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.
Pár hónappal ezelőtt Nobel-díjat nyert fizikából két csillagász csapat egy olyan megfigyelésért, amelyet az eddigi legnagyobb asztronómiai felfedezésnek tartanak. Ma, miután röviden összefoglalom az eredményeiket, beszélek majd egy hevesen vitatott elméletről is, mely keretbe helyezi felfedezésüket, és ez nem más, minthogy messze a Földtől, a Tejúttól és távoli galaxisoktól rájöhetünk, hogy a mi univerzumunk nem az egyetlen univerzum, hanem része egy hatalmas univerzumkomplexumnak, amit multiverzumnak hívunk.
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)
A multiverzum elképzelés elég furcsa. Hiszen legtöbbünk abban nőtt fel, hogy az "univerzum" mindent jelent. Nem véletlen mondom, hogy "legtöbbünk", mert 4 éves lányom már születése óta hallott ezekről az elméletekről beszélni. Tavaly történt, hogy egyszer, amikor a karomban tartottam, és azt mondtam neki, "Sophia, jobban szeretlek mint bármi mást az egész univerzumban." Ő felém fordult, és megkérdezte: "Apu, az univerzumban vagy a multiverzumban?" (Nevetés)
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.
De eltekintve az ilyen rendhagyó neveltetéstől, nehéz elképzelni más, tőlünk független világokat, alapvetően különböző jellemzőkkel, melyeket önmagukban is joggal hívhatunk univerzumnak. S bár az ötlet maga minden bizonyára megfoghatatlan, szeretném meggyőzni Önöket, hogy mégis komolyan kell vennünk, mert elképzelhető, hogy igaz. Három részben fogom elmesélni a multiverzum történetét. Az első részben a Nobel-díjat érdemelt eredményekről fogok beszélni, és rámutatok egy különös rejtélyre, amely ezekből az eredményekből adódik. A második részben megpróbálok választ adni erre a rejtélyre egy teória alapján, amelyet húrelméletnek hívunk, és itt lesz az, ahol a multiverzum elképzelés összekapcsolódik ezzel a történettel. Végezetül a harmadik részben bemutatok egy kozmológiai elméletet, az inflációs elméletet, amellyel összekapcsoljuk a részleteket.
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.
Az első rész 1929-ben kezdődik, amikor Edwin Hubble, a híres csillagász rájött, hogy a távoli galaxisok menekülnek előlünk, s ezzel igazolta, hogy az űr maga nyúlik, tágul. Ez forradalmi felfedezés volt. Mindeddig úgy tartottuk, hogy a legnagyobb szinten az univerzum statikus. Mégis, volt egy dolog amiről még mindenki meg volt győződve: ez a tágulás lassul. Mint ahogy a Föld gravitációs vonzása lelassítja a feldobott alma emelkedését, úgy a galaxisok egymásra gyakorolt gravitációs hatása is lelassítja az űr tágulását.
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?
Most tekerjünk előre az 1990-es évekbe, amikor is a két csillagász csapat akiket a bevezetőben említettem, e feltételezéstől inspirálva megpróbálta megmérni, hogy milyen mértékben lassul a tágulás. Mindezt számtalan távoli galaxis alapos átvizsgálásával tették, és rögzítették, hogy a tágulás sebessége idővel hogyan változik. És itt a meglepetés: arra jöttek rá, hogy a tágulás nem lassul, hanem épp ellenkezőleg: gyorsul, egyre gyorsabban és gyorsabban. Ez olyan, mintha a feldobott alma egyre gyorsabban és gyorsabban emelkedne. Ha látnának egy így viselkedő almát, akkor kíváncsiak lennének rá, hogy mi ennek az oka. Mi hajtja felfele?
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.
Hasonlóképpen, a csillagászok eredményei nyilvánvalóan méltóak a Nobel-díjra, de felvetnek egy hasonló kérdést. Milyen erők kényszerítik a galaxisokat egyre növekvő sebességgel eltávolodni egymástól? Nos a legígéretesebb válasz Einstein egyik régi elméletéből adódik. Ugye megszoktuk, hogy a gravitáció egy erőhatás, amely egyetlen dolgot csinál: egymáshoz húzza a testeket. De Einstein gravitációs elmélete szerint, az általános relativitáselmélete szerint, ez az erő szét is tolja egymástól a dolgokat.
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.
Hogyan? Einstein matematikája szerint, ha a tér láthatatlan energiával egységesen van kitöltve, mint egy egységes, láthatatlan köd, akkor az ebben a ködben keletkező gravitáció taszító erejű lesz, taszító gravitáció, és ez épp kapóra jön nekünk ahhoz, hogy megmagyarázzuk ezeket a megfigyeléseket. Mert a térben a láthatatlan energia taszító hatása -- sötét energiának hívjuk, de itt füstszínnel ábrázoltam, hogy láthassák --, tehát a taszító gravitáció a galaxisokat egymás ellenében nyomná, ami a tágulás felgyorsulásához vezet, nem a lassuláshoz. Ez a magyarázat hatalmas előrelépést jelent.
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.
De ígértem Önöknek egy rejtélyt is még itt az első részben. Íme. Nézzék, mit találtak a csillagászok, amikor kiszámították, hogy mennyi sötét energiát kellene az űrbe tölteni hogy elérjük ezt a kozmikus felgyorsulást! Ez a szám kicsi. A megfelelő mértékegységben kifejezve különösen kicsi. És a rejtély ez: megfejteni ezt a különös számot. Ezt a számot a fizika törvényeiből kéne kihozni, de egyelőre még senki nem talált módszert erre.
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.
Felmerül a kérdés, miért is kéne érdekeljen ez minket? Lehet, hogy megmagyarázni ezt a számot csupán technikai kérdés, amely érdekes ugyan a szakértők számára de nem releváns másoknak. Nos az igaz, hogy ez egy technikai részlet, de vannak részletek, amiken sok múlik. Némely részlet ablakot nyit a valóság felfedezetlen területeire, és ez a különös szám lehet, hogy épp erre szolgál, s az egyetlen eddig eredménnyel járó megközelítés a párhuzamos világegyetemek lehetőségén alapul -- egy ötlet, amely a húrelméletből adódik, s ezzel el is érkeztem a második részhez: a húrelmélethez.
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.
Tegyük félre egy kicsit a sötét energia rejtélyét. Most a húrelmélethez kapcsolódó három fontos dologgal szeretném folytatni. Először is, mi ez? Nos ez egy megközelítése az Einstein által megálmodott egységes fizikai elméletnek, egy mindent felölelő keretrendszernek amely leírna minden erőhatást a vliágegyetemben. A húrelmélet kiindulási alapja elég egyszerű. Azt mondja ki, hogy amint egyre részletesebben vizsgálunk bármilyen anyagot, először molekulákat találunk, aztán atomokat, majd szubatomi részecskéket. De az elmélet szerint ha kisebb, sokkal kisebb részecskéket tudnánk vizsgálni, mint amire a jelenlegi technológia lehetőséget ad, találnánk valami mást is ezekben a részecskékben: apró, pici, vibráló energiarostokat, miniatűr rezgő szálakat. És a hegedű húrjaihoz hasonlóan ezek is különböző frekvencián rezegnek, és különböző zenei hangokat adnak ki. Ezek az apró húr alapelemek, ahogyan különböző mintára mozognak, különböző részecskéket állítanak elő. Így az elektronok, kvarkok, neutrinók, fotonok, és minden más részecske egy közös keretbe illeszthető, mert mind rezgő szálacskákból épül fel. Ez egy lenyűgőző kép, egyfajta kozmikus szimfónia, melyben a minket körülvevő mindenség gazdagsága ezen apró, pici húrok muzsikájából áll össze.
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.
Ám ennek az elegáns egységesítésnek ára van: évekig tartó kutatások kimutatták, hogy a húrelmélet mögötti matematika nem igazán működik. Belső ellentmondásokkal van tele, hacsak nem számolunk valami teljesen ismeretlen dologgal: további térdimenziókkal. Mindannyian ismerjük ugyebár a szokásos három dimenziót. Magasságként, szélességként, és mélységként szoktuk definiálni. De a húrelmélet szerint fantasztikusan kicsi méreteknél további dimenziók vannak, olyan kicsire összegyűrve, hogy nem is tudjuk érzékelni őket. S bár ezek rejtett dimenziók, mégis hatással lennének a látható dolgokra, mert az új dimenziók alakja meghatározza, hogyan rezeghetnek a szálak. A húrelméletben a rezgés határoz meg mindent. Részecskék tömege, erők intenzitása, és ami a legfontosabb, a sötét energia mennyisége is azon múlna, hogy milyen alakúak a plusz dimenziók. Tehát ha ismernénk az új dimenziók alakját, ki tudnánk számolni ezeket a jellemzőket, ki tudnánk számolni a sötét energia mennyiségét.
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.
A buktató az, hogy nem tudjuk, milyen alakúak ezek a dimenziók. Mindössze egy listánk van a matematika által megengedett lehetséges alakzatokról. Amikor ez az elképzelés először felmerült, mindössze nagyjából öt olyan alakzat volt, amely szóba jöhetett, így járható útnak tűnt az, hogy egyenként elemezzük mindet, és megvizsgáljuk, hogy rendelkezik-e bármelyik is a várt fizikai jellemzőkkel. De idővel a lista bővült, és a kutatók további alakzatjelölteket találtak. A szám ötről több százra, több ezerre növekedett: igen nagy, de még mindig kezelhető, elemezhető állomány, végtére is a végzősőknek is kell valamivel foglalkozniuk. De máig a lista még tovább gyarapodott, millió, billió elemre. Az esélyes alakzatok száma 10 az 500-ik hatványon méretűre robbant.
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.
Mit tegyünk hát? Voltak, akik feladták, mondván, hogy a további dimenziók túl sokféle alakzatot vehetnek fel, mindegyik alakból más fizikai jellemzők adódnának, s így a húrelmélet sosem adna kézzelfogható, tesztelhető eredményeket. Mások azonban a multiverzum lehetőségének felvetésével feje tetejére állították az egész problémakört. Erről van szó: lehet, hogy ezek az alazatok egymással teljesen egyenértékűek. Mindegyik pont olyan valós, mint a másik, s a különböző univerzumokban a további dimenzióknak más-más alakja van. Ez a radikális elképzelés alapvető hatással van a rejtélyünkre: a Nobel-díjat érdemelt eredmények által felfedett sötét energia mennyiségre.
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?
Értik, ha más univerzumok is vannak és mindegyikben más a további dimenzió alakja, akkor az univerzum fizikai tulajdonságai is mások lesznek, s különösen a sötét energia mennyisége lesz mindegyik univerzumban más és más. Ami annyi jelent, hogy az itt megmért sötét energiamennyiség kérdése teljesen más problémává alakulna át. Ebben az értelmezésben a fizika törvényei alapján nem lehet egy számot hozzárendelni a sötét energiához, mert nemcsak egyetlenegy szám van, hanem rengeteg. Ez azt jelenti, hogy rossz kérdést tettünk fel. Inkább arra a kérdésre kellene keresni a választ, hogy mi, emberek, miért pont egy olyan világegyetemben vagyunk, amelyben épp annyi a sötét energia, amennyi, és nem bármelyik másikban a további számtalan lehetőség közül?
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.
És ezzel a kérdéssel már tudunk előrelépni. Mert azokban az univerzumokban, melyekben sokkal több a sötét energia, mint a mienkben, az anyag nem tud galaxisokká formálódni, mert a sötét energiából adódó taszítás olyan erős, hogy szétnyomja az anyagcsoportosulásokat, és így nem alakulnak ki galaxisok. Illetve azok az univerzumok, ahol sokkal kevesebb a sötét energia, olyan gyorsan omlanak össze, hogy ott szintén nem keletkeznek galaxisok. Galaxis nélkül pedig nincsenek csillagok, nincsenek bolygók, és nincs esély az általunk ismert élet kialakulására ezekben a világegyetemekben.
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.
Tehát itt vagyunk ebben az univerzumban, adott mennyiségű sötét energiával, egyszerűen azért, mert a mi világegyetemünk alkalmas környezet az általunk ismert élet számára. És ennyi. Rejtély megoldva, rábukkantunk a multiverzumra. Vannak, akik nem találják kielégítőnek ezt a magyarázatot. Megszoktuk, hogy a fizika konkrét válaszokat ad a megfigyelt jelenségekre. De pont ez a lényeg, hogy ha a vizsgált jelenség széles skálán és a változatosabb valóságokban vehet és vesz fel különböző értékeket, akkor egyetlen magyarázatot keresni egyetlen konkrét értékre helytelen megközelítés.
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.
Egy korai példa erre a nagy csillagász, Johannes Kepler, aki megszállottan próbált megfejteni egy másik számot: azt, hogy a Nap miért pont 150 millió km-re van a Földtől. Évtizedekig próbálta igazolni ezt a számot, de sosem sikerült neki, mostmár tudjuk miért. Kepler a rossz kérdést tette fel.
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.
Ma már tudjuk, hogy rengeteg bolygó létezik különböző távolságra a napjaik körül. Azt remélni, hogy a fizika törvényei egy konkrét számot, 150 millió km-t megmagyaráznak, nos, ez tévedés. Inkább tegyük fel azt a kérdést, hogy mi, emberek, miért egy olyan bolygón élünk, amely épp ilyen távolságra van a napjától, és nem egy lehetséges másikon? És ez ismét egy olyan kérdés, amelyet meg tudunk válaszolni. Azok a bolygók, amelyek sokkal közelebb vannak a napjukhoz, olyan melegek, hogy az általunk ismert élet nem alakulhat ki rajtuk. És amelyek sokkal messzebb vannak, azok annyira hidegek, hogy ismét csak nem alkalmasak az életre. Egész egyszerűen azért vagyunk egy épp a napjától ilyen távolságban levő bolygón, mert itt biztosítottak az élet alapvető feltételei. Ha bolygókról és az elhelyezkedésükről van szó, akkor nyilvánvalóen ez a helyes gondolatmenet. Hasonlóképpen, ha univerzumokról és sötét energiáról beszélünk, akkor is ez lehet a helyes gondolkodás.
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.
Egy fontos különbséggel, természetesen, mégpedig azzal, hogy tudunk más bolygók létezéséről, de más világegyetemek létezése egyelőre csak spekuláció. Tehát összefoglalva, keresünk egy mechanizmust, ami más univerzumokat hozhat létre. És ezzel el is jutottunk a harmadik részhez. Mert az ősrobbanást kutató kozmológusok találtak ilyen mechanizmust. Ha az ősrobbanásra gondolunk, gyakran egy kozmikus detonáció képe lebeg a szemünk előtt, amely létrehozta a világegyetemet és elindította az űr tágulását.
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.
De van itt egy kis talány. Az ősrobbanás elméletből hiányzik egy kulcsfontosságú elem: maga a robbanás. Leírja ugyan, hogy hogyan fejlődött az univerzum az ősrobbanás után, de nem nyújt betekintést abba, hogy mitől is alakult ki maga a robbanás. Ezt a hiányt végül pótolta az ősrobbanás elmélet továbbfejlesztett változata. Az inflációs kozmológia beazonosít egy üzemanyagot, mely természetes módon generálná az űr kifelé tágulását. Az üzemanyag a kvantummezőre alapul, de számunkra az a részlet a legfontosabb, hogy ez az anyag annyira hatékony, hogy gyakorlatilag lehetetlen mindet elhasználni, ami annyit jelent, hogy az inflációs elmélet szerint az univerzumunkat kialakító ősrobbanás valószínűleg nem egy egyszeri esemény. Ez a hajtóanyag nemcsak a mi ősrobbanásunkat hozta létre, hanem számtalan másik ősrobbanást is, mindegyikkel új, külön univerzumot létrehozva, s így a mi világegyetemünk csupán egyetlen buborék egy hatalmas kozmikus habfürdőben.
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.
És ha mindezt összeolvasztjuk a húrelmélettel, a következő képet kapjuk. Mindegyik univerzumnak további dimenziói vannak, ezek az új dimenziók változatos alakzatban fordulnak elő, és a különböző alakzatok más-más fizikai jellemzőket eredményeznek. Egész egyszerűen azért találjuk magunkat pont ebben az univerzumban, mert ez az egyetlen olyan világegyetem, ahol a fizikai tulajdonságok, mint pl. a sötét energia mennyisége, megfelelnek az általunk ismert élet számára. A legújabb megfigyelések és teóriák alapján ennek a lenyűgöző, de sok port felkavaró elméletnek alapos figyelmet kell szentelni.
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.
Egy alapvető kérdés marad hátra, természetesen, mégpedig az, hogy be tudjuk-e bizonyítani valaha, hogy léteznek más univerzumok? Had mutassak be egy lehetséges verziót, ahogyan ez egy nap megtörténhet! Az inflációs elméletet már most sok megfigyelés támasztja alá. Ezen teória szerint az ősrobbanás olyan intenzív volt, hogy amint az űr rohamos sebességgel tágult, apró kvantumrezgések a mikrovilágból a makrovilágba emelkedtek át, hol melegebb, hol hidegebb mintázatú sajátos ujjlenyomatot hagyva a térben, amelyet a legfejlettebb teleszkópok már megfigyeltek. Továbbá, ha vannak más világegyetemek, az elmélet szerint ezek időről időre összeütköznek egymással. Ha a mi univerzumunk egy másikkal karambolozna, az ütközés további, finom hőmérséklet-változásokat eredményezne az űrben, melyet egy nap képesek volnánk érzékelni. Bármennyire távolinak tűnhet ez a kép, egyszer majd megifgyelések támaszthatják alá, bebizonyítva ezzel más univerzumok létezését.
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.
Hadd zárjam azzal, hogy mindezek az elképzelések hatalmas horderejűek a távoli jövőre nézve! Távoli galaxisokból hozzánk eljutó csillagfények alapos tanulmányozásával rájöttünk arra, hogy a világegyetem nem statikus, az űr tágul, ez a tágulás folyamatosan gyorsul, és hogy létezhetnek a mienken kívül más univerzumok is. S mivel a tágulás gyorsul, a nagyon távoli jövőben ezek a galaxisok annyira gyorsan és annyira messze fognak kerülni tűlünk, hogy nem fogjuk látni őket, mégpedig nem technológiai korlátok, hanem a fizika törvényei miatt. Az általuk kibocsátott fény még a leggyorsabb sebesség, a fénysebesség mellett sem lesz képes áthidalni az egyre jobban tátongó szakadékot közöttünk. A távoli jövő csillagászai semmit nem fognak látni, ha az űrbe tekintenek, csupán egy végtelen, statikus, tintafekete állóképet. Arra a következtetésre fognak jutni, hogy az univerzum statikus és változatlan, mindössze egyetlen központi oázissal amelyen ők élnek: s ez egy olyan kép a kozmoszról, melyről mi már biztosan tudjuk, hogy téves.
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.
Az is lehet, hogy a jövő csillagászai előtt ott lesznek letűnt idők dokumentumai, mondjuk a mieink, melyek bizonyítékkal szolgálnak egy galaxisokkal teli táguló kozmoszra. De vajon távoli utódaink hinnének-e a számukra ókorinak tűnő tudásnak? Vagy jobban hinnének a fekete, statikus univerzumban melyet a saját, legmodernebb megfigyeléseikkel tudnak igazolni? Gyanítom, hogy az utóbbi. Ez azt jelenti, hogy egy különösen kiváltságos korban élünk, amikor még a kozmosz legmélyebb igazságai még elérhetők a kutató emberi szellem számára. Úgy néz ki, hogy nem lesz ez mindig így. Korunk csillagászai hatalmas teleszkópjaikat az égre fordították, és megörökítettek egy maroknyi, igencsak informatív fotont: egy évmilliárdok óta közvetített kozmikus telegramot, és a korokon át visszhangzó üzenet kristálytiszta. A természet néha a fizikai törvények vasmarkával őrizi titkait. Máskor a valóság igazi mivolta itt van egy karnyújtásnyira.
Thank you very much.
Köszönöm szépen.
(Applause)
(Taps)
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?
Chris Anderson: Brian, köszönjük. Hihetetlen, szédítően izgalmas elméletekről esett szó. Mi a véleményed arról, kicsit talán történelmi szempontból, ahol most a kozmológia tart? Vajon valami történelmileg igen jelentős kor közepén állunk?
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.
BG: Ezt nehéz megmondani. Amikor belegondolunk, hogy a távoli jövő csillagászainak esetleg nem fog a rendelkezésére állni elegendő információ, természetesen felmerül a kérdés, hogy nem vagyunk-e mi is már ebben a helyzetben, s az univerzum bizonyos mély, kritikus jellemzői nem változtak-e meg annyira a kozmológia fejlődése során, hogy ne tudjuk őket megérteni. Ebből a szemszögből nézve lehet, hogy mindig lesznek kérdéseink, és sosem fogjuk tudni kimerítően megválaszolni őket.
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.
Viszont most már tudjuk, milyen idős a világegyetem. Már tudjuk, hogyan kell értelmezni a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás által 13,72 milliárd éve leírt adatokat, és ki tudjuk számítani, meg tudjuk jósolni, hogyan fog kinézni -- és stimmel! Agyam eldobom, ez egyszerűen fantasztikus! Egyrészt hihetetlen, hogy hova eljutottunk, másrészt ki tudja, milyen akadályokba fogunk még ütközni a jövőben.
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.)
CA: Még pár napig itt leszel. Esetleg folytatódhatnak ezek az eszmecserék. Köszönjük. Köszönöm, Brian. (BG: Én köszönöm.)
(Applause)
(Taps)