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.
L'univers est vraiment grand. Nous vivons dans une galaxie, la Galaxie de la Voie Lactée. Il y a environ une centaine de milliards d'étoiles dans la Voie Lactée. Si vous prenez un appareil-photo, que vous le pointez vers une partie quelconque du ciel, et que vous maintenez l'obturateur ouvert, tant que votre appareil est rattaché au télescope spatial Hubble, vous verrez quelque chose qui ressemble à cela. Chacune de ces petites tâches est une galaxie d'environ la taille de la Voie Lactée -- et chacune possède une centaine de milliards d'étoiles. Il y a environ une centaine de milliards de galaxies dans l'univers observable. Le seul chiffre qu'il vous faut connaître c'est 100 milliards. L'âge de l'univers, entre aujourd'hui et le Big Bang, est de cent milliards en années de chien. (Rires) Ce qui en dit long sur notre place dans l'univers.
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.
Une telle image ne peut être qu'admirée. Elle est d'une extrême beauté. Je me suis souvent demandé quelle pression évolutive a poussé nos ancêtres de la région du Veld à s'adapter et évoluer afin d'apprécier pleinement des images de galaxies alors qu'ils n'en avaient aucune. Mais nous aimerions aussi comprendre l'univers. En tant que cosmologiste, je demande: pourquoi l'univers est-il ainsi? Nous possédons un indice majeur: l'univers change avec le temps. Si nous regardions une de ces galaxies et mesurions sa vitesse, elle s'éloignerait de nous. Et si nous observons une galaxie encore plus lointaine, elle s'éloignerait encore plus rapidement. Ainsi, on dit que l'univers est en expansion.
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.
Ce que cela signifie est que, par le passé, les choses étaient plus proches les unes des autres. Jadis, l'univers était plus dense, et plus chaud aussi. Si on concentre des substances, la température augmente. Cela nous semble plutôt logique. Ce qui nous est plus difficile de comprendre est que l'univers, aux premiers instants, près du Big Bang, était très, très plat. Vous pensez peut-être que ce n'est pas surprenant. L'air dans cette pièce est très plat. Vous pouvez penser, "Peut-être que les choses se sont elles-mêmes aplaties." Mais les conditions près du Big Bang sont bien plus différentes que les conditions de l'air dans cette pièce. Notamment, tout était beaucoup plus dense. L'attraction gravitationnelle des choses était beaucoup plus forte près du Big Bang.
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.
Il faut garder à l'esprit que l'univers a une centaine de milliards de galaxies, qui possèdent chacune une centaine de milliards d'étoiles. Aux premiers instants, ces centaines de milliards de galaxies étaient concentrées dans une zone de cette taille environ -- littéralement, aux premiers instants. Et il faut imaginer cette concentration en train de se faire sans aucune imperfection, sans aucune petite tache là où il y avait un peu plus d'atomes qu'à d'autres endroits. Autrement, sous la force de gravitation, ces galaxies se seraient effondrées sur elles-mêmes dans un immense trou noir. Le fait que l'univers reste très plat aux premiers instants n'est pas chose facile, c'est une formation complexe. Cela nous indique que le début de l'univers n'est pas dû au hasard. Quelque chose a provoqué ce phénomène. Nous voudrions savoir de quoi il s'agit.
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.
Un début de réponse a été apporté par Ludwig Boltzmann, un physicien autrichien du 19ème siècle. Boltzmann nous a permis de comprendre l'entropie. Vous avez entendu parler de l'entropie. Il s'agit du caractère aléatoire, désordonné, chaotique de certains systèmes. Boltzmann a fourni une formule -- aujourd'hui gravée sur sa tombe -- qui quantifie vraiment ce qu'est l'entropie. En gros, l'entropie c'est le nombre de façons de réorganiser les constituants d'un système pour que l'on ne s'aperçoive de rien, afin qu'au niveau macroscopique, il ait la même apparence. Prenons l'air dans cette pièce, vous ne remarquez pas chaque atome individuellement. Un système où l'entropie est faible ne comprend que quelques formations qui ressemblent à cela. Un système où l'entropie est élevée comprend de nombreuses formations qui ressemblent à cela. C'est une information à l'importance cruciale, puisqu'elle permet d'expliquer le deuxième principe de la thermodynamique -- le principe qui dit que l'entropie augmente dans l'univers, ou bien dans un endroit isolé de l'univers.
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.
L'entropie augmente simplement parce qu'il existe beaucoup plus de systèmes avec une entropie élevée plutôt qu'une entropie faible. C'est une formidable information mais qui oublie de mentionner autre chose. Cette idée que l'entropie augmente, au fait, se trouve derrière ce que l'on appelle la flèche du temps, la différence entre le passé et le futur. Chaque différence que l'on peut trouver entre le passé et le futur s'explique par l'augmentation de l'entropie -- le fait que l'on peut se rappeler du passé mais pas du futur. Le fait que l'on naît, puis que l'on vit et enfin que l'on meurt, toujours dans cet ordre, s'explique par l'augmentation de l'entropie. Boltzmann explique que si on commence avec une faible entropie, cette dernière va naturellement augmenter parce qu'il existe plus de systèmes avec une entropie élevée. Ce qu'il n'a pas expliqué est la raison pour laquelle l'entropie était faible en premier lieu.
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?
Le fait que l'entropie de l'univers était faible s'explique par le fait que l'univers à son début était très, très plat. Nous voulons comprendre cela. C'est notre travail en tant que cosmologistes. Malheureusement, ce n'est pas vraiment un problème auquel nous avons apporté beaucoup d'attention. Ce n'est pas l'une des premières choses dont on fait mention si on demande à un cosmologiste aujourd'hui, "Quels sont les problèmes auxquels on essaye de répondre?" Un de ceux qui avait bien compris qu'il y avait bien là un problème était Richard Feynman. Il y a 50 ans, il a donné de nombreuses conférences. Il a présenté des conférences à succès qui ont été éditées sous le titre : "La nature de la physique" Les cours qu'il a donné à des étudiants de 1er cycle de la faculté Caltech ont été publiés dans l'ouvrage "Cours de physique de Feynman" Les cours qu'il a donné à des étudiants de 2ème cycle de la faculté Caltech ont été publiés dans l'ouvrage "Leçons sur la gravitation" Dans chacun de ses livres, chacune de ses conférences, il a insisté sur ce mystère: Pourquoi le début de l'univers avait-il une entropie si faible?
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.
Il a dit -- je ne vais pas imiter son accent -- "Pour une raison ou l'autre, à un moment donné, le contenu énergétique de l'univers présentait une très faible entropie, et depuis, l'entropie a augmenté. Le concept de la flèche du temps ne peut pas être entièrement compris tant que le mystère des origines de l'histoire de l'univers ne s'éloigne pas davantage de la spéculation au profit de la compréhension." Voilà notre travail. Nous voulons savoir -- c'était il y a 50 ans, vous vous dites, "On a sûrement tout compris depuis." Ce n'est pas vrai, on a pas la solution à ce jour.
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.
La raison pour laquelle le problème a empiré, plutôt que le contraire, est qu'en 1998 on a appris sur l'univers une chose cruciale qu'on ignorait jusqu'alors. On a appris qu'il accélère. L'univers n'est pas seulement en expansion. Si vous regardez la galaxie, elle s'éloigne. Si vous revenez dans un milliard d'années et la regardez de nouveau, elle s'éloignera encore plus rapidement. Des galaxies s'éloignent de nous à une vitesse grandissante. Ainsi, on dit que l'univers accélère. Contrairement à la faible entropie du début de l'univers, bien que nous en ignorions la raison, nous avons au moins une bonne théorie pour expliquer la chose, si cette théorie s'avère juste, alors il s'agit de la théorie de l'énergie noire. C'est l'idée que le vide possède une énergie propre.
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.
Dans chaque petit centimètre cube de l'espace, qu'il y ait ou non quelque chose, qu'il y ait ou non des particules, de la matière, des rayonnements ou autres, il y a toujours de l'énergie, même dans l'espace lui-même. Et selon Einstein, cette énergie exerce une poussée sur l'univers. C'est une impulsion en continu qui a éloigné les galaxies les unes des autres. Parce que l'énergie noire, contrairement à la matière ou aux rayonnements, ne s'atténue pas avec l'expansion de l'univers. La quantité d'énergie dans chaque centimètre cube reste la même, alors même que l'univers continue de grandir. Ceci à des conséquences majeures concernant le futur de l'univers. D'abord, l'univers sera toujours en expansion.
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.
Quand j'avais votre âge, on ignorait ce qu'il adviendrait de l'univers. Certains pensaient que l'univers allait de nouveau s'effondrer dans le futur. Einstein aimait cette idée. Mais s'il y a l'énergie noire, et si celle-ci ne disparaît pas, l'univers continuera à s'étendre indéfiniment. Vieux de 14 milliards d'années, 100 milliards en années de chien, mais un nombre infini d'années dans le futur. En attendant, l'espace nous semble limité, en principe. L'espace peut être fini ou infini, mais en raison de l'accélération de l'univers, il y a des endroits que nous ne pouvons pas voir et ne verrons jamais. Il y a une partie limitée de l'espace à laquelle nous avons accès, entourée par un horizon. Ainsi, même si le temps perdure à jamais, l'espace est, pour nous, limité. Enfin, le vide présente une température.
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?
Dans les années 1970, Stephen Hawking nous a dit qu'un trou noir, bien qu'on l'imagine noir, émet en réalité un rayonnement, lorsqu'on prend en compte la mécanique quantique. La courbure de l'espace-temps autour du trou noir entraîne une variation de la mécanique quantique, et le trou noir émet un rayonnement. Un calcul rigoureusement similaire de Hawking et Gary Gibbons a montré que, si de l'énergie noire est présente dans le vide, alors tout l'univers émet des rayonnements. L'énergie du vide entraîne des variantes quantiques. Ainsi, même si l'univers perdure à jamais, et que la matière ordinaire et les rayonnements se dissipent, il y aura toujours des rayonnements, des variantes thermiques, même dans le vide. Ce que cela signifie est que l'univers s'apparente à une boîte de gaz qui va durer pour toujours. Qu'est-ce que cela implique?
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.
Boltzman a étudié cette implication au 19ème siècle. Il a dit que l'entropie augmente parce qu'il existe beaucoup plus de systèmes dans l'univers présentant une entropie élevée plutôt qu'une entropie faible. Mais c'est une déclaration probabiliste. Elle va probablement augmenter, et la probabilité est extrêmement grande. Ce n'est pas quelque chose qui doit vous inquiéter -- l'air dans cette pièce qui se concentre en un même endroit pour nous faire suffoquer. C'est très, très improbable. Sauf s'ils verrouillent les portes et nous laissent enfermés là, littéralement pour toujours, ça pourrait arriver. Toutes les configurations possibles que l'on peut obtenir à partir des molécules dans cette pièce, on finirait par les obtenir.
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.
Donc selon Boltzmann, on peut commencer avec un univers qui se trouve en équilibre thermique. Il ignorait tout du Big Bang. Il ignorait tout de l'expansion de l'univers. Pour lui, l'espace et le temps avaient été élucidés par Isaac Newton -- Ces notions étaient absolues; valables pour toujours. Alors, son idée d'un univers naturel consistait en un univers où les molécules d'air étaient réparties de manière égale de partout -- les molécules de tout. Si vous êtes Boltzmann, vous savez que, si vous êtes assez patients, les variantes aléatoires de ces molécules vont parfois les transformer en systèmes à faible entropie. Et puis, suivant le cours naturel des choses, elles vont de nouveau être en expansion. Il ne s'agit pas pour l'entropie d'être toujours en augmentation -- on peut obtenir des variantes même dans des systèmes plus organisés et à faible entropie.
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.
Et bien si cela est vrai, Boltzmann a ensuite inventé deux concepts très modernes -- le multi-univers et le principe anthropique. Il affirme que le problème que pose l'équilibre thermique est qu'il nous est impossible d'y vivre. Rappelez-vous, la vie elle-même dépend de la flèche du temps. Nous ne pourrions pas traiter l'information, métaboliser, marcher et parler, si nous vivions dans un milieu en équilibre thermique. Si vous imaginez un univers vraiment immense, un univers infiniment grand, avec des particules qui entrent en collision au hasard, il y aura parfois des petites variations à des niveaux de faible entropie, puis, elles retournent à leur état de départ. Mais il y aura aussi des variations considérables. Parfois, vous créerez une planète, une étoile, ou une galaxie, ou une centaine de milliards de galaxies. Boltzmann affirme que nous vivrons uniquement dans la partie de ce multi-univers, dans la partie de cet ensemble infiniment grand formé de particules fluctuantes, où la vie est possible. C'est l'endroit où l'entropie est faible. Notre univers est en fait une de ces choses qui arrivent de temps à autre.
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.
Maintenant, votre devoir maison est de bien réfléchir à cela, de méditer sur sa signification. Voici une célèbre citation de Carl Sagan: «Pour faire une tarte aux pommes, il vous faut d'abord créer l'univers.» Mais il avait tort. Dans le scénario de Boltzmann, si vous voulez faire une tarte aux pommes, attendez simplement que le mouvement aléatoire des atomes fassent la tarte aux pommes pour vous. Cela se produira bien plus souvent que de voir des mouvements aléatoire d'atomes créer pour vous un verger de pommiers mais aussi du sucre, un four et puis enfin la tarte aux pommes. Ce scénario fournit donc des prévisions. Et ces prévisions sont les suivantes: les fluctuations qui mènent à notre création sont minimes. Même si vous imaginez que la pièce où nous sommes existe bel et bien, et que nous nous y trouvons et nous avons, non seulement nos souvenirs, mais aussi le sentiment de savoir, qu'à l'extérieur, il existe la faculté Caltech, les Etats-Unis, la Voie Lactée, ces sentiments fluctuent plus facilement de façon aléatoire dans notre cerveau plutôt que dans des entités comme Caltech, les Etats-Unis et la galaxie.
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.
La bonne nouvelle est que ce scénario ne fonctionne donc pas, il est incorrect. Ce scénario prévoit que nous sommes une fluctuation minime. Même si on laissait de côté notre galaxie, on n'obtiendrait pas une centaine de milliards d'autres galaxies. Et Feynman l'avait aussi compris. Il a dit "En partant de l'hypothèse que le monde est lui-même une fluctuation, tout indique que si on observe une partie du monde que l'on a jamais vu avant, on la trouvera brouillée, pas exactement comme la partie observée juste avant -- la cause: un haut niveau d'entropie. Si notre ordre devait être amené à fluctuer, nous nous attendrions à voir ce même ordre à l'endroit même où nous l'avions remarqué. Ainsi, on en conclue que l'univers n'est pas en lui-même une fluctuation." C'est bien. On se demande maintenant: "quelle est la bonne réponse"? Si l'univers n'est pas une fluctuation, pourquoi le début de l'univers avait-il une faible entropie? J'aimerais beaucoup vous répondre, mais il ne me reste que peu de temps.
(Laughter)
(Rires)
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.
Voici l'univers dont on vous parle, par rapport à l'univers qui existe réellement. Je viens juste de vous montrer cette image. L'univers est en expansion depuis environ 10 milliards d'années. Il se refroidit. Nous en savons aujourd'hui suffisamment sur l'avenir de l'univers pour en parler davantage. Si l'énergie noire continue d'exister, les étoiles qui nous entourent vont épuiser leur carburant nucléaire et cesser de brûler. Elles vont être aspirées dans des trous noirs. On vivra alors dans un univers où il n'y a que des trous noirs. Cet univers durera pendant 10 puissance 100 années -- beaucoup plus longtemps que l'âge de notre univers. Le futur est beaucoup plus long que le passé. Mais, même les trous noirs ne durent pas éternellement. Ils vont s'évaporer, nous nous retrouverons simplement avec du vide. Ce vide dure pratiquement pour toujours Cependant, puisque le vide émet des rayonnements, il existe bien des fluctuation thermiques, ça tourne donc autour de toutes les différentes combinaisons possibles des degrés de liberté qui existent dans le vide. Ainsi, même si l'univers existe pour toujours, il existe en réalité un nombre limité de choses qui peuvent se passer dans l'univers. Elles se déroulent toutes pendant une période correspondant au calcul: t = 10[10][120]
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.
Voici 2 questions pour vous. La première: si l'univers dure pendant une période de "t= 10[10][120] années". pourquoi sommes-nous nés au cours des 14 premiers milliards années, pendant que les restes du Big Bang sont encore chauds et confortables? Pourquoi ne sommes-nous pas dans le vide? Vous répondriez peut-être "Car rien ne s'y trouve pour favoriser la vie." Mais c'est faux. Vous pourriez très bien être une fluctuation aléatoire créée à partir du néant. Pourquoi n'est-ce pas le cas? Encore un autre devoir maison pour vous.
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.
Comme je l'ai dit, je ne connais pas la réponse. Je vais vous présenter mon scénario préféré. Soit c'est ainsi. Il n'y a aucune explication possible. C'est un fait brut à propos de l'univers. que l'on doit accepter et ne plus questionner. Ou alors le Big Bang n'est pas le début de l'univers. Un oeuf intact possède une faible entropie, et pourtant, quand on ouvre le frigo, on ne s'exclame pas "Oh, que c'est surprenant de trouver cet objet à faible entropie dans mon frigo." C'est parce qu'un oeuf n'est pas un système fermé; Il provient d'une poule. Peut-être que l'univers provient d'une poule universelle. Peut-être que quelque chose, à travers le développement des lois de la physique, donne vie à des univers comme le nôtre dans des systèmes à faible entropie. Si c'est vrai, ça devrait se produire plus d'une fois; nous ferions partis d'un multi-univers bien plus vaste. C'est mon scénario préféré.
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.
Donc, les organisateurs m'ont demandé de terminer avec une spéculation audacieuse. Ma spéculation audacieuse est que l'histoire me donnera raison. Dans 50 ans, toutes mes idées folles seront acceptées en tant que vérités par les communautés scientifiques et externes. Nous croirons tous que notre petit univers n'est en fait qu'une toute petite partie d'un multi-univers bien plus vaste. Et encore mieux, nous comprendrons ce qui s'est passé durant le Big Bang en formulant une théorie que l'on pourra comparer à des observations. C'est une prévision. Il se peut que j'ai tort. Mais nous réfléchissons en tant que race humaine à propos de la nature de l'univers, la raison pour laquelle il est ce qu'il est depuis tant d'années. C'est palpitant de penser qu'un jour on ait enfin la réponse.
Thank you.
Merci
(Applause)
(Applaudissements)