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.
Az univerzum nagyon nagy. Egy galaxisban élünk, a Tejútrendszerben. Nagyjából 100 milliárd csillag van a Tejútrendszerben. Ha veszünk egy fényképezőgépet és az égbolt egy tetszőleges pontja felé fordítjuk, és a zárat nyitvatartjuk, feltéve, hogy a gépünk a Hubble űrtávcsőhöz van csatolva, akkor valami ilyesmit fog látni. Mindegyik kis folt egy galaxis, nagyjából a Tejútrendszerrel azonos méretű -- 100 milliárd csillag mindegyik kis foltban. Körülbelül 100 milliárd galaxis van a megfigyelhető univerzumban. 100 milliárd az egyetlen szám, amit érdemes tudni. A világegyetem életkora, az ősrobbanástól mostanáig 100 milliárd, kutyaévekben számítva. (Nevetés) Ami mond valamit a helyünkről a világegyetemben.
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.
Egy dolog, amit tehetünk egy ilyen képpel, hogy egyszerűen csodáljuk. Elképesztően gyönyörű. Sokat gondolkodtam azon, mi volt az az evolúciós nyomás, amely az őseinket a szavannákon alkalmazkodásra és arra a fejlődésre kényszerítette, hogy élvezzék a galaxisok képeit amikor nem is volt nekik. De szeretnénk megérteni is. Mint kozmológus, azt akarom kérdezni: miért olyan az univerzum, mint amilyen? Az egyik legfontosabb támpontunk az, hogy az univerzum változik az idővel. Ha megnéznék az egyik galaxist és megmérnék a sebességét, azt találálnák, hogy távolodik tőlünk. És ha megnéznének egy még távolabbi galaxist, az még gyorsabban távolodna. Tehát azt mondjuk, hogy a világegyetem tágul.
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.
Ami persze azt jelenti, hogy a múltban a dolgok közelebb voltak egymáshoz. A múltban a világegyetem sűrűbb volt és melegebb is. Ha összepréselünk dolgokat, a hőmérséklet növekszik. Ezt nagyjából értjük is. Amit viszont nem értünk ennyire az az, hogy a világegyetem, a korai időkben, az ősrobbanáshoz közel, még nagyon-nagyon sima is volt. Lehet, hogy úgy gondolják, ez nem meglepetés. A levegő ebben a teremben nagyon sima. Lehet, hogy azt mondják: "Nos, talán a dolgok csak úgy kisimultak." De az ősrobbanáshoz közel, az akkori állapotok nagyon mások voltak, mint a levegő állapota ebben a teremben. Különösképpen, a dolgok sokkal sűrűbbek voltak. Az egyes dolgok gravitációs vonzása sokkal erősebb volt az ősrobbanáshoz közel.
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.
Gondolják el, hogy az univerzumunkban 100 milliárd galaxis van, egyenként 100 milliárd csillaggal. A kezdeti időkben, az a 100 milliárd galaxis egy olyan kis térbe volt összepréselve, mint ez -- szó szerint, a kezdeti időkben. És úgy kell ezt a préselést elképzelniük, hogy az bármiféle tökéletlenség nélküli, anélküli, hogy akár csak egy kis pontban pár atommal több lett volna, mint máshol. Mert ha lettek volna, összeomlottak volna a gravitációs vonzás alatt egy hatalmas fekete lyukba. A világegyetemet nagyon, nagyon simaként megtartani a korai időkben nem könnyű, ez egy kényes rendszert igényel. Ez egy nyom arra, hogy a korai univerzum nem véletlenszerűen választott. Van valami, ami olyanná tette. Szeretnénk tudni, hogy mi az?
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.
Ennek megértését részben Ludwig Boltzmann adta nekünk, egy osztrák fizikus a 19. századból. Boltzmann hozzájárulása az volt, hogy segített nekünk megérteni az entrópiát. Hallottak már az entrópiáról. Ez a véletlenszerűsége, a rendezetlensége, a kaotikussága az egyes rendszereknek. Boltzmann adott nekünk egy formulát -- most már a sírkövére is felvésve -- ami tényleg számszerűsíti, mi az entrópia. És ez alapvetően azt mondja, hogy az entrópia az a szám, ahányféleképpen átrendezhetjük egy rendszer összetevőit úgy, hogy azt nem veszik észre, tehát makroszkopikusan ugyanúgy néz ki. Ha a levegőt nézik ebben a teremben, nem veszik benne észre az egyes atomokat. Egy alacsony entrópiájú konfiguráció az, ahol csak néhány olyan elrendezés van, ami úgy néz ki. Egy nagy entrópiájú elrendezés az, amelyikben sok olyan elrendezés van, ami úgy néz ki. Ez egy rendkívül fontos felismerés, mert segít megmagyarázni a termodinamika második főtételét -- amely azt mondja, hogy az entrópia növekszik az univerzumban, vagy az univerzum egy kis elszigetelt részében.
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.
Az ok, amiért az entrópia növekszik az egyszerűen az, hogy sokkal több lehetőség van a magas entrópiára, mint hogy az alacsony entrópiára. Ez egy csodálatos felismerés, de kihagy valamit. Ez a felismerés, hogy az entrópia növekszik, ez áll a mögött, amit "időnyíl"-nak nevezünk, a múlt és a jövő közötti különbség. Minden különbség, ami a múlt és a jövő közötti, azért van, mert az entrópia növekszik -- a tény, hogy a múltra emlékezhetnek, de a jövőre nem. A tény, hogy először megszületnek, utána élnek, és utána halnak meg, mindig ebben a sorrendben, azért, mert az entrópia növekszik. Boltzmann kifejtette, hogy ha alacsony entrópiával kezdjük, természetes, hogy az növekszik, mert több módon lehet magas az entrópia. Viszont nem magyarázta meg, hogy egyáltalán miért is volt alacsony az entrópia a kezdetekben.
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?
Az a tény, hogy az entrópia az univerzumban alacsony volt, azt tükrözi, hogy a korai világegyetem nagyon, nagyon sima volt. Szeretnénk ezt megérteni. Nekünk, kozmológusoknak, ez a munkánk. Sajnos, ez nem egy olyan probléma, ami elég figyelmet kapott. Ez nem az egyik első dolog, amit egy modern kozmológus felhozna, ha megkérdeznék: "Mik azok a problémák, amelyeket próbálunk megoldani?" Az egyik ember, aki megértette, hogy ez egy probléma, Richard Feynman volt. 50 évvel ezelőtt különböző előadások sorozatát tartotta. Ő tartotta azokat a népszerű előadásokat, amiből "A fizikai törvények jellege" című könyv lett. Tartott előadásokat a Caltech hallgatóinak, amikből a "Mai fizika" lett. Tartott előadásokat a Caltech végzős hallgatóinak, ebből lett "A Feynman előadások a gravitációról". Mindezen könyveiben, és minden ilyen előadásán kihangsúlyozta ezt a kérdést: Miért volt a korai univerzumnak olyan kis entrópiája?
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.
Azt mondja -- nem fogom utánozni az akcentusát -- azt mondja: "Valamilyen oknál fogva az univerzumnak egy időben nagyon alacsony entrópiája volt az energiatartalmához képest, és azóta az entrópia nőtt. Az időnyilat nem lehet teljesen megérteni mindaddig, amíg a világegyetem történetének kezdetét övező rejtélyt spekulációról megértésre redukáljuk." Szóval ez a munkánk. Tudni akarjuk. Ez 50 évvel ezelőtt volt, "Biztos" -- gondolják --, "rájöttünk már." Ez nem igaz, hogy mostanra már rájöttünk.
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.
A probléma azért is rosszabb lett ahelyett, hogy javult volna, mert 1998-ban tanultunk valami fontosat a világegyetemről, amit nem tudtunk korábban. Megtudtuk, hogy gyorsul. Az univerzum nem csak tágul. Ha megnézik a galaxist, tágul. Ha visszajönnek egymilliárd évvel később, és megnézik még egyszer, még gyorsabban fog távolodni. Az egyes galaxisok gyorsabban és gyorsabban távolodnak tőlünk. Tehát azt mondjuk, hogy az univerzum gyorsul. Ellentétben a korai univerzum alacsony entrópiájával, még akkor is, ha nem tudjuk a választ erre, legalább van egy jó elméletünk, ami meg tudja magyarázni, hogy az az elmélet helyes-e, és ez a sötét energia elmélete. Ez az az elképzelés, hogy az üres térnek is van energiája.
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.
A tér minden egyes kis köbcentiméterében, függetlenül attól, hogy van-e ott anyag vagy sem, vagy részecskék, sugárzás vagy bármi, még mindig van energia, még magában a térben is. És ez az energia, Einstein szerint, nyomást fejt ki az univerzumra. Ez egy véget nem érő impulzus, ami galaxisokat tolt el egymástól. Mivel a sötét energia, ellentétben az anyaggal vagy a sugárzással, nem hígul fel, ahogy az univerzum tágul. Az energia mennyisége minden egyes köbcentiméterben ugyanaz marad, még úgy is, hogy az univerzum egyre nagyobb és nagyobb lesz. Ennek kritikus hatása van arra, amit az univerzum a jövőben csinálni fog. Az egyik dolog az, hogy a világegyetem örökre tágulni fog.
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.
Amikor annyi idős voltam, mint önök most, nem tudtuk, hogy mit fog az univerzum csinálni. Egyesek úgy gondolták, hogy az univerzum összeomlik a jövőben. Einstein szerette ezt az elképzelést. De ha van sötét energia, és a sötét energia nem múlik el, akkor az univerzum folyamatosan tágulni fog, örökkön-örökké. 14 milliárd év a múltban, 100 milliárd kutyaév, de végtelen sok év a jövőben. Miközben minden tekintetben, az űr végesnek tűnik számunkra. Az űr lehet véges vagy végtelen, de mivel az univerzum gyorsul, vannak olyan részei, amelyeket nem láthatunk és soha nem is fogjuk látni. Az űrnek mindössze egy véges területéhez van hozzáférésünk, amit egy horizont vesz körül. Így tehát, bár az idő örökké tart, a tér korlátozott számunkra. Végül, az üres térnek van hőmérséklete.
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?
A 1970-es években Stephen Hawking elmondta, hogy egy fekete lyuk, bár úgy gondoljuk, hogy fekete, valójában sugárzást bocsájt ki, ha figyelembe vesszük a kvantummechanikát. A téridő görbülete a fekete lyuk körül kvantummechanikai ingadozást hoz létre, és a fekete lyuk sugároz. Egy pontosan hasonló számításban Hawking és Gary Gibbons megmutatta, hogy ha a sötét energia létezik az üres térben, akkor az egész univerzum sugároz. Az üres tér energiája létrehozza a kvantumingadozásokat. És így, bár az univerzum örökké tart, és a közönséges anyag és sugárzás végletesen felhígul, mindig lesz valamennyi sugárzás, valamennyi hőmérsékleti ingadozás, még az üres térben is. Szóval ez azt jelenti, hogy az univerzum olyan, mint egy doboz gáz, amely örökké tart. Nos, mi a hatása ennek?
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.
Ezt a hatást tanulmányozta Boltzmann még a 19. században. Azt mondta, nos, az entrópia növekszik, mert sokkal több lehetősége van az univerzumnak magas entrópiájúnak lenni, mint alacsony entrópiájúnak. De ez egy valószínűségi nyilatkozat. Valószínűleg növekedni fog, és ez a valószínűség rendkívül nagy. Ez nem olyasmi, ami miatt aggódniunk kell -- hogy a levegő ebben a teremben összegyűlik egyetlenegy sarokban, és mi megfulladunk. Ez nagyon-nagyon valószínűtlen. Kivéve, ha ránk zárnák az ajtókat, és szó szerint örökre itt tartanának bennünket, akkor megtörténne. Minden, ami megengedett, minden konfiguráció, ami megengedett a molekulák számára ebben a teremben, megtörténne valamikor.
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.
Szóval Boltzmann azt mondja, nézd, kezdheténk egy univerzummal, ami termikus egyensúlyban volt. Nem tudott az ősrobbanásról, sem az univerzum tágulásáról. Úgy gondolta, hogy a teret és az időt Isaac Newton megmagyarázta, és azok abszolút, örökérvényű igazságok voltak. Tehát az ő ötlete egy természetes univerzumról az volt, ahol a levegőmolekulák egyenletesen szétterültek mindenütt -- a minden-molekulák. De ha ön Boltzmann, akkor tudja, hogy ha elég sokáig vár, akkor a molekulák véletlenszerű ingadozása alkalmanként azokat alacsonyabb entrópiájú konfigurációba hozza. És aztán, persze, ahogy az természetes, visszatágulnak. Tehát az entrópiának nem kell mindig növekednie -- lehetnek ingadozások az alacsony szintű entrópiába, a jobban szervezett helyzetek felé.
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.
Nos, ha ez igaz, Boltzmann továbbmegy és kitalál két nagyon modern hangzású ötletet -- a multiverzumot és az antropikus elvet. Azt mondja, a probléma a termikus egyensúllyal az, hogy nem tudunk benne élni. Emlékezzenek vissza, az élet maga az időnyíltól függ. Nem tudnánk információkat feldolgozni, emészteni, járni és beszélni, ha termikus egyensúlyban élnénk. Tehát, ha elképzelnek egy nagyon-nagyon nagy univerzumot, egy végtelenül nagy univerzumot, véletlenszerűen egymásnak ütköző részecskékkel, lesznek időnként kisebb ingadozások az alacsony entrópia állapotában, majd ezek visszabomlanak. De lesznek nagy ingadozások is. Alkalmanként bolygók jönnek létre, vagy egy csillag, vagy egy galaxis, vagy 100 milliárd galaxis. Szóval Boltzmann azt mondja, csak egy részében élünk majd ennek a multiverzumnak, egy részében ennek a végtelen nagy halmazú ingadozó részecskéknek, ahol az élet lehetséges. Ez az a régió, ahol az entrópia alacsony. Talán a mi univerzumunk pont egyike azoknak a dolgoknak, amik időnként történnek.
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.
A házi feladatuk az, hogy komolyan gondolkodjanak el erről, mit is jelent ez. Carl Sagan egyik híres mondása, hogy "ahhoz, hogy almás pitét készítsünk, először fel kell találnunk az univerzumot". De nem volt igaza. Boltzmann forgatókönyve szerint, ha szeretnének egy almás pitét, csak kivárják, amíg az atomok véletlenszerű mozgása létrehoz egy almás pitét. Az sokkal gyakrabban fog megtörténni, mint az atomok véletlenszerű mozgása amely létrehoz egy almás kertet és egy kis cukorot, és egy kemencét, majd elkészíti önöknek az almás pitét. Szóval ez a forgatókönyv becsléseket ad. És a becslés azt mutatja, hogy az ingadozások, amelyek bennünket létrehoztak, minimálisak. Még ha elképzelik is, hogy ez a terem, ahol most vagyunk, létezik, és valóságos, és mi itt vagyunk, és nem csak emlékeink vannak róla, de az a benyomásunk, hogy odakint van valami, amit úgy neveznek, hogy Caltech és az Egyesült Államok és a Tejútrendszer, sokkal könnyebb ezeknek a benyomásoknak véletlenszerűen az agyukba ingadozniuk, mint ugyanezen benyomásoknak véletlenszerűen a Caltechre, az Egyesült Államokba és a galaxisba ingadozniuk.
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.
A jó hír az, hogy ebből következően ez a forgatókönyv nem működik, nem helyes. Ez a forgatókönyv azt adja, hogy nekünk egy minimális ingadozásnak kellene lennünk. Még ha ki is hagyjuk a mi galaxisunkat, akkor sem kapnánk 100 milliárd másik galaxist. És Feynman ezt is értette. Feynman azt mondja: "Abból a feltételezésből, hogy a világ egy ingadozás, minden azt jósolja, hogy ha megnézzük egy részét a világnak, amit még soha nem láttunk, akkor zűrzavarosnak fogjuk találni, és nem olyannak, mint amit korábban láttunk -- magas entrópiájúnak. Ha a mi rendezettségünk egy ingadozás miatt jött létre, akkor nem számíthatunk rendezettségre máshol, mint ahol azt épp tapasztaltuk. Ezért arra következtetünk, hogy az univerzum nem egy ingadozás." Szóval ez jó. A kérdés az, akkor mi a helyes válasz? Ha az univerzum nem egy ingadozás, miért volt a korai univerzumnak alacsony az entrópiája? És én szeretném elmondani a választ, de kifutok az időből.
(Laughter)
(Nevetés)
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.
Itt van az az univerzum, amiről beszélni szoktunk, szemben az univerzummal, ami valójában létezik. Épp most mutattam önöknek ezt a képet. Az univerzum tágul nagyjából 10 milliárd éve. Lehűlőben van. De most már elég sokat tudunk az univerzum jövőjéről, hogy többet is mondhassunk róla. Ha a sötét energia továbbra is marad, a csillagok körülöttünk felhasználják nukleáris fűtőanyagukat és kiégnek. Fekete lyukakká esnek össze. Egy olyan univerzumban fogunk élni, amiben semmi sincs, csak fekete lyukak. Ez az univerzum 10 a 100-ikon évig fog tartani -- sokkal tovább, mint a mi kis univerzumunk élt. A jövő sokkal hosszabb, mint a múlt. De még a fekete lyukak sem tartanak örökké. Elpárolognak, semmi sem marad, csak üres tér. Az az üres tér lényegében örökké tart majd. Azonban, vegyük észre, mivel az üres tér is bocsájt ki sugárzást, valójában vannak termikus ingadozások, és ez ciklikusan végigjárja a szabadsági fokok összes lehetséges kombinációját, ami az üres térben létezik. Tehát, bár a világegyetem örökké tart, csak véges számú dolog történhet meg az univerzumban. Ezek mind megtörténnek egy 10 a 10-iken a 120-ikon éves időtartam alatt.
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.
Tehát két kérdésem van önöknek. Először: Ha a világegyetem 10 a 10-iken a 120-ikon évig tart, miért születtünk az első 14 milliárd évben, a meleg, kényelmes alkonyán az ősrobbanásnak? Miért nem vagyunk üres térben? Azt mondhatják: "Nincs ott semmi az élethez", de ez nem igaz. Lehetnének önök is véletlenszerű ingadozások a semmiből. Miért nem azok? Még több házi feladat.
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.
Szóval, mint mondtam, én nem tudom a választ. Elmondom a kedvenc szcenáriómat. Vagy "azért, mert csak". Nincs magyarázat. Ez egy szimpla tény az univerzumról, amit meg kell tanulniuk elfogadni, és nem kérdéseket feltenni. Vagy esetleg az ősrobbanás nem az univerzum kezdete. Egy tojás, egy feltöretlen tojás, egy alacsony entrópiájú konfiguráció, és mégis, amikor kinyitjuk a hűtőgépet, nem mondjuk, hogy: "Hah, milyen meglepő ezt az alacsony entrópiájú konfigurációt a hűtőben találni!" Ennek oka, hogy egy tojás nem egy zárt rendszer; egy csirkéből jön ki. Talán a világegyetem egy egyetemes csirkéből jön. Talán van valami, ami természetes módon, a fizika törvényeinek növekedésén keresztül, létrehoz egy olyan univerzumot, mint a miénk, alacsony entrópiájú konfigurációkban. Ha ez igaz, akkor meg fog történni többször is; részei lennénk egy sokkal nagyobb multiverzumnak. Ez az én kedvenc forgatókönyvem.
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.
Nos, a szervezők megkértek, hogy egy merész spekulációval fejezzem be. Az én merész spekulációm az, hogy a történelem teljesen mértékben engem igazol majd. És 50 év múlva, minden aktuális vad ötletemet igazságként fogadják el a tudományos és a külsős közösségek. Mindannyian hiszünk majd abban, hogy a mi kis univerzumunk csak egy kis része egy sokkal nagyobb multiverzumnak. És még jobb: meg fogjuk érteni, mi történt az ősrobbanáskor egy olyan elmélettel, amely összeegyeztethető lesz a megfigyelésekkel. Ez egy jóslat. Lehet, hogy tévedek. De mint az emberi faj, sokat gondolkodtunk már azon, hogy milyen volt az univerzum, miért úgy alakult, ahogy, sok-sok éven át. Izgalmas arra gondolni, hogy végül egy nap megtudjuk a választ.
Thank you.
Köszönöm.
(Applause)
(Taps)