First, a video. Yes, it is a scrambled egg. But as you look at it, I hope you'll begin to feel just slightly uneasy. Because you may notice that what's actually happening is that the egg is unscrambling itself. And you'll now see the yolk and the white have separated. And now they're going to be poured back into the egg. And we all know in our heart of hearts that this is not the way the universe works. A scrambled egg is mush -- tasty mush -- but it's mush. An egg is a beautiful, sophisticated thing that can create even more sophisticated things, such as chickens. And we know in our heart of hearts that the universe does not travel from mush to complexity. In fact, this gut instinct is reflected in one of the most fundamental laws of physics, the second law of thermodynamics, or the law of entropy. What that says basically is that the general tendency of the universe is to move from order and structure to lack of order, lack of structure -- in fact, to mush. And that's why that video feels a bit strange.
Först, en film. (Film) Ja, det är äggröra. Men när du tittar på den hoppas jag att du börjar känna dig en aning obekväm. Du kanske inser att vad som händer är att ägget blir mindre och mindre rörigt. Nu ser du att gulan och vitan har särats, och hälls tillbaka i äggskalet. Vi vet alla innerst inne att det inte är så universum fungerar. Äggröra är röra - god röra - men likväl röra. Ett ägg är ett vackert och komplicerat föremål som kan ge upphov till än mer komplicerade ting som kycklingar. Och vi vet innerst inne att universum inte går från röra till komplexitet. Denna magkänsla finns återspeglad i en av fysikens mest grundläggande lagar, termodynamikens andra lag, eller lagen om ökande entropi. Den går ut på att universum i allmänhet är att gå från ordning och struktur till oordning och ostrukturerat - det vill säga till röra. Det är därför den där filmen känns lite konstig.
And yet, look around us. What we see around us is staggering complexity. Eric Beinhocker estimates that in New York City alone, there are some 10 billion SKUs, or distinct commodities, being traded. That's hundreds of times as many species as there are on Earth. And they're being traded by a species of almost seven billion individuals, who are linked by trade, travel, and the Internet into a global system of stupendous complexity.
Och ändå, se er omkring. Det vi ser omkring oss är otroligt komplext. Eric Beinhocker uppskattar att bara i staden New York handlas det med 10 miljarder SKU:er, det vill säga olika sorters varor. Det är hundratals gånger mer än det finns arter på jorden. Och de handlas med av en art som har nästan sju miljarder individer som fogas samman av handel, resor och internet till ett globalt system av överväldigande komplexitet.
So here's a great puzzle: in a universe ruled by the second law of thermodynamics, how is it possible to generate the sort of complexity I've described, the sort of complexity represented by you and me and the convention center? Well, the answer seems to be, the universe can create complexity, but with great difficulty. In pockets, there appear what my colleague, Fred Spier, calls "Goldilocks conditions" -- not too hot, not too cold, just right for the creation of complexity. And slightly more complex things appear. And where you have slightly more complex things, you can get slightly more complex things. And in this way, complexity builds stage by stage. Each stage is magical because it creates the impression of something utterly new appearing almost out of nowhere in the universe. We refer in big history to these moments as threshold moments. And at each threshold, the going gets tougher. The complex things get more fragile, more vulnerable; the Goldilocks conditions get more stringent, and it's more difficult to create complexity.
Så här finns en stor gåta: Hur är det, i ett universum som lyder under termodynamikens andra lag, möjligt att skapa den sorts komplexitet jag har visat, den sorts komplexitet som representeras av dig och mig och den här anläggningen? Nå, svaret verkar vara att universum kan åstadkomma komplexitet men med stora besvär. I små avgränsade områden kan det uppstå vad min kollega Fred Spier kallar "Guldlocksförutsättningar" - inte för varmt, inte för kallt, alldeles lagom för att komplexitet ska kunna uppstå. Och aningen mer komplexa system uppstår. Finns det en aning mer komplexa system kan det uppstå ännu mer komplexa system. Och på det sättet ökar komplexiteten stegvis. Varje steg är magiskt eftersom det verkar som om det dyker upp något alldeles nytt nästan som ur ingenting i universum. I storskalig historia kallas dessa stunder trappsteg. Vid varje trappsteg blir det svårare. De komplexa systemen blir mer ömtåliga, mer sårbara; guldlocksförutsättningarna blir snävare, och det blir svårare att skapa komplexitet.
Now, we, as extremely complex creatures, desperately need to know this story of how the universe creates complexity despite the second law, and why complexity means vulnerability and fragility. And that's the story that we tell in big history. But to do it, you have do something that may, at first sight, seem completely impossible. You have to survey the whole history of the universe. So let's do it.
Så, vi som är otroligt komplexa varelser har ett stort behov av att känna till det sätt på vilket universum skapar komplexitet trots den andra lagen och varför komplexitet innebär sårbarhet och ömtålighet. Det är den berättelsen vi berättar i den storskaliga historian. Men för att göra det måste man göra något som till en början kan verka omöjligt. Du måste gå igenom hela universums historia. Då sätter vi igång.
(Laughter)
(Skratt)
Let's begin by winding the timeline back 13.7 billion years, to the beginning of time.
Vi börjar med att gå tillbaka i tiden 13,7 miljarder år till tidens begynnelse.
Around us, there's nothing. There's not even time or space. Imagine the darkest, emptiest thing you can and cube it a gazillion times and that's where we are. And then suddenly, bang! A universe appears, an entire universe. And we've crossed our first threshold. The universe is tiny; it's smaller than an atom. It's incredibly hot. It contains everything that's in today's universe, so you can imagine, it's busting. And it's expanding at incredible speed. And at first, it's just a blur, but very quickly distinct things begin to appear in that blur. Within the first second, energy itself shatters into distinct forces including electromagnetism and gravity. And energy does something else quite magical: it congeals to form matter -- quarks that will create protons and leptons that include electrons. And all of that happens in the first second.
Runt oss finns ingenting. Inte ens tid eller rum. Tänk dig det mest tomma och mörka du kan gånger en fjantiljon så är det där vi är. Så plötsligt, Bang! Ett universum dyker upp, ett helt universum. Vi har kommit över det första trappsteget. Universum är pyttelitet, mindre än en atom. Det är otroligt varmt. Det innehåller allt som finns i universum så du kan tänka dig att det är fullsmockat. Det expanderar i en helt otrolig fart. Till en början är allt ett töcken men väldigt snabbt börjar man skönja saker. Inom en sekund har energin delats upp i olika krafter så som elektromagnetism och gravitation. Och energin gör något mer nästan magiskt: Den stelnar till materia -- kvarkar som bildar protoner och leptoner som elektroner. Allt det händer under den första sekunden.
Now we move forward 380,000 years. That's twice as long as humans have been on this planet. And now simple atoms appear of hydrogen and helium. Now I want to pause for a moment, 380,000 years after the origins of the universe, because we actually know quite a lot about the universe at this stage. We know above all that it was extremely simple. It consisted of huge clouds of hydrogen and helium atoms, and they have no structure. They're really a sort of cosmic mush. But that's not completely true. Recent studies by satellites such as the WMAP satellite have shown that, in fact, there are just tiny differences in that background. What you see here, the blue areas are about a thousandth of a degree cooler than the red areas. These are tiny differences, but it was enough for the universe to move on to the next stage of building complexity.
Nu förflyttar vi oss 380 000 år framåt. Det är dubbelt så länge som människor bott på den här planeten. Nu formas enkla atomer som väte och helium. Här vill jag ta ett ögonblicks paus, 380 000 år efter universums födelse, eftersom vi faktiskt vet ganska mycket om universum vid den här tiden. Framför allt vet vi att det var väldigt okomplicerat. Det bestod av gigantiska moln av väte- och heliumatomer utan struktur. Det var helt enkelt en kosmisk röra. Men det är inte helt sant. Färska studier av satelliter så som WMAP-satelliten har visat att det faktiskt fanns små, små skillnader i bakgrunden. Vad ni ser här är att de blå områdena är omkring en tusendels grad kallare än de röda. Det är pyttesmå skillnader men nog för att universum skulle gå vidare till nästa steg av komplexitet.
And this is how it works. Gravity is more powerful where there's more stuff. So where you get slightly denser areas, gravity starts compacting clouds of hydrogen and helium atoms. So we can imagine the early universe breaking up into a billion clouds. And each cloud is compacted, gravity gets more powerful as density increases, the temperature begins to rise at the center of each cloud, and then, at the center, the temperature crosses the threshold temperature of 10 million degrees, protons start to fuse, there's a huge release of energy, and -- bam! We have our first stars. From about 200 million years after the Big Bang, stars begin to appear all through the universe, billions of them. And the universe is now significantly more interesting and more complex.
Det gick till så här. Gravitationen är starkare där det finns mer saker. Så där det finns aningen tätare områden börjar gravitationen dra samman moln av väte- och heliumatomer. Vi kan tänka oss hur universum bröts upp i miljarder moln. Och varje moln tätnade och gravitationen blev starkare allteftersom densiteten ökade, temperaturen började stiga i molnen och så, i mitten på på molnen steg temperaturen över brytpunkten 10 miljoner grader. Protoner började slås samman och frigjorde enorma mängder energi och, bam! Vi har våra första stjärnor. Från ungefär 200 miljoner år efter Big Bang bildas stjärnor över hela universum, miljarder stjärnor. Och universum blir betydligt mer intressant och komplext.
Stars will create the Goldilocks conditions for crossing two new thresholds. When very large stars die, they create temperatures so high that protons begin to fuse in all sorts of exotic combinations, to form all the elements of the periodic table. If, like me, you're wearing a gold ring, it was forged in a supernova explosion. So now the universe is chemically more complex. And in a chemically more complex universe, it's possible to make more things. And what starts happening is that, around young suns, young stars, all these elements combine, they swirl around, the energy of the star stirs them around, they form particles, they form snowflakes, they form little dust motes, they form rocks, they form asteroids, and eventually, they form planets and moons. And that is how our solar system was formed, four and a half billion years ago. Rocky planets like our Earth are significantly more complex than stars because they contain a much greater diversity of materials. So we've crossed a fourth threshold of complexity.
Stjärnor skapar guldlocksförutsättningar för att komma över två nya trappsteg. När riktigt stora stjärnor dör uppstår så höga temperaturer att protoner slås samman i alla möjliga exotiska former och bildar alla de ämnen som finns i det periodiska systemet. Om du, som jag, har på dig en guldring så skapades den i en exploderande supernova. Nu är universum kemiskt mer komplext. Och i ett kemiskt mer komplext universum är det möjligt att skapa fler saker. Och det som händer är att runt unga solar, unga stjärnor, slås dessa ämnen samman, de virvlar runt, energin från stjärnorna rör runt bland dem och de bildar partiklar, snöflingor, de bildar små dammkorn, de bildar stenar, asteroider och till slut planeter och månar. Det var så vårt solsystem bildades för fyra och en halv miljarder år sedan. Stenplaneter som vår jord är betydligt mer komplicerade än stjärnor eftersom de har mycket fler olika beståndsdelar. Nu har vi tagit oss över ett fjärde trappsteg av komplexitet.
Now, the going gets tougher. The next stage introduces entities that are significantly more fragile, significantly more vulnerable, but they're also much more creative and much more capable of generating further complexity. I'm talking, of course, about living organisms. Living organisms are created by chemistry. We are huge packages of chemicals. So, chemistry is dominated by the electromagnetic force. That operates over smaller scales than gravity, which explains why you and I are smaller than stars or planets. Now, what are the ideal conditions for chemistry? What are the Goldilocks conditions? Well, first, you need energy, but not too much. In the center of a star, there's so much energy that any atoms that combine will just get busted apart again. But not too little. In intergalactic space, there's so little energy that atoms can't combine. What you want is just the right amount, and planets, it turns out, are just right, because they're close to stars, but not too close.
Nu blir det jobbigare. Nästa steg introducerar ting som är betydligt mer ömtåliga, mycket mer sårbara men också mycket mer kreativa och förmögna att skapa än mer komplexitet. Jag talar så klart om levande organismer. Levande organismer skapas av kemi. Vi är enorma paket av kemikalier. Kemi bygger på den elektromagnetiska kraften. Den verkar på mindre skalor än gravitationen vilket förklarar varför du och jag är mindre än stjärnor och planeter. Så vilka är de idealiska förutsättningarna för kemi? Vilka är guldlocksförutsättningarna? Till att börja med behövs det energi men inte för mycket. Inuti stjärnor finns det så mycket energi att de atomer som formas genast slås sönder igen. Men inte för lite. I yttre rymden finns så lite energi att molekyler inte kan formas. Vad som behövs är precis lagom mängd och planeter, visar det sig, är lagom eftersom de finns nära stjärnor, men inte för nära.
You also need a great diversity of chemical elements, and you need liquids, such as water. Why? Well, in gases, atoms move past each other so fast that they can't hitch up. In solids, atoms are stuck together, they can't move. In liquids, they can cruise and cuddle and link up to form molecules. Now, where do you find such Goldilocks conditions? Well, planets are great, and our early Earth was almost perfect. It was just the right distance from its star to contain huge oceans of liquid water. And deep beneath those oceans, at cracks in the Earth's crust, you've got heat seeping up from inside the Earth, and you've got a great diversity of elements. So at those deep oceanic vents, fantastic chemistry began to happen, and atoms combined in all sorts of exotic combinations.
Det behövs också många olika kemiska ämnen och vätskor som vatten. Varför? För att i gaser så passerar atomerna varandra så fort att de inte kan slås samman. I fasta ämnen sitter atomerna ihop så de kan inte flytta sig. I vätskor kan de flyta runt och mysa och slås samman till molekyler. Var finns då dessa guldlocksförutsättningar? Ja, planeter är bra och vår tidiga jord var nästan perfekt. Den var på precis rätt avstånd från solen för att ha stora hav med vatten. Och djupt under havsytan vid sprickorna i jordskorpan steg det upp värme från jordens inre och det fanns en uppsjö av olika ämnen. Vid dessa undervattensvulkaner började fantastiska kemiska reaktioner hända och atomer slogs samman i alla möjliga exotiska kombinationer.
But of course, life is more than just exotic chemistry. How do you stabilize those huge molecules that seem to be viable? Well, it's here that life introduces an entirely new trick. You don't stabilize the individual; you stabilize the template, the thing that carries information, and you allow the template to copy itself. And DNA, of course, is the beautiful molecule that contains that information. You'll be familiar with the double helix of DNA. Each rung contains information. So, DNA contains information about how to make living organisms. And DNA also copies itself. So, it copies itself and scatters the templates through the ocean. So the information spreads. Notice that information has become part of our story. The real beauty of DNA though is in its imperfections. As it copies itself, once in every billion rungs, there tends to be an error. And what that means is that DNA is, in effect, learning. It's accumulating new ways of making living organisms because some of those errors work. So DNA's learning and it's building greater diversity and greater complexity. And we can see this happening over the last four billion years.
Men det är klart, livet är mer än bara exotisk kemi. Hur stabiliserar man då de stora molekyler som visar livskraft? Det är här livet introducerar ett helt nytt trick. Man stabiliserar inte individen utan mallen, den som innehåller informationen och låter den kopiera sig själv. Och DNA är så klart den vackra molekyl som bär den informationen. Ni känner igen den dubbla DNA-spiralen. Varje stegpinne innehåller information. Så DNA innehåller information om hur levande organismer byggs upp. Och DNA kopierar sig självt. Så den kopierar sig själv och sprider sig genom haven. Informationen sprids. Lägg märke till att information blivit en del av berättelsen. Det fantastiska med DNA är dock dess små fel och misstag. När den kopierar sig själv, så någon gång på miljarden blir något fel. Vad det betyder är i praktiken att DNA lär sig. Den samlar på sätt att bygga organismer eftersom vissa av de felen fungerar. Så DNA lär sig och bygger mångfald och komplexitet. Det har pågått under de senaste fyra miljarder åren.
For most of that time of life on Earth, living organisms have been relatively simple -- single cells. But they had great diversity, and, inside, great complexity. Then from about 600 to 800 million years ago, multi-celled organisms appear. You get fungi, you get fish, you get plants, you get amphibia, you get reptiles, and then, of course, you get the dinosaurs. And occasionally, there are disasters. Sixty-five million years ago, an asteroid landed on Earth near the Yucatan Peninsula, creating conditions equivalent to those of a nuclear war, and the dinosaurs were wiped out. Terrible news for the dinosaurs, but great news for our mammalian ancestors, who flourished in the niches left empty by the dinosaurs. And we human beings are part of that creative evolutionary pulse that began 65 million years ago with the landing of an asteroid.
Under den största delen av livets tid så har organismer varit relativt enkla -- encelliga organismer. Men det fanns en otrolig mångfald och, inuti, stor komplexitet. Sen, från ungefär 600 till 800 miljoner år sedan började flercelliga organismer dyka upp. Svampar, fiskar, växter, amfibier, reptiler, och, så klart, dinosaurier. Och ibland, katastrofer. För sextiofem miljoner år sedan träffade en asteroid jorden nära Yukatan-halvön med en kraft som motsvarade ett kärnvapenkrig, och dinosaurierna utrotades. Fruktansvärt för dinosaurierna men goda nyheter för våra tidiga förfäder som kunde ta över dinosauriernas gamla nischer. Och vi människor är en del av den evolutionära impuls som sattes igång för 65 miljoner år sedan med ett meteoritnedslag.
Humans appeared about 200,000 years ago. And I believe we count as a threshold in this great story. Let me explain why. We've seen that DNA learns in a sense, it accumulates information. But it is so slow. DNA accumulates information through random errors, some of which just happen to work. But DNA had actually generated a faster way of learning: it had produced organisms with brains, and those organisms can learn in real time. They accumulate information, they learn. The sad thing is, when they die, the information dies with them. Now what makes humans different is human language. We are blessed with a language, a system of communication, so powerful and so precise that we can share what we've learned with such precision that it can accumulate in the collective memory. And that means it can outlast the individuals who learned that information, and it can accumulate from generation to generation. And that's why, as a species, we're so creative and so powerful, and that's why we have a history. We seem to be the only species in four billion years to have this gift.
Människan dök upp för ungefär 200 000 år sedan. Och jag anser att vi är ett av trappstegen i den storskaliga historien. Jag ska förklara varför. Vi har sett hur DNA i en mening kan lära, att den samlar information. Men det går långsamt. DNA samlar information genom slumpmässiga fel där en del bara råkar funka. Men DNA har skapat ett snabbare sätt: det har skapat organismer med hjärnor, och de organismerna kan lära i realtid. De samlar information, de lär sig. Sorgligt nog så dör informationen med dem. Det som gör människan annorlunda är mänskligt språk. Vi har välsignats med språk, kommunikation som är så kraftfull och precis att vi kan förmedla vad vi lärt oss med sådan precision att det kan tas upp i det kollektiva minnet. Det betyder att kunskapen kan överleva den individ som från början lärde sig den och den kan ansamlas från generation till generation. Det är därför vi som art är så kreativa och mäktiga, det är därför vi har en historia. Det verkar som om vi är den enda arten under fyra miljarder år som har den förmågan.
I call this ability collective learning. It's what makes us different. We can see it at work in the earliest stages of human history. We evolved as a species in the savanna lands of Africa, but then you see humans migrating into new environments, into desert lands, into jungles, into the Ice Age tundra of Siberia -- tough, tough environment -- into the Americas, into Australasia. Each migration involved learning -- learning new ways of exploiting the environment, new ways of dealing with their surroundings.
Jag kallar förmågan kollektivt lärande. Det är vad som gör oss annorlunda. Vi kan se det i de tidigaste stadierna av människans historia. Vi utvecklades som art på Afrikas savanner men sedan spred sig människorna till nya miljöer, öknar, djungler, till Sibiriens tundror -- mycket utmanande miljöer -- till Amerika, Australasien. Varje förflyttning innebar att lära sig nya sätt att utnyttja omgivningen nya sätt att förhålla sig till omgivningen.
Then 10,000 years ago, exploiting a sudden change in global climate with the end of the last ice age, humans learned to farm. Farming was an energy bonanza. And exploiting that energy, human populations multiplied. Human societies got larger, denser, more interconnected. And then from about 500 years ago, humans began to link up globally through shipping, through trains, through telegraph, through the Internet, until now we seem to form a single global brain of almost seven billion individuals. And that brain is learning at warp speed. And in the last 200 years, something else has happened. We've stumbled on another energy bonanza in fossil fuels. So fossil fuels and collective learning together explain the staggering complexity we see around us.
Så för 10 000 år sedan vid en plötslig klimatförändring i slutet av den senaste istiden så lärde sig människorna att bruka jorden. Jordbruket blev en riktig energifest. Genom att utnyttja den energin ökade befolkningen radikalt. Mänskliga samhällen blev större, tätare och mer sammankopplade. Och så för ungefär 500 år sedan började människor kopplas samman globalt genom sjöfart, järnvägar, telegrafen, internet och nu verkar vi bilda en enda global hjärna av nästan sju miljarder individer. Och hjärnan lär sig i överljushastighet. Under de senaste 200 åren har mer hänt. Vi har snubblat över en till energifest i form av fossila bränslen. De fossila bränslena i kombination med kollektivt lärande förklarar den otroliga komplexitet vi ser omkring oss.
So -- Here we are, back at the convention center. We've been on a journey, a return journey, of 13.7 billion years. I hope you agree this is a powerful story. And it's a story in which humans play an astonishing and creative role. But it also contains warnings. Collective learning is a very, very powerful force, and it's not clear that we humans are in charge of it. I remember very vividly as a child growing up in England, living through the Cuban Missile Crisis. For a few days, the entire biosphere seemed to be on the verge of destruction. And the same weapons are still here, and they are still armed. If we avoid that trap, others are waiting for us. We're burning fossil fuels at such a rate that we seem to be undermining the Goldilocks conditions that made it possible for human civilizations to flourish over the last 10,000 years. So what big history can do is show us the nature of our complexity and fragility and the dangers that face us, but it can also show us our power with collective learning.
Här är vi i den här anläggningen. Vi har varit på en resa tur och retur genom 13,7 miljarder år. Jag hoppas ni håller med om att det är en kraftfull berättelse. Där människor spelar en förunderlig och kreativ roll. Men den innehåller också varningar. Kollektivt lärande är en väldigt, väldigt stark kraft och det är inte klart om vi människor råder över den eller inte. Jag minns väldigt tydligt hur jag som barn i England upplevde Kubakrisen. Under ett par dagar var hela biosfären på gränsen till utplåning. Samma vapen finns kvar och de har inte avrustats. Och om vi undviker den fällan så finns det fler som väntar på oss. Vi bränner fossila bränslen i en takt som gör att vi verkar underminera de guldlocksförutsättningar som möjliggjort för mänskliga civilisationer att blomstra de senaste 10 000 åren. Vad storskalig historia kan göra är att visa oss hur komplexa och ömtåliga vi är och visa på de faror vi står inför, men den kan också visa oss
And now, finally --
styrkan av kollektivt lärande.
this is what I want. I want my grandson, Daniel, and his friends and his generation, throughout the world, to know the story of big history, and to know it so well that they understand both the challenges that face us and the opportunities that face us. And that's why a group of us are building a free, online syllabus in big history for high-school students throughout the world. We believe that big history will be a vital intellectual tool for them, as Daniel and his generation face the huge challenges and also the huge opportunities ahead of them at this threshold moment in the history of our beautiful planet.
Så, slutligen, är det här vad jag vill. Jag vill att mitt barnbarn Daniel och hans vänner och hans generation över hela världen ska känna till den storskaliga historian och kunna den så bra att de förstår både de utmaningar vi står inför och de möjligheter vi har. Det är därför vi är en grupp som bygger upp en gratis onlinekurs i storskalig historia för gymnasiestudenter över hela världen. Vi tror att storskalig historia kommer vara ett intellektuellt verktyg för dem när Daniel och hans generation ställs inför de enorma utmaningar men också enorma möjligheter de står inför vid detta trappsteg i vår vackra planets historia.
I thank you for your attention.
Tack för er uppmärksamhet.
(Applause)
(Applåder)