radical proposal has a profound impact on this mystery: the amount of dark energy revealed by the Nobel Prize-winning results.
Protože, podívejte, pokud zde existují jiné vesmíry, a pokud tyto vesmíry mají každý, řekněme, různé tvary dalších dimenzí, pak fyzikální vlastnosti každého vesmíru budou odlišné, a zvláště pak množství temné energie v každém vesmíru bude odlišné. Což znamená, že tato záhada vysvětlení množství temné energie, které jsme právě změřili, by měla zcela jiný charakter. V tomto kontextu nemohou zákony fyziky vysvětlit jedno číslo pro temnou energii, protože zde není pouze jedno číslo, nýbrž existuje spousta takových čísel. Což znamená, že jsme si pokládali špatnou otázku. Správně je ptát se, proč se my lidé nacházíme ve vesmíru s tímto konkrétním množstvím temné energie, které jsme změřili, namísto kterékoliv jiné verze, která je možná?
Because you see, if there are other universes, and if those universes each have, say, a different shape for the extra dimensions, then the physical features of each universe will be different, and in particular, the amount of dark energy in each universe will be different. Which means that the mystery of explaining the amount of dark energy we've now measured would take on a wholly different character. In this context, the laws of physics can't explain one number for the dark energy because there isn't just one number, there are many numbers. Which means we have been asking the wrong question. It's that the right question to ask is, why do we humans find ourselves in a universe with a particular amount of dark energy we've measured instead of any of the other possibilities that are out there?
A to je otázka, díky níž můžeme pokročit kupředu. Protože kdykoliv se v těch vesmírech, které mají mnohem více temné energie než náš vesmír, snaží hmota zformovat do galaxie, odpudivý vliv temné energie je tak silný, že shluky od sebe odtrhne a galaxie se nezformují. A v těch vesmírech, které mají mnohem méně temné energie, ty se zhroutí samy do sebe tak rychle, že -- opět -- nedojde ke zformování galaxií. A bez galaxií nejsou žádné hvězdy, žádné planety a žádná šance na vyvinutí naší formy života schopné existence v těchto dalších vesmírech.
And that's a question on which we can make headway. Because those universes that have much more dark energy than ours, whenever matter tries to clump into galaxies, the repulsive push of the dark energy is so strong that it blows the clump apart and galaxies don't form. And in those universes that have much less dark energy, well they collapse back on themselves so quickly that, again, galaxies don't form. And without galaxies, there are no stars, no planets and no chance for our form of life to exist in those other universes.
A proto se ocitáme ve vesmíru s tímto konkrétním množstvím temné energie, které jsme změřili jednoduše kvůli tomu, že náš vesmír má podmínky příznivé pro naši formu života. Tak, to by bylo. Záhada vyřešena, multivesmír objeven. Někteří shledávají toto vysvětlení neuspokojivým. Jsme zvyklí na fyziku, která nám poskytuje jasná vysvětlení jevů, které pozorujeme. Jde ale o to, že pokud jev, který pozorujete, může nabývat a skutečné také nabývá velkého množství různých hodnot napříč širším rozsahem skutečnosti, pak uvažování o jediném vysvětlení pro konkrétní hodnotu je jednoduše zavádějící.
So we find ourselves in a universe with the particular amount of dark energy we've measured simply because our universe has conditions hospitable to our form of life. And that would be that. Mystery solved, multiverse found. Now some find this explanation unsatisfying. We're used to physics giving us definitive explanations for the features we observe. But the point is, if the feature you're observing can and does take on a wide variety of different values across the wider landscape of reality, then thinking one explanation for a particular value is simply misguided.
Dávný příklad pochází od významného astronoma Jana Keplera, který byl posedlý touhou po pochopení jiného čísla -- proč je Slunce vzdáleno od Země 150 milionů kilometrů? A celá desetiletí pracoval na tom, aby toto číslo vysvětlil, ale nikdy neuspěl, a my víme proč. Kepler si pokládal špatnou otázku.
An early example comes from the great astronomer Johannes Kepler who was obsessed with understanding a different number -- why the Sun is 93 million miles away from the Earth. And he worked for decades trying to explain this number, but he never succeeded, and we know why. Kepler was asking the wrong question.
Nyní víme, že existuje mnoho planet, které se liší vzdáleností od jejich domovských hvězd. Takže víra v to, že zákony fyziky vysvětlí jedno konkrétní číslo -- 150 milionů kilometrů -- je jednoduše mylná. Namísto toho správnou otázkou je, proč se lidé nachází právě na planetě, jejíž vzdálenost je přesně takováto, namísto kterékoliv jiné možnosti? A znovu, to je otázka, kterou můžeme zodpovědět. Ty planety, které jsou mnohem blíže ke hvězdám, jako je Slunce, jsou tak horké, že by na nich naše forma života nemohla existovat. A ty planety, které jsou mnohem dále, jsou tak chladné, že by na nich -- opět -- naše forma života nemohla vydržet. Takže se nacházíme na planetě v této konkrétní vzdálenosti jednoduše proto, že poskytuje podmínky nezbytné pro náš život. A když se bavíme o planetách a jejich vzdálenostech, toto je jasně ten správný způsob uvažovaní. Jde o to, že pokud se budeme bavit o vesmírech a temné energii, kterou pojmou, může to být také ten správný způsob uvažování.
We now know that there are many planets at a wide variety of different distances from their host stars. So hoping that the laws of physics will explain one particular number, 93 million miles, well that is simply wrongheaded. Instead the right question to ask is, why do we humans find ourselves on a planet at this particular distance, instead of any of the other possibilities? And again, that's a question we can answer. Those planets which are much closer to a star like the Sun would be so hot that our form of life wouldn't exist. And those planets that are much farther away from the star, well they're so cold that, again, our form of life would not take hold. So we find ourselves on a planet at this particular distance simply because it yields conditions vital to our form of life. And when it comes to planets and their distances, this clearly is the right kind of reasoning. The point is, when it comes to universes and the dark energy that they contain, it may also be the right kind of reasoning.
Jediným klíčovým rozdílem je ale samozřejmě to, že víme, že další planety skutečně existují, ale dosud jsme pouze spekulovali o tom, že mohou existovat i další vesmíry. Takže abychom to všechno shrnuli, potřebujeme mechanismus, který by mohl de facto generovat další vesmíry. A to mě přivádí k mé závěrečné části, části třetí. Protože takový mechanismus byl objeven kosmology snažícími se porozumět Velkému třesku. Víte, když mluvíme o Velkém třesku, často máme na mysli nějaký druh kosmické exploze, která vytvořila náš vesmír a zapříčinila rozpínání prostoru.
One key difference, of course, is we know that there are other planets out there, but so far I've only speculated on the possibility that there might be other universes. So to pull it all together, we need a mechanism that can actually generate other universes. And that takes me to my final part, part three. Because such a mechanism has been found by cosmologists trying to understand the Big Bang. You see, when we speak of the Big Bang, we often have an image of a kind of cosmic explosion that created our universe and set space rushing outward.
Je zde ale jedno malé tajemství. Velký třesk opomíjí něco velice důležitého -- samotný Třesk. Říká nám, jak se vesmír vyvíjel po Třesku, ale nedává nám žádný pohled na to, co mohlo pohánět Třesk samotný. A tato mezera byla konečně vyplněna rozšířeným výkladem teorie Velkého třesku. Nazývá se inflační kosmologie, a ta identifikovala konkrétní druh paliva, které by přirozeně generovalo rozpínavost prostoru. Toto palivo je založeno na čemsi zvaném kvantové pole, ovšem jediným detailem, který je pro nás právě teď důležitý, je to, že toto palivo se ukázalo být tak efektivním, že je prakticky nemožné jej spotřebovat všechno, což znamená, že podle inflační teorie, Velký třesk dávající za vznik našemu vesmíru pravděpodobně není jednorázovou událostí. Nejenže by toto palivo způsobilo náš Velký třesk, ale způsobilo by také nespočet dalších Velkých třesků, z nichž každý by vytvořil svůj vlastní oddělený vesmír zanechávaje náš vesmír pouhou bublinou v honosné kosmické bublinkové koupeli vesmírů.
But there's a little secret. The Big Bang leaves out something pretty important, the Bang. It tells us how the universe evolved after the Bang, but gives us no insight into what would have powered the Bang itself. And this gap was finally filled by an enhanced version of the Big Bang theory. It's called inflationary cosmology, which identified a particular kind of fuel that would naturally generate an outward rush of space. The fuel is based on something called a quantum field, but the only detail that matters for us is that this fuel proves to be so efficient that it's virtually impossible to use it all up, which means in the inflationary theory, the Big Bang giving rise to our universe is likely not a one-time event. Instead the fuel not only generated our Big Bang, but it would also generate countless other Big Bangs, each giving rise to its own separate universe with our universe becoming but one bubble in a grand cosmic bubble bath of universes.
A nyní, když jsme toto spojili s teorií strun, zde je obrázek, ke kterému jsme dovedeni. Každý z těchto vesmírů má další dimenze. Další dimenze zahrnují široké množství různých tvarů. Tyto různé tvary přináší různé fyzikální vlastnosti. A my se nacházíme v tomto vesmíru a v žádném jiném jednoduše proto, že pouze v tomto vesmíru jsou fyzikální vlastnosti, tak jako množství temné energie, těmi správnými pro naši formu života. A toto je působivý, ale vysoce kontroverzní koncept širšího kosmu, který nám nejmodernější pozorování a teorie přinesly k důkladnému zvážení.
And now, when we meld this with string theory, here's the picture we're led to. Each of these universes has extra dimensions. The extra dimensions take on a wide variety of different shapes. The different shapes yield different physical features. And we find ourselves in one universe instead of another simply because it's only in our universe that the physical features, like the amount of dark energy, are right for our form of life to take hold. And this is the compelling but highly controversial picture of the wider cosmos that cutting-edge observation and theory have now led us to seriously consider.
Jedna velká otázka ovšem zůstává: Budeme někdy schopni potvrdit existenci dalších vesmírů? Inu, dovolte mi popsat jednu z možností, která může jednoho dne nastat. Inflační teorie má již v současnosti silnou podporu pozorování. Protože tato teorie předpovídá, že by Velký třesk byl tak intenzivní, že by se s tak rapidním rozpínáním vesmíru malinké kvantové vibrace z mikrosvěta natáhly, a projevily se tak v makrosvětě zanechávajíce charakteristické stopy, strukturu lehce teplejšch a lehce chladnějších míst napříč vesmírem, kterou dnešní mocné teleskopy zmapovaly. Zajdeme-li ještě dále, pokud existují další vesmíry, tato teorie předpovídá, že se tyto vesmíry mohou občas srazit. A kdyby se náš vesmír srazil s jiným, pak by tato srážka vygenerovala dodatečnou jemnou strukturu teplotních variací napříč vesmírem, kterou bychom jednoho dne byli schopni detekovat. A tak tato vzrušující představa může být jednoho dne doložena pozorováními dokazujícími existenci dalších vesmírů.
One big remaining question, of course, is, could we ever confirm the existence of other universes? Well let me describe one way that might one day happen. The inflationary theory already has strong observational support. Because the theory predicts that the Big Bang would have been so intense that as space rapidly expanded, tiny quantum jitters from the micro world would have been stretched out to the macro world, yielding a distinctive fingerprint, a pattern of slightly hotter spots and slightly colder spots, across space, which powerful telescopes have now observed. Going further, if there are other universes, the theory predicts that every so often those universes can collide. And if our universe got hit by another, that collision would generate an additional subtle pattern of temperature variations across space that we might one day be able to detect. And so exotic as this picture is, it may one day be grounded in observations, establishing the existence of other universes.
Rád bych toto završil jedním působivým důsledkem všech těchto představ na dalekou budoucnost. Jak již víte, zjistili jsme, že náš vesmír není statický, že prostor se rozpíná, že toto rozpínání se zrychluje a že mohou existovat jiné vesmíry, a to vše díky pečlivému zkoumání mdlých teček hvězdného světla přicházejícího z dalekých galaxií. Avšak díky tomu, že se rozpínání zrychluje, v daleké budoucnosti budou tyto galaxie od sebe vzdáleny natolik, že je již nebudeme moci vidět -- ne kvůli technickému omezení, ale kvůli zákonům fyziky. Světlo, které tyto galaxie vyzařují, i přesto, že se šíří tou největší možnou rychlostí -- rychlostí světla, nebude schopno překonat navždy se rozšiřující propast mezi námi. A proto astronomové v daleké budoucnosti hledíce do hlubokého vesmíru, neuvidí nic, jen nekonečný pás statické, inkoustové, černé stálosti. A usoudí tak, že vesmír je statický a neměnný a obydlený jedinou centrální oázou hmoty, na které žijí -- představa kosmu, o které s určitostí víme, že je nesprávná.
I'll conclude with a striking implication of all these ideas for the very far future. You see, we learned that our universe is not static, that space is expanding, that that expansion is speeding up and that there might be other universes all by carefully examining faint pinpoints of starlight coming to us from distant galaxies. But because the expansion is speeding up, in the very far future, those galaxies will rush away so far and so fast that we won't be able to see them -- not because of technological limitations, but because of the laws of physics. The light those galaxies emit, even traveling at the fastest speed, the speed of light, will not be able to overcome the ever-widening gulf between us. So astronomers in the far future looking out into deep space will see nothing but an endless stretch of static, inky, black stillness. And they will conclude that the universe is static and unchanging and populated by a single central oasis of matter that they inhabit -- a picture of the cosmos that we definitively know to be wrong.
Možná budou tito budoucí astronomové mít záznamy z dřívější doby, jako je ta naše, dokládající rozpínající se vesmír hemžící se galaxiemi. Ale budou tito budoucí astronomové věřit tak starobylým znalostem? Nebo budou věřit v černý, staticky prázdný vesmír, který bude odhalen jejich nejpokročilejšími pozorováními? Mám pocit, že spíše to druhé. Což znamená, že žijeme v úžasně privilegované době, kdy jsou jisté hluboké pravdy o kosmu stále na dosah lidského ducha zkoumání. Zdá se, že tomu tak ale nemusí být navždy. Protože dnešní astronomové míříce mocné teleskopy ke hvězdám zachytili hrst jasně informativních fotonů -- jakýsi druh kosmického telegramu, který byl na cestě miliardy let a zpráva, které se ozývá napříč věky, je jasná. Někdy příroda střeží svá tajemství v nezlomném sevření zákonů fyziky. Někdy na nás pravá podstata reality čeká hned za obzorem.
Now maybe those future astronomers will have records handed down from an earlier era, like ours, attesting to an expanding cosmos teeming with galaxies. But would those future astronomers believe such ancient knowledge? Or would they believe in the black, static empty universe that their own state-of-the-art observations reveal? I suspect the latter. Which means that we are living through a remarkably privileged era when certain deep truths about the cosmos are still within reach of the human spirit of exploration. It appears that it may not always be that way. Because today's astronomers, by turning powerful telescopes to the sky, have captured a handful of starkly informative photons -- a kind of cosmic telegram billions of years in transit. and the message echoing across the ages is clear. Sometimes nature guards her secrets with the unbreakable grip of physical law. Sometimes the true nature of reality beckons from just beyond the horizon.
Mockrát vám děkuji.
Thank you very much.
(Potlesk)
(Applause)
Chris Anderson: Briane, díky. Rozsah myšlenek, o kterých jste mluvil, je závratný, fascinující, neuvěřitelný. Co si myslíte o tom, kde se současná kosmologie nachází z historického úhlu pohledu? Nacházíme se, podle vašeho názoru, uprostřed něčeho historicky neobyčejného?
Chris Anderson: Brian, thank you. The range of ideas you've just spoken about are dizzying, exhilarating, incredible. How do you think of where cosmology is now, in a sort of historical side? Are we in the middle of something unusual historically in your opinion?
Brian Greene: Těžko říci. Když zvážíme to, že astronomové daleké budoucnosti možná nebudou mít dostatek informací k rozlousknutí těchto věcí, pak přirozenou otázkou je, zda-li se my sami nenacházíme v takové situaci a jisté hluboké, klíčové vlastnosti vesmíru již neunikly naší schopnosti porozumět kvůli tomu, jak se kosmologie vyvíjí. Takže z tohoto pohledu si možná navždy budeme klást otázky, na které nikdy nebudeme schopni plně odpovědět.
BG: Well it's hard to say. When we learn that astronomers of the far future may not have enough information to figure things out, the natural question is, maybe we're already in that position and certain deep, critical features of the universe already have escaped our ability to understand because of how cosmology evolves. So from that perspective, maybe we will always be asking questions and never be able to fully answer them.
Na druhou stranu, nyní rozumíme tomu, jak starý je vesmír. Rozumíme tomu, jak pochopit informace z mikrovlnného reliktního záření, které se začalo šířit před 13,72 miliardami let -- a dokonce jsme schopni spočítat a předpovědět, jak by mělo vypadat a tyto výpočty se schodují. Svatá dobroto! To je prostě úžasné. Takže na jednu stranu je prostě neuvěřitelné, kam jsme se dostali, ale kdo ví, na jaké překážky můžeme v budoucnu narazit.
On the other hand, we now can understand how old the universe is. We can understand how to understand the data from the microwave background radiation that was set down 13.72 billion years ago -- and yet, we can do calculations today to predict how it will look and it matches. Holy cow! That's just amazing. So on the one hand, it's just incredible where we've gotten, but who knows what sort of blocks we may find in the future.
CA: V příštích několika dnech budete nablízku. Možná některé z těchto diskusí mohou pokračovat. Děkuji vám. Děkuji, Briane. (BG: Bylo mi ctí.)
CA: You're going to be around for the next few days. Maybe some of these conversations can continue. Thank you. Thank you, Brian. (BG: My pleasure.)
(Potlesk)
(Applause)