Vesmír je skutečně veliký. Žijeme v galaxii, v galaxii Mléčná dráha. V Mléčné dráze je asi sto miliard hvězd. A když vezmete foťák, zamíříte jím na náhodné místo oblohy a necháte otevřenou závěrku, pokud je váš foťák připevněný k Hubbleovu vesmírnému teleskopu, uvidíte něco jako toto. Každá z těchto malých teček je galaxie zhruba stejně velká jako naše Mléčná dráha - sto miliard hvězd v každé z těchto teček. V pozorovatelném vesmíru je zhruba sto miliard galaxií. Sto miliard je jediné číslo, které potřebujete znát. Stáří vesmíru, od tohoto okamžiku až po Velký třesk, je sto miliard psích let. (Smích) Což vám něco říká o našem místě ve vesmíru.
The universe is really big. We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy. There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy. And if you take a camera and you point it at a random part of the sky, and you just keep the shutter open, as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope, it will see something like this. Every one of these little blobs is a galaxy roughly the size of our Milky Way -- a hundred billion stars in each of those blobs. There are approximately a hundred billion galaxies in the observable universe. 100 billion is the only number you need to know. The age of the universe, between now and the Big Bang, is a hundred billion in dog years. (Laughter) Which tells you something about our place in the universe.
Jednou z věcí, kterou můžete s takovou fotkou udělat, je jednoduše ji obdivovat. Je nesmírně krásná. Často se divím, jaký evoluční tlak přiměl naše předky ze stepí k adaptaci a takovému vývoji, aby si dovedli užívat fotky galaxií, když žádné neměli. My bychom jim však také chtěli porozumět. Jako kosmolog se chci zeptat, proč je vesmír takovýto? Velkou nápovědou, kterou máme, je skutečnost, že vesmír se mění v čase. Kdybyste se podívali na jednu z těchto galaxií a změřili její rychlost, pohybovala by se od vás pryč. A kdybyste se podívali na ještě vzdálenější galaxii, pohybovala by se pryč rychleji. Proto hovoříme o tom, že se vesmír rozpíná.
One thing you can do with a picture like this is simply admire it. It's extremely beautiful. I've often wondered, what is the evolutionary pressure that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve to really enjoy pictures of galaxies when they didn't have any. But we would also like to understand it. As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this? One big clue we have is that the universe is changing with time. If you looked at one of these galaxies and measured its velocity, it would be moving away from you. And if you look at a galaxy even farther away, it would be moving away faster. So we say the universe is expanding.
To samozřejmě znamená, že v minulosti byly věci blíže u sebe. V minulosti měl vesmír větší hustotu a také vyšší teplotu. Když stlačíte věci dohromady, teplota se zvýší. To nám celkem dává smysl. Co nám však smysl tak moc nedává je, že vesmír byl zpočátku, nedlouho po Velkém třesku, také opravdu velmi uspořádaný. Možná vám to nepřijde jako žádné překvapení. Vzduch v této místnosti je velice uspořádaný. Možná řeknete: "Dobře, snad se věci samy uspořádaly." Podmínky v době blízké Velkému třesku byly ale ohromně odlišné od podmínek vzduchu v této místnosti. Zejména byly věci mnohem hustější. Gravitační přitažlivost objektů byla v době blízké Velkému třesku mnohem silnější.
What that means, of course, is that, in the past, things were closer together. In the past, the universe was more dense, and it was also hotter. If you squeeze things together, the temperature goes up. That kind of makes sense to us. The thing that doesn't make sense to us as much is that the universe, at early times, near the Big Bang, was also very, very smooth. You might think that that's not a surprise. The air in this room is very smooth. You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out." But the conditions near the Big Bang are very, very different than the conditions of the air in this room. In particular, things were a lot denser. The gravitational pull of things was a lot stronger near the Big Bang.
Musíte mít na paměti, že máme vesmír se stovkou miliard galaxií, a v každé z nich je sto miliard hvězd. Zpočátku bylo těchto sto miliard galaxií nahuštěno do asi takhle velkého prostoru -- doslova -- na počátku. A musíte si představit, že to stlačení proběhlo bez jakýchkoli nedokonalostí, bez místeček, kde by bylo o něco více atomů než jinde. Kdyby tam totiž byly, zhroutily by se pod gravitační silou do obrovské černé díry. Udržovat vesmír v jeho počátcích opravdu uspořádaný není nic snadného; je to velice křehké uspořádání. Je to náznak toho, že raný vesmír nebyl vybrán náhodně. Něco jej udělalo takovým, jakým je. Chtěli bychom vědět, co to bylo.
What you have to think about is we have a universe with a hundred billion galaxies, a hundred billion stars each. At early times, those hundred billion galaxies were squeezed into a region about this big -- literally -- at early times. And you have to imagine doing that squeezing without any imperfections, without any little spots where there were a few more atoms than somewhere else. Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull into a huge black hole. Keeping the universe very, very smooth at early times is not easy; it's a delicate arrangement. It's a clue that the early universe is not chosen randomly. There is something that made it that way. We would like to know what.
Částečné porozumění v této věci nám poskytl Ludwig Boltzmann, rakouský fyzik, který žil v 19. století. Boltzmannovým přínosem bylo, že nám pomohl porozumět entropii. O entropii jste už slyšeli. Je to nahodilost, neuspořádanost, chaotičnost některých systémů. Bolzmann nám zanechal vzorec - nyní vytesán na jeho náhrobním kameni - který vskutku stanovuje, čím entropie je. V podstatě jenom říká, že entropie představuje počet různých možností, kterými lze změnit uspořádání složek systému, aniž byste si toho všimli, takže systém vypadá z makroskopického pohledu stejně. Když máte v této místnosti vzduch, nevnímáte každý jednotlivý atom. Konfigurace s nízkou entropií je taková, ve které existuje pouze několik podobných uspořádání. Konfigurace s vysokou entropií je taková, v níž existuje mnoho podobných uspořádání. Toto je klíčový postřeh, protože nám pomáhá vysvětlit druhý zákon termodynamiky -- zákon, který říká, že entropie narůstá ve vesmíru nebo v nějaké jeho izolované části.
So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann, an Austrian physicist in the 19th century. And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy. You've heard of entropy. It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems. Boltzmann gave us a formula -- engraved on his tombstone now -- that really quantifies what entropy is. And it's basically just saying that entropy is the number of ways we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice, so that macroscopically it looks the same. If you have the air in this room, you don't notice each individual atom. A low entropy configuration is one in which there's only a few arrangements that look that way. A high entropy arrangement is one that there are many arrangements that look that way. This is a crucially important insight because it helps us explain the second law of thermodynamics -- the law that says that entropy increases in the universe, or in some isolated bit of the universe.
Důvodem nárůstu entropie je jednoduše to, že existuje mnohem více možností, jak mít entropii vysokou spíš než nízkou. Je to úžasný postřeh, ale něco v něm chybí. Chápání rostoucí entropie stojí mimochodem za podstatou toho, co nazýváme časovou šipkou, rozdílem mezi minulostí a budoucností. Jakýkoli rozdíl, který existuje mezi minulostí a budoucností, existuje díky rostoucí entropii -- skutečnost, že jste schopni zapamatovat si minulost, ale nikoli budoucnost. Skutečnost, že se narodíte, pak žijete, a pak zemřete, vždy v tomto pořadí, je způsobena nárůstem entropie. Boltzmann vysvětlil, že když začnete u nízké entropie, je pro ni velmi přirozené, aby vzrůstala, protože existuje více způsobů, jak přejít k vysoké entropii. Nevysvětlil však, proč vůbec byla entropie zpočátku nízká.
The reason why entropy increases is simply because there are many more ways to be high entropy than to be low entropy. That's a wonderful insight, but it leaves something out. This insight that entropy increases, by the way, is what's behind what we call the arrow of time, the difference between the past and the future. Every difference that there is between the past and the future is because entropy is increasing -- the fact that you can remember the past, but not the future. The fact that you are born, and then you live, and then you die, always in that order, that's because entropy is increasing. Boltzmann explained that if you start with low entropy, it's very natural for it to increase because there's more ways to be high entropy. What he didn't explain was why the entropy was ever low in the first place.
Skutečnost, že entropie vesmíru byla nízká, je odrazem toho, že raný vesmír byl opravdu velmi uspořádaný. Rádi bychom tomu porozuměli. To je práce nás, kosmologů. Bohužel to však není problém, jemuž bychom věnovali dostatek pozornosti. Není to jedna z prvních věcí, kterou by jmenoval, kdybyste se zeptali moderního kosmologa: "Jaké problémy se snažíme řešit?" Jedním z lidí, kteří pochopili, že to je problém, byl Richard Feynman. Před 50 lety uspořádal sérii různých přednášek. Uspořádal populární přednášky, které vyšly jako kniha O povaze fyzikálních zákonů. Přednášel bakalářům Kalifornského technologického institutu, které se staly Feynmanovými přednáškami z fyziky. Pořádal přednášky pro studenty vyšších ročníků, které se staly Feynmanovými přednáškami o gravitaci. V každé z těchto knih, v každém z tohoto souboru přednášek, klade důraz na hádanku: Proč měl raný vesmír tak nízkou entropii?
The fact that the entropy of the universe was low was a reflection of the fact that the early universe was very, very smooth. We'd like to understand that. That's our job as cosmologists. Unfortunately, it's actually not a problem that we've been giving enough attention to. It's not one of the first things people would say, if you asked a modern cosmologist, "What are the problems we're trying to address?" One of the people who did understand that this was a problem was Richard Feynman. 50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures. He gave the popular lectures that became "The Character of Physical Law." He gave lectures to Caltech undergrads that became "The Feynman Lectures on Physics." He gave lectures to Caltech graduate students that became "The Feynman Lectures on Gravitation." In every one of these books, every one of these sets of lectures, he emphasized this puzzle: Why did the early universe have such a small entropy?
Takže říká -- nebudu napodobovat jeho přízvuk -- říká: "Z nějakého důvodu měl vesmír v nějakém čase velmi nízkou entropii vzhledem k obsahu energie a od té doby se entropie zvětšuje. Šipce času nemůžeme plně porozumět, dokud není tajemství počátku historie vesmíru dále redukováno od spekulace až k porozumění." Takže to je naše práce. Chceme vědět -- bylo to před 50 lety, "Jistě," myslíte si, "jsme to už vyřešili." Pravda je však taková, že jsme na to doteď nepřišli.
So he says -- I'm not going to do the accent -- he says, "For some reason, the universe, at one time, had a very low entropy for its energy content, and since then the entropy has increased. The arrow of time cannot be completely understood until the mystery of the beginnings of the history of the universe are reduced still further from speculation to understanding." So that's our job. We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking, "we've figured it out by now." It's not true that we've figured it out by now.
Důvodem, proč se ten problém zhoršil, spíše než zjednodušil, je to, že v roce 1998 jsme se dozvěděli o vesmíru něco klíčového, co jsme dříve nevěděli. Zjistili jsme, že se pohybuje stále rychleji. Vesmír se nejen rozpíná. Pokud se podíváte na galaxii, pohybuje se pryč. Pokud přijdete zpět o miliardu let později a opět se na ni podíváte, bude se vzdalovat rychleji. Jednotlivé galaxie se od nás vzdalují čím dál tím rychleji, takže říkáme, že vesmír zrychluje. Na rozdíl od nízké entropie raného vesmíru, přestože na tohle neznáme odpověď, máme alespoň dobrou teorii, která to může vysvětlit -- pokud je tato teorie správná. A tou teorií je teorie temné energie. Je to myšlenka, že i samotný prázdný prostor má energii.
The reason the problem has gotten worse, rather than better, is because in 1998 we learned something crucial about the universe that we didn't know before. We learned that it's accelerating. The universe is not only expanding. If you look at the galaxy, it's moving away. If you come back a billion years later and look at it again, it will be moving away faster. Individual galaxies are speeding away from us faster and faster so we say the universe is accelerating. Unlike the low entropy of the early universe, even though we don't know the answer for this, we at least have a good theory that can explain it, if that theory is right, and that's the theory of dark energy. It's just the idea that empty space itself has energy.
V každém krychlovém centimetru prostoru, ať už v něm je či není materiál, ať už v něm jsou či nejsou částice, hmota, záření nebo cokoliv jiného, stále je tam energie, dokonce i v prázdných místech. A podle Einsteina tato energie vyvíjí ve vesmíru tlak. Je to stálý podnět, který tlačí galaxie od sebe. Protože temná energie se, na rozdíl od hmoty či záření, rozpínáním vesmíru nezřeďuje. Množství energie v každém krychlovém centimetru zůstává stejné, i když vesmír se stává větším a větším. To má zásadní dopad na to, co se bude dít s vesmírem v budoucnu. Jednou z věcí je, že se bude roztahovat donekonečna.
In every little cubic centimeter of space, whether or not there's stuff, whether or not there's particles, matter, radiation or whatever, there's still energy, even in the space itself. And this energy, according to Einstein, exerts a push on the universe. It is a perpetual impulse that pushes galaxies apart from each other. Because dark energy, unlike matter or radiation, does not dilute away as the universe expands. The amount of energy in each cubic centimeter remains the same, even as the universe gets bigger and bigger. This has crucial implications for what the universe is going to do in the future. For one thing, the universe will expand forever.
Dříve, když jsem byl ve vašem věku, jsme nevěděli, co se s vesmírem stane. Někteří lidé si mysleli, že se vesmír v budoucnu znovu zhroutí. Einstein byl příznivcem této myšlenky. Ale pokud je zde temná energie, a ta nemizí, vesmír se bude navždy rozpínat stále dál a dál. Čtrnáct miliard let v minulosti, nebo 100 miliard psích let, ale nekonečně mnoho let do budoucnosti. Prozatím vypadá vesmír ve všech směrech konečný. Prostor může být konečný či nekonečný, ale protože rozpínání vesmíru se zrychluje, existují jeho části, které nejsme a nikdy nebudeme schopni vidět. Je zde určitá oblast prostoru, do níž máme přístup, obklopená horizontem. Takže i když čas pokračuje donekonečna, prostor je pro nás omezený. Nakonec, prázdný prostor má nějakou teplotu.
Back when I was your age, we didn't know what the universe was going to do. Some people thought that the universe would recollapse in the future. Einstein was fond of this idea. But if there's dark energy, and the dark energy does not go away, the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever. 14 billion years in the past, 100 billion dog years, but an infinite number of years into the future. Meanwhile, for all intents and purposes, space looks finite to us. Space may be finite or infinite, but because the universe is accelerating, there are parts of it we cannot see and never will see. There's a finite region of space that we have access to, surrounded by a horizon. So even though time goes on forever, space is limited to us. Finally, empty space has a temperature.
V 70. letech nám Stephen Hawking řekl, že černá díra, přestože si myslíte, že je černá, ve skutečnosti vydává záření, pokud bereme v potaz kvantovou mechaniku. Zakřivení časoprostoru okolo černé díry přivádí k životu kvantově-mechanickou fluktuaci a černá díra září. Navlas stejné úvahy Hawkinga a Garyho Gibbonse ukázaly, že pokud máte temnou energii v prázdném prostoru, pak celý vesmír vysílá záření. Energie prázdného prostoru dává vzniknout kvantové fluktuaci. Takže navzdory tomu, že vesmír bude trvat věčně a běžná hmota a záření se rozptýlí, vždy bude existovat nějaké záření, nějaká tepelná fluktuace, dokonce i v prázdném prostoru. Takže to znamená, že vesmír je jako krabice s plynem, která trvá věčně. Jaké to má tedy důsledky?
In the 1970s, Stephen Hawking told us that a black hole, even though you think it's black, it actually emits radiation when you take into account quantum mechanics. The curvature of space-time around the black hole brings to life the quantum mechanical fluctuation, and the black hole radiates. A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons showed that if you have dark energy in empty space, then the whole universe radiates. The energy of empty space brings to life quantum fluctuations. And so even though the universe will last forever, and ordinary matter and radiation will dilute away, there will always be some radiation, some thermal fluctuations, even in empty space. So what this means is that the universe is like a box of gas that lasts forever. Well what is the implication of that?
Botlzmann je studoval v 19. století. Říkal, že entropie vzrůstá, protože je mnohem více možností jak může mít vesmír vysokou entropii spíše než nízkou. Ale je to tvrzení založené na pravděpodobnosti. Ona pravděpodobně vzroste a ta pravděpodobnost je obrovská. Není to nic, co by vás mělo trápit -- jako kdyby se vzduch v této místnosti všechen přeskupil z jedné části místnosti do druhé a udusil nás. To je velmi, velmi nepravděpodobné. S výjimkou toho, že by zamkli dveře a nechali nás zde doslova věčně, pak by se to stalo. Vše, co je dovolené, jakékoliv uspořádání, které může mezi molekulami v této místnosti nastat, by se časem skutečně přihodilo.
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century. He said, well, entropy increases because there are many, many more ways for the universe to be high entropy, rather than low entropy. But that's a probabilistic statement. It will probably increase, and the probability is enormously huge. It's not something you have to worry about -- the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us. It's very, very unlikely. Except if they locked the doors and kept us here literally forever, that would happen. Everything that is allowed, every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room, would eventually be obtained.
Takže Boltzmann říká, že můžete začít s vesmírem, který byl v tepelné rovnováze. Nevěděl o Velkém třesku. Nevěděl o rozpínání vesmíru. Myslel si, že prostor a čas byly vysvětleny Isaacem Newtonem -- že jsou absolutní; prostě tu budou navždy. Jeho představa přirozeného vesmíru tedy byla taková, že molekuly vzduchu jsou prostě všude rozprostřené rovnoměrně -- molekuly všeho. Ale pokud jste Boltzmannem, tak víte, že když počkáte dostatečně dlouho, náhodná fluktuace těchto molekul je čas od času přivede k uspořádání s nižší entropií. A potom se samozřejmě, za normálního běhu věcí, zase rozšíří zpět. Takže to není tak, že entropie musí vždycky vzrůstat -- může dojít k fluktuaci do nižší entropie, do uspořádanějších situací.
So Boltzmann says, look, you could start with a universe that was in thermal equilibrium. He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe. He thought that space and time were explained by Isaac Newton -- they were absolute; they just stuck there forever. So his idea of a natural universe was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere -- the everything molecules. But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough, the random fluctuations of those molecules will occasionally bring them into lower entropy configurations. And then, of course, in the natural course of things, they will expand back. So it's not that entropy must always increase -- you can get fluctuations into lower entropy, more organized situations.
Pokud je to pravda, pak Boltzmann přichází se dvěma velmi moderně znějícími myšlenkami -- multivesmírem a antropickým principem. Říká, že problém s tepelnou rovnováhou je, že v ní nemůžeme žít. Nezapomínejte, že samotný život závisí na směru časové šipky. Nebyli bychom schopní zpracovávat informace, trávit, chodit a mluvit, kdybychom žili v tepelné rovnováze. Takže když si představíte skutečně velký vesmír, nekonečně velký vesmír, kde do sebe částice náhodně narážejí, občas by se objevily malé výkyvy ke stavům nižší entropie, které by se pak zase vrátily zpět. Ale také tam budou velké výkyvy. Občas vytvoříte planetu nebo hvězdu nebo galaxii nebo sto miliard galaxií. Boltzmann tvrdí, že my budeme žít jenom v té části multivemíru, v části tohoto nekonečně velkého souboru proudících částic, kde je život možný. To je oblast, v níž je entropie nízká. Možná je náš vesmír jenom jednou z věcí, která čas od času vznikne.
Well if that's true, Boltzmann then goes onto invent two very modern-sounding ideas -- the multiverse and the anthropic principle. He says, the problem with thermal equilibrium is that we can't live there. Remember, life itself depends on the arrow of time. We would not be able to process information, metabolize, walk and talk, if we lived in thermal equilibrium. So if you imagine a very, very big universe, an infinitely big universe, with randomly bumping into each other particles, there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states, and then they relax back. But there will also be large fluctuations. Occasionally, you will make a planet or a star or a galaxy or a hundred billion galaxies. So Boltzmann says, we will only live in the part of the multiverse, in the part of this infinitely big set of fluctuating particles, where life is possible. That's the region where entropy is low. Maybe our universe is just one of those things that happens from time to time.
Vaším domácím úkolem je opravdu se nad tím zamyslet, uvažovat, co to znamená. Jedním ze známých výroků Carla Sagana je, že "k udělání jablečného koláče musíte nejprve vynalézt vesmír". Ale neměl pravdu. Podle Boltzmannova scénáře, pokud chcete udělat jablečný koláč, jednoduše počkáte na náhodný pohyb atomů, které vám ten koláč udělají. To se stane mnohem častěji, než že náhodný pohyb atomů vytvoří ovocný sad a nějaký cukr a troubu a potom jablečný koláč. Takže tento scénář sestavuje předpovědi. A ty předpovídají, že fluktuace, které nás tvoří, jsou minimální. Dokonce i když si představíte, že tato místnost, v níž teď jsme, existuje a je skutečná a my tu jsme a máme nejen svoje vzpomínky, ale i dojem, že venku je něco jako Kalifornský technologický institut a Spojené státy a Mléčná dráha, je mnohem jednodušší pro tyto pocity, aby náhodně proudily do vašeho mozku, než že by skutečně náhodně tvořily Kalifornský technologický institut, Spojené státy a galaxii.
Now your homework assignment is to really think about this, to contemplate what it means. Carl Sagan once famously said that "in order to make an apple pie, you must first invent the universe." But he was not right. In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie, you just wait for the random motion of atoms to make you an apple pie. That will happen much more frequently than the random motions of atoms making you an apple orchard and some sugar and an oven, and then making you an apple pie. So this scenario makes predictions. And the predictions are that the fluctuations that make us are minimal. Even if you imagine that this room we are in now exists and is real and here we are, and we have, not only our memories, but our impression that outside there's something called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy, it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain than for them actually to randomly fluctuate into Caltech, the United States and the galaxy.
Dobrá zpráva je, že díky tomu tento scénář nefunguje, není správný. Tento scénář předpokládá, že bychom měli být jenom minimální fluktuací. I když vynecháte naši galaxii, nedostali byste dalších sto miliard dalších. A Feynman to také pochopil. Feynmann tvrdí, že: "Podle hypotézy, že svět je fluktuací, všechny předpovědi vedou k tomu, že pokud se podíváme na část světa, který jsme nikdy předtím neviděli, nalezneme ji promíchanou a ne jako část, na níž jsme se právě podívali -- s vysokou entropií. Pokud by měl být náš systém zapříčiněn fluktuací, nečekali bychom pořádek nikde jinde než tam, kde jsme ho právě zaznamenali. Proto usuzujeme, že vesmír není fluktuací." Takže to je dobré. Otázka potom je, co je správnou odpovědí? Pokud vesmír není fluktuací, proč měl ve svých počátcích nízkou entropii? A já bych vám moc rád řekl odpověď, ale už nemám čas.
The good news is that, therefore, this scenario does not work; it is not right. This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation. Even if you left our galaxy out, you would not get a hundred billion other galaxies. And Feynman also understood this. Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation, all the predictions are that if we look at a part of the world we've never seen before, we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at -- high entropy. If our order were due to a fluctuation, we would not expect order anywhere but where we have just noticed it. We therefore conclude the universe is not a fluctuation." So that's good. The question is then what is the right answer? If the universe is not a fluctuation, why did the early universe have a low entropy? And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
(Smích)
(Laughter)
Je tu vesmír, o němž vám vyprávíme, versus vesmír, který skutečně existuje. Právě jsem vám ukázal tuto fotku. Vesmír se rozpíná posledních asi 10 miliard let. Ochlazuje se. Ale my teď víme o budoucnosti vesmíru tolik, že bychom mohli říct mnohem více. Pokud temná energie nezmizí, hvězdy kolem nás spotřebují své nukleární palivo, přestanou hořet. Zhroutí se do černých děr. Budeme žít ve vesmíru, kde nebude nic jiného než černé díry. Ten vesmír bude trvat 10 na 100 let -- mnohem déle než trval náš malý vesmír. Budoucnost je mnohem delší než minulost. Ale ani černé díry netrvají donekonečna. Vypaří se a nám nezbude nic víc než prázdný prostor. Ten prázdný prostor bude trvat v podstatě věčně. Všimněte si nicméně, že prázdný prostor vydává záření a tím pádem v něm existují teplotní fluktuace a ty v cyklech probíhají všemi možnými kombinacemi stupňů volnosti, které v prázdném prostoru existují. Takže i když vesmír trvá věčně, existuje jenom omezené množství věcí, které se ve vesmíru mohou přihodit. Všechny z nich se stanou během časového období trvajícího 10 na 10 na 120 let.
Here is the universe that we tell you about, versus the universe that really exists. I just showed you this picture. The universe is expanding for the last 10 billion years or so. It's cooling off. But we now know enough about the future of the universe to say a lot more. If the dark energy remains around, the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning. They will fall into black holes. We will live in a universe with nothing in it but black holes. That universe will last 10 to the 100 years -- a lot longer than our little universe has lived. The future is much longer than the past. But even black holes don't last forever. They will evaporate, and we will be left with nothing but empty space. That empty space lasts essentially forever. However, you notice, since empty space gives off radiation, there's actually thermal fluctuations, and it cycles around all the different possible combinations of the degrees of freedom that exist in empty space. So even though the universe lasts forever, there's only a finite number of things that can possibly happen in the universe. They all happen over a period of time equal to 10 to the 10 to the 120 years.
Tady jsou pro vás dvě otázky. První: Pokud vesmír trvá 10 na 10 na 120 let, proč jsme se narodili v jeho prvních 14 miliardách, v teplém, příjemném doznívání velkého třesku? Proč nejsme v prázdném prostoru? Možná řeknete: "Vždyť se tam nedá žít," ale to není správně. Mohli byste být náhodnou fluktuací z prázdnoty. Proč jí nejste? To je váš další domácí úkol.
So here's two questions for you. Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years, why are we born in the first 14 billion years of it, in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang? Why aren't we in empty space? You might say, "Well there's nothing there to be living," but that's not right. You could be a random fluctuation out of the nothingness. Why aren't you? More homework assignment for you.
Takže jak jsem řekl, odpověď skutečně neznám. Řeknu vám však svůj nejoblíbenější scénář. Buď to tak prostě je. Neexistuje žádné vysvětlení. Je to hrubý fakt o vesmíru, který byste se měli naučit přijmout a přestat klást otázky. Nebo možná Velký třesk není počátkem vesmíru. Vajíčko, nerozbité vajíčko, má nízkou entropii a přece když otevřeme ledničku, nedivíme se: "Ach, jak je to zvláštní najít toto uspořádání s nízkou entropií v naší lednici." Je to proto, že vajíčko není uzavřeným systémem. Pochází ze slepice. Možná, že vesmír pochází z vesmírné slepice. Možná je zde něco, co umožňuje přirozeně přes vývoj fyzikálních zákonů vznik vesmíru, jako je ten náš, s nízkou entropií. Pokud je to pravda, stalo by se to víckrát než jednou. Byli bychom součástí o poznání většího multivesmíru. To je můj nejoblíbenější scénář.
So like I said, I don't actually know the answer. I'm going to give you my favorite scenario. Either it's just like that. There is no explanation. This is a brute fact about the universe that you should learn to accept and stop asking questions. Or maybe the Big Bang is not the beginning of the universe. An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration, and yet, when we open our refrigerator, we do not go, "Hah, how surprising to find this low entropy configuration in our refrigerator." That's because an egg is not a closed system; it comes out of a chicken. Maybe the universe comes out of a universal chicken. Maybe there is something that naturally, through the growth of the laws of physics, gives rise to universe like ours in low entropy configurations. If that's true, it would happen more than once; we would be part of a much bigger multiverse. That's my favorite scenario.
Organizátoři mě poprosili, abych skončil smělou spekulací. Má smělá spekulace je, že historie mi dá naprosto za pravdu. A za 50 let budou všechny z mých divokých představ přijaty jako pravdy vědci i externími komunitami. Všichni budeme věřit, že náš malý vesmír je jen částečkou v mnohem větším multivesmíru. A co víc, porozumíme, co se stalo během velkém třesku v rámci teorie, která bude srovnatelná s pozorováním. Toto je předpověď. Možná se mýlím. Ale jako lidstvo už mnoho a mnoho let přemýšlíme o tom, jak vesmír vypadal a proč vznikl tak, jak vznikl. Je vzrušující si představit, že jednoho dne se snad konečně dozvíme odpověď.
So the organizers asked me to end with a bold speculation. My bold speculation is that I will be absolutely vindicated by history. And 50 years from now, all of my current wild ideas will be accepted as truths by the scientific and external communities. We will all believe that our little universe is just a small part of a much larger multiverse. And even better, we will understand what happened at the Big Bang in terms of a theory that we will be able to compare to observations. This is a prediction. I might be wrong. But we've been thinking as a human race about what the universe was like, why it came to be in the way it did for many, many years. It's exciting to think we may finally know the answer someday.
Děkuji vám.
Thank you.
(Potlesk)
(Applause)