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.
Декілька місяців тому Нобелівську премію з фізики присудили двом групам астрономів за відкриття, яке було охрещене як одне з найвизначніших астрономічних спостережень в історії. І сьогодні, після короткої оповіді про це відкриття, я збираюсь розповісти вам про вкрай суперечливу систему поглядів, яка пояснює це відкриття, а саме про можливість того, що десь далеко поза межами Землі, Чумацького Шляху та далеких галактик ми можемо виявити, що наш всесвіт є не одним-єдиним всесвітом, а натомість є частиною величезного комплексу всесвітів, який ми називаємо Мультивсесвітом.
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)
Саме поняття Мультивсесвіту є досить незвичайним. Я маю на увазі, що більшість з нас виросла з впевненістю в тому, що слово «Всесвіт» є всеосяжним. Я навмисне сказав «більшість з нас», тому що моя чотирирічна донька чула мої розмови про ці ідеї від народження. Торік я тримав її на руках і сказав: "Софіє, я люблю тебе сильніше за будь-що у всесвіті". Тоді вона повернулась до мене і запитала: "Татусю, у всесвіті, чи мультивсесвіті?" (Сміх)
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.
Але це наслідки незвичайного виховання, бо ж загалом складно уявити інші світи, окремі від нашого, більшість з яких мають фундаментально відмінні від нашого властивості, і які закономірно можна назвати самостійними всесвітами. І хоча ця ідея, звичайно, досить теоретична, моя мета полягає в тому, щоб переконати вас поставитись до неї цілком серйозно, тому що вона може виявитись правильною. Я збираюсь розповісти вам історію Мультивсесвіту в трьох частинах. У частині першій я опишу результати спостережень, які здобули Нобелівську премію, та зупинюсь на глибокій таємниці, що її виявили ці спостереження. У другій частині я запропоную розгадку цієї таємниці. Вона основана на підході, що називається теорією струн, і саме тут теорія Мультивсесвіту з’явиться у нашій історії.. Нарешті, в частині третій я познайомлю вас з космологічною теорією, яка називається "інфляцією", та яка дасть змогу скласти воєдино всі частини цієї історії.
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.
Отже, частина перша розпочалась у далекому 1929 році, коли великий астроном Едвін Габбл зрозумів, що далекі галактики всі до єдиної віддаляються від нас, встановивши таким чином, що простір розтягується, він розширюється. Це було революційне відкриття. Панівна система поглядів передбачала, що в великих масштабах всесвіт є статичним. Але навіть у такому випадку всі були впевнені, що розширення повинне сповільнюватись. Так само, як гравітаційне тяжіння Землі сповільнює політ яблука, підкинутого угору, взаємне гравітаційне тяжіння галактик має сповільнювати розширення простору.
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?
Тепер перенесімося у 1990-ті, коли ті самі дві команди астрономів, про які я згадував на початку, під враженням цієї системи поглядів поставили задачу виміряти швидкість, з якою сповільнюється розширення простору. І вони зробили це шляхом кропітких спостережень за численними далекими галактиками, що дало їм змогу створити графіки того, як швидкість розширення змінюється з часом. Їх чекав сюрприз: вони виявили, що розширення не сповільнюється. Натомість вони встановили, що воно прискорюється, стає щораз швидше і швидше. Це все одно, що підкинути яблуко вгору, і воно летітиме геть дедалі швидше. Якби ви побачили таке яблуко, ви б захотіли дізнатись - чому? Що його штовхає?
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.
Безсумнівно, результати досліджень астрономів заслуговують на Нобелевську премію, але вони також порушують аналогічне питання. Яка сила відштовхує всі галактики, розносить їх одну від одної зі швидкістю, що постійно збільшується? Що ж, найперспективніша відповідь походить від старої ідеї Ейнштейна. Ми всі звикли, що гравітація – це сила, яка робить тільки одну річ: притягує об’єкти один до одного. Але згідно з теорією гравітації Ейнштейна, його загальною теорією відносності, гравітація також може відштовхувати об’єкти один від одного.
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.
Як? Що ж, згідно з математикою Ейнштейна, якщо простір рівномірно заповнений невидимою енергією, щось на кшталт однорідного, невидимого туману, то гравітація, створена таким туманом, була б відштовхуючою, гравітацією відштовхування, що якраз нам і потрібно для пояснення результатів спостережень. Тому що гравітація відштовхування невидимої енергії у просторі, - тепер її називають темної енергією, але я зробив її тут димчасто-білою, щоб ви могли її бачити – її гравітація відштовхування могла б спричинити відштовхування кожної галактики одна від одної, прискорюючи розширення, а не сповільнюючи його. Це пояснення є великим кроком уперед.
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.
Але я обіцяв вам загадку у цій першій частині. Ось вона. Коли астрономи обчислили, скільки цієї темної енергії повинно бути розсіяно у просторі, щоб урахувати прискорення розширення космосу, подивіться, що вони знайшли. Це маленьке число. Представлене у відповідних одиницях, воно й зовсім мізерне. А загадка в тому, як пояснити це конкретне число. Нам хотілося б, щоб це число випливало з законів фізики, але до цього часу ніхто не спромігся цього зробити.
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.
Вас мабуть цікавить: а яка різниця? Може, пояснення цього числа є тільки технічною задачею, технічною дрібницею, яка цікава тільки фахівцям, а всім іншим вона ні до чого. Звичайно, це технічна дрібниця, але деякі дрібниці надзвичайно важливі. Деякі дрібниці дають можливість зазирнути в невідомі сфери реальності, і якраз це конкретне число може дати нам змогу це зробити, тому що один-єдиний підхід, який поки що дозволив просунутись в поясненнях цього числа, включає можливість існування інших всесвітів - ідею, що природним чином випливає з теорії струн, і це приводить мене до частини другої: теорія струн.
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.
Так що на деякий час відкладіть убік таємницю темної енергії, тому що зараз я розповім вам три найважливіші речі про теорію струн. Перш за все, що це таке? Отже, це підхід, який дозволяє реалізувати мрію Ейнштейна про "теорію всього" у фізиці, об’єднаної всеосяжної системи знань, яка б змогла описати всі діючи сили у всесвіті. Центральна ідея теорії струн досить проста. Вона стверджує, що якщо ретельно дослідити будь-який фрагмент матерії, то спочатку ви знайдете молекули, потім атоми, потім субатомні частинки. Але теорія стверджує, що при ще детальнішому аналізі, іще на більш мікроскопічному рівні, ніж дозволяють наявні технології, ми б знайшли ще дещо усередині цих частинок – дуже маленькі ниточки енергії, малесенькі струни, які вібрують. І точнісінько як струни скрипки вони можуть вібрувати по-різному, створюючи різні музичні ноти. Коли ці маленькі фундаментальні струни вібрують різноманітним чином, вони створюють різні види частинок – так що електрони, кварки, нейтрино, фотони, всі інші частинки могли б бути об’єднані в одну систему, тому що всі вони були б створені струнами, що вібрують. Це захоплююча картина, ніби якась космічна симфонія, у якій все багатство світу, яке ми можемо бачити навколо нас, створюється музикою, що її награвають ці маленькі, мікроскопічні струни.
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.
Але існує і ціна цієї витонченої єдності, тому що багаторічні дослідження показали, що закони математики теорії струн не працюють так, як потрібно. Вони мають внутрішні невідповідності, які можливо подолати тільки припустивши щось зовсім вже незвичайне – додаткові виміри простору. Всі ми знаємо три звичайні виміри простору. Вони відомі нам як висота, ширина та товщина. Але теорія струн передбачає, що на фантастично маленьких масштабах існують додаткові виміри, згорнуті до надзвичайно маленького розміру, такого маленького, що ми їх не можемо виявити. І хоча виміри приховані від нас, вони могли б мати вплив на те, що ми можемо спостерігати, тому що форма додаткових вимірів накладає обмеження на те, яким чином можуть вібрувати струни. А в теорії струн вібрації обумовлюють геть усе. Так що маси частинок, сили взаємодій, і, що найважливіше, кількість темної енергії визначались би формою додаткових вимірів. Тому якби ми знали форму додаткових вимірів, ми змогли б обчислити ці властивості, вирахувати кількість темної енергії.
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.
Проблема в тому, що ми не знаємо форму додаткових вимірів. Ми знаємо тільки список можливих форм, що їх припускає математика. Коли ці ідеї тільки почали досліджувати, то існувало всього близько п’яти можливих форм, так що ви можете уявити, що їх одну за одною проаналізували, щоб визначити, чи допускають вони фізичні властивості, що їх ми спостерігаємо. Але з часом, у міру того, як дослідники знаходили нові можливі форми, список продовжував рости. З п’яти їхня кількість збільшилась до сотень, а потім до тисяч – величезний набір, який все ще можна було проаналізувати, адже врешті-решт, аспірантам треба чимось займатись. Але список і далі зростав до мільйонів і мільярдів до сьогоднішнього дня. Список можливих форм сягнув 10 в ступені 500.
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.
Що ж тепер робити? Деякі дослідники розчарувались, зробивши висновок, що з такою кількістю можливих форм додаткових вимірів, кожна з яких призводить до різних фізичних властивостей, теорія струн ніколи не зможе давати точних передбачень, які можна перевірити. Але знайшлись і такі, які змогли побачити проблему під іншим кутом і запропонували нам ідею Мультивсесвіту. Ось у чому суть ідеї. Припустимо, що кожна з цих можливих форм має такі ж права на існування, як і будь-яка інша. Кожна з них реальна, як і будь-яка інша, в тому сенсі, що існує багато всесвітів, кожний з різними формами додаткових вимірів. Така радикальна теорія має визначальний вплив на нашу загадку: кількість темної енергії, визначеної лауреатами Нобелівської премії.
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?
Адже виходить, що якщо існують інші всесвіти, і якщо серед тих всесвітів, кожен має, скажімо, свою особливу форму додаткових вимірів, то такі всесвіти матимуть різні фізичні властивості, і до того ж, кількість темної матерії у кожному всесвіті також буде різна. А це означає, що таємниця пояснення відомої нам кількості темної енергії набула б зовсім іншого значення. У цьому контексті закони фізики не зможуть пояснити одне якесь значення для темної енергії, тому що існує не одне якесь значення, а багато значень. А це означає, що ми неправильно ставили запитання. Тобто правильно поставлене запитання мало б звучати так: чому ми, люди, опинились у всесвіті з конкретною виміряною нами кількістю темної енергії, а не серед інших можливих варіантів?
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.
А це вже запитання, з яким ми можемо просуватись вперед. Тому що у всесвітах з набагато більшою кількістю темної енергії, ніж у нашому, як тільки матерія починає згущуватись у галактики, відштовхуючий вплив темної енергії настільки сильний, що розкидає згустки геть, і галактики не утворюються. А у всесвітах із значно меншою кількістю темної енергії згустки колапсують настільки швидко, що, знову ж таки, галактики не утворюються. А без галактик немає ні зірок, ні планет, ні шансів на існування нашої форми життя в тих других всесвітах
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.
Ось чому ми опинились у всесвіті з конкретним значенням виміряної нами кількості темної енергії – просто тому, що наш всесвіт створює умови, гостинні до нашої форми життя. Ось і усе. Таємниця розгадана, Мультивсесвіт знайдений. Мабуть, комусь це пояснення здається незадовільним. Ми звикли до того, що фізика дає нам вичерпні пояснення явищ, що їх ми спостерігаємо. Але річ у тому, що, якщо властивість, яку ви спостерігаєте, може приймати та приймає широкий діапазон різних значень у ширшій панорамі реальності, то намагання обґрунтувати якесь одне конкретне значення є просто помилковим.
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.
Прикладом цього в минулому можуть слугувати дослідження великого астронома Іоганна Кеплера, який був одержимий ідеєю зрозуміти інше число – чому Земля знаходиться на відстані 150 мільйонів кілометрів від Сонця. І він працював десятиліттями, намагаючись пояснити це число, але не досяг успіху, і зараз ми розуміємо, чому. Кеплер ставив не те запитання.
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.
Тепер ми знаємо, що існує багато планет на різних відстанях від своїх світил. Так що сподівання на те, що закони фізики пояснять одне-єдине число, 150 мільйонів кілометрів, просто безпідставні. Натомість, правильне запитання повинно звучати так: чому ми, люди, опинились на планеті на цій конкретній відстані, а не на якійсь іншій відстані серед багатьох можливих? І знову-таки, це питання, на яке ми можемо відповісти. Ті планети, які знаходяться набагато ближче до такої зірки, як Сонце, були б такі гарячі, що наша форма життя не змогла б існувати. А ті планети, які знаходяться набагато далі від зірки, були б такі холодні, що, знову ж таки, наша форма життя не змогла б закріпитись. Тому ми опинились на цій конкретній відстані просто тому, що на ній існують умови, життєво важливі для нашої форми життя. Коли мова йде про планети та їхні відстані від зірок, то це і є правильним напрямком думок. Річ у тому, що в роздумах про всесвіти та кількість темної енергії, якою вони наповнені, подібний напрямок думок також може бути правильним.
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.
Одна ключова відмінність, звичайно, в тому, що ми знаємо про існування багатьох планет у космосі, але досі я тільки припускав можливість існування інших всесвітів. Щоб скласти все до купи, нам потрібен механізм, який дійсно зможе створювати інші всесвіти. А це приводить мене до заключної, третьої частини. Тому що такий механізм був знайдений космологами, які працювали над вивченням Великого вибуху. Як ви знаєте, коли ми говоримо про Великий вибух, ми зазвичай уявляємо щось на кшталт космічного вибуху, який створив наш всесвіт і дав початок дуже швидкому розширенню простору.
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.
Але тут є маленький секрет. Теорія Великого вибуху залишає за рамками дещо справді важливе – сам вибух. Ця теорія розкриває нам, як еволюціонував всесвіт після Великого вибуху, але не надає ніяких пояснень того, що могло спричинити сам Великий вибух. І ця прогалина була нарешті заповнена новою версією теорії Великого вибуху. Вона називається інфляційною космологією, і передбачає певний вид "палива", яке могло природнім шляхом привести до розширення простору. Це паливо використовує так зване квантове поле, але для нас важлива тільки одна деталь: це паливо визнане настільки потужним, що практично не може бути вичерпаним повністю, а в рамках інфляційної теорії це означає, що Великий вибух, який створив наш всесвіт, може бути не разовою подією. Натомість це паливо могло викликати не тільки наш Великий вибух, але може також призводити до інших незчисленних Великих вибухів, кожний з яких створює свій окремий всесвіт, і наш всесвіт стає тільки однією бульбашкою серед грандіозної космічної піни всесвітів.
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.
І тепер, коли ми поєднаємо цей підхід з теорією струн, ось до чого ми приходимо. Кожен із цих всесвітів має додаткові виміри. Додаткові виміри приймають надзвичайно широкий діапазон різних форм. Різні форми призводять до різних фізичних властивостей. І ми опинились в одному всесвіті, а не в іншому, тільки тому, що саме в нашому всесвіті фізичні властивості, як-от кількість темної енергії, дають змогу закріпитись нашій формі життя. Ось така чарівна, але вкрай суперечлива картина широкої панорами космосу, над якою нас примушують задуматись останні дослідження та теорії.
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.
Перед нами, звичайно, залишається ще одне велике запитання: чи зможемо ми колись підтвердити існування інших всесвітів? Що ж, дозвольте мені пояснити можливість того, як це могло б колись статись. Інфляційна теорія на сьогодні має переконливе емпіричне обґрунтування. У зв’язку з передбаченням теорії про те, що Великий вибух був настільки інтенсивним, що простір розширювався надзвичайно швидко, мікроскопічні квантові коливання з мікросвіту розтягнулись до макроскопічних розмірів, залишаючи чітко видимі відбитки, візерунки з трішки тепліших і трішки холодніших точок в космосі, що їх змогли побачити сучасні потужні телескопи. Таким чином, якщо існують інші всесвіти, то, згідно з передбаченнями інфляційної теорії, час від часу вони можуть зіштовхуватись. І якщо наш всесвіт зіткнеться з іншим, таке зіткнення залишить додатковий ледь помітний візерунок температурних коливань у космосі, який ми колись змогли б виявити. Наскільки екзотично б не виглядала ця картина, одного дня вона може отримати підтвердження від спостережень, встановлюючи існування інших всесвітів.
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.
Я підсумую сказане розповіддю про парадоксальні наслідки цих ідей у дуже-дуже далекому майбутньому. Як ви бачите, ми дізнались про те, що наш всесвіт не статичний, що простір розширюється, що це розширення прискорюється, і що можуть існувати інші всесвіти - про все це ми змогли дізнатись, прискіпливо вивчаючи слабкі промінці зоряного світла, які приходять до нас з далеких галактик. Але тому що розширення прискорюється, у дуже далекому майбутньому ці галактики мчатимуть геть від нас так далеко і так швидко, що ми не зможемо їх побачити - нам перешкоджатимуть не технологічні обмеження, а самі закони фізики. Світло, яке випромінюють ці галактики, навіть подорожуючи з найбільшою з можливих швидкостей, швидкістю світла, не зможе здолати колосальну відстань до нас, яка буде постійно збільшуватись. Тому астрономи далекого майбутнього, вдивляючись у далекий космос, не побачать нічого, крім нескінченного простору статичної, чорнильно-чорної нерухомості. І вони дійдуть висновку, що всесвіт є статичним, незмінним та населеним в єдиній центральній оазі матерії, мешканцями якої вони і є – картина космосу, що, як нам достеменно відомо, є абсолютно неправильною.
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.
Можливо, астрономи майбутнього матимуть рукописи, які надійдуть до них із таких далеких епох, як наша, і в тих рукописах будуть свідчення про космос, що розширюється, наповнений безліччю галактик. Та чи повірять ті майбутні астрономи таким древнім знанням? Чи вони віритимуть в абсолютно чорний, статичний та пустий всесвіт, яким вони його побачили завдяки власним високотехнологічним спостереженням? Я схиляюсь до останнього. А це значить, що ми живемо в дійсно визначну епоху, в якій певні глибинні істини космосу знаходяться все ще в межах досяжності людського дослідницького духу. Схоже на те, що так буде не завжди. Тому що сучасні астрономи, вдивляючись у небо через потужні телескопи, уловлюють дещицю фотонів, що несуть в собі мізерну інформацію, щось на зразок космічної телеграми, яка долає свій шлях мільярди років. Але ми розуміємо послання, що лунає через віки. Іноді природа приховує свої секрети за допомогою мертвої хватки фізичних законів. Іноді справжня природа реальності тільки манить нас з-за горизонту.
Thank you very much.
Дуже вам дякую.
(Applause)
(Оплески)
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?
Кріс Андерсон: Браяне, дякую вам! Розмах ідей, про які ви щойно розповіли, запаморочливий, захоплюючий, неймовірний. Як ви думаєте де знаходиться космологія тепер, з точки зору її історичного розвитку? Чи не знаходимось ми в центрі чогось історично незвичайного, як на вашу думку?
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.
БҐ: Важко сказати. Коли ми розуміємо, що астрономи далекого майбутнього можуть не мати достатньо інформації, щоб зрозуміти справжній стан речей, виникає цілком закономірне запитання: може, і ми вже в такому ж становищі, і певні фундаментальні, критичні властивості всесвіту вже вислизнули за межі наших можливостей їх зрозуміти, тому що саме так і розвивається космологія. З такої точки зору, можливо, ми завжди будемо ставити запитання і ніколи не зможемо надати вичерпних відповідей на них.
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.
З іншого боку, ми розуміємо, який вік всесвіту. Ми розуміємо, як інтерпретувати дані мікрохвильового реліктового випромінювання, яке виплеснулося 13,72 мільярдів років тому, - і ми, до того ж, можемо вирахувати, яким воно буде, і розрахунки відповідають спостереженням! Очманіти! Це просто неймовірно. Так що, з одного боку, неймовірно, куди ми змогли дійти, але хтозна, які перешкоди зустрінуть нас у майбутньому.
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.)
КА: Ви будете тут ще кілька днів. Можливо, ми ще поговоримо на теми, які Ви порушили. Дякую Вам. Дякую Вам, Браяне. (БҐ: Будь ласка)
(Applause)
(Оплески)