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.
Alam semesta benar-benar sangat besar. Kita tinggal di sebuah galaksi, Galaksi Bimasakti. Ada sekitar 100 miliar bintang di Galaksi Bimasakti. Jika Anda mengambil kamera dan mengarahkannya ke bagian langit manapun, dan membiarkan shutternya terbuka terus, selama kamera Anda terpasang pada Teleskop Luar Angkasa Hubble, Anda akan melihat sesuatu seperti ini. Setiap gumpalan kecil ini adalah galaksi seukuran Bima Sakti -- 100 juta bintang pada setiap gumpalan itu. Ada sekitar 100 miliar galaksi di alam semesta yang terlihat. Anda hanya perlu mengetahui angka 100 miliar. Usia alam semesta, mulai dari Dentuman Besar hingga sekarang adalah 100 miliar dalam tahun anjing. (Tawa) Yang menunjukkan sesuatu tentang posisi kita di alam semesta.
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.
Salah satu hal yang bisa Anda lakukan adalah mengagumi gambar ini. Gambar ini benar-benar indah. Saya sering penasaran, tekanan evolusi apa yang membuat nenek moyang kita di Veldt beradaptasi dan berkembang untuk menikmati gambar-gambar galaksi yang tidak mereka miliki. Namun kita juga ingin memahaminya. Sebagai seorang kosmolog, saya ingin bertanya, mengapa alam semesta seperti ini? Satu petunjuk utama yang diketahui adalah alam semesta berubah terhadap waktu. Jika Anda melihat salah satu galaksi itu dan mengukur lajunya, galaksi itu akan bergerak menjauhi Anda. Dan jika Anda melihat galaksi yang lebih jauh, lajunya menjauhi Anda semakin cepat. Jadi kita mengatakan bahwa alam semesta memuai.
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.
Yang artinya, tentu saja, adalah di masa lalu semuanya berjarak lebih dekat. Di masa lalu, alam semesta lebih padat dan juga lebih panas. Jika Anda memampatkan benda, maka suhunya akan naik. Hal ini masuk akal bagi kita. Hal yang tidak masuk akal bagi kebanyakan dari kita adalah alam semesta muda, setelah Dentumban Besar juga sangat halus. Anda mungkin berpikir itu tidak mengherankan. Udara di ruangan ini juga sangat halus. Mungkin Anda berpikir, "Mungkin benda-benda itu menjadi halus sendiri." Namun kondisi pada masa dekat Dentuman Besar sangat berbeda daripada kondisi udara di ruangan ini. Secara khusus, semua benda jauh lebih padat. Tarikan gravitasi dari benda-benda jauh lebih kuat pada masa dekat Dentuman Besar.
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.
Hal yang harus Anda pikirkan adalah alam semesta kita terdiri dari 100 miliar galaksi, yang masing-masing memiliki 100 miliar bintang. Di masa lampau, 100 miliar galaksi itu termampatkan pada ruangan sebesar ini -- pada masa lalu. Dan Anda harus membayangkan pemampatan itu dilakukan dengan sempurna tanpa noda kecil sekalipun di mana ada atom lebih banyak daripada di tempat lainnya. Karena jika ada, atom ini akan runtuh karena tarikan gravitasi menjadi lubang hitam besar. Mempertahankan kehalusan alam semesta muda tidaklah mudah, sebuah pengaturan yang sulit. Itu adalah petunjuk bahwa alam semesta tidak dipilih secara acak. Ada sesuatu yang membuatnya sedemikian rupa. Kita ingin tahu apa itu.
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.
Lalu sebagian pemahaman kita tentang hal ini diberikan oleh Ludwig Boltzmann, seorang fisikawan Austria dari abad ke-19. Dan Boltzmann membantu kita memahami entropi. Anda pernah mendengar tentang entropi. Ketidakteraturan, kekacauan, kesemrawutan dari beberapa sistem. Boltzmann memberikan sebuah rumus -- yang terpahat di batu nisannya sekarang -- yang benar-benar mengukur entropi itu. Rumus itu mengatakan bahwa entropi adalah banyaknya cara kita dapat menyusun komponen sebuah sistem di mana Anda tidak sadar akan hal itu, sehingga secara garis besar tampak sama. Sebagai contoh udara dalam ruangan ini, Anda tidak tahu setiap atomnya. Susunan dengan entropi rendah hanya memiliki sedikit kemungkinan yang terlihat seperti itu. Susunan dengan entropi tinggi memiliki banyak kemungkinan yang dapat terlihat seperti itu. Ini adalah wawasan yang sangat penting, karena membantu kita menjelaskan hukum kedua termodinamika -- hukum yang mengatakan bahwa entropi meningkat di alam semesta atau di bagian alam semesta yang terisolasi.
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.
Alasan mengapa entropi meningkat hanyalah karena ada lebih banyak cara untuk memiliki entropi tinggi daripada entropi rendah. Ini adalah wawasan yang mengagumkan, namun hal itu meninggalkan sesuatu. Wawasan tentang entropi yang meningkat inilah yang ada di belakang anak panah waktu, perbedaan antara masa lalu dan masa depan. Semua perbedaan yang ada antara masa lalu dan masa depan adalah karena entropi meningkat -- fakta bahwa Anda dapat mengingat masa lalu, namun tidak masa depan. Fakta bahwa Anda lahir, lalu hidup dan meninggal, urutannya selalu seperti itu, itu karena entropi meningkat. Boltzmann menjelaskan jika entropi awalnya rendah, sangat alami jika entropinya meningkat, karena ada lebih banyak cara untuk memiliki entropi tinggi. Apa yang tidak dia jelaskan adalah mengapa pada awalnya entropinya rendah.
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?
Fakta bahwa entropi alam semesta rendah merupakan cerminan dari fakta bahwa alam semesta muda sangat halus. Kita ingin memahami hal itu. Itulah tugas kami sebagai kosmolog. Sayangnya, ini sebenarnya adalah masalah yang kurang kami perhatikan. Ini bukanlah salah satu hal pertama yang akan diucapkan jika Anda menanyai kosmolog modern, "Apa masalah yang sedang berusaha kita atasi?" Salah satu orang yang memahami bahwa ini adalah sebuah masalah adalah Richard Feynman. 50 tahun lalu, dia memberikan serangkaian kuliah berbeda. Dia memberikan kuliah populer yang menjadi "Karakter dari Hukum Fisika." Dia memberikan kuliah kepada mahasiswa sarjana Caltech yang menjadi "Kuliah Feynman tentang Fisika." Dia memberikan kuliah kepada mahasiswa pascasarjana Caltech yang menjadi, "Kuliah Feynman tentang Gravitasi." Dalam setiap buku ini, setiap rangkaian kuliah ini, dia menekankan teka-teki ini: Mengapa alam semesta awalnya memiliki entropi yang rendah?
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.
Jadi dia berkata -- saya tidak akan meniru gaya bicaranya -- dia berkata, "Entah mengapa, alam semesta, pada suatu ketika memiliki entropi yang sangat rendah dibanding kandungan energinya, dan sejak itu entropi meningkat. Panah waktu tidak dapat dimengerti seluruhnya sampai misteri dari awal mula sejarah alam semesta diungkap lebih jauh dari spekulasi menuju pemahaman." Dan itulah tugas kita. Kita ingin tahu -- itu 50 tahun yang lalu, Anda pikir "Sudah pasti, kita telah menemukan jawabannya sekarang." Tidak benar kita telah menemukan jawabannya.
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.
Alasan mengapa masalah ini menjadi lebih rumit, bukan lebih mudah, adalah karena pada tahun 1998 kita mengetahui hal penting tentang alam semesta yang tidak kita ketahui sebelumnya. Kita mengetahui bahwa alam semesta bergerak semakin cepat. Alam semesta bukan hanya memuai. Jika Anda melihat pada galaksi, galaksi itu menjauh. Jika Anda kembali 1 miliar tahun kemudian dan melihatnya lagi, alam semesta akan menjauh dengan lebih cepat. Setiap galaksi semakin cepat menjauh dari kita. Jadi kami menyimpulkan alam semesta bergerak semakin cepat. Tidak seperti entropi rendah dari alam semesta muda, walaupun kita tidak tahu jawabannya, setidaknya kita memiliki teori yang bagus untuk menjelaskannya, jika teori itu benar, dan itu adalah teori energi gelap. Ini hanyalah gagasan bahwa luar angkasa yang hampa memiliki energi.
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.
Di setiap sentimeter kubik dari luar angkasa, baik berisi materi ataupun tidak, baik berisi partikel, materi, radiasi, atau apapun ataupun kosong sama sekali, akan ada energi, bahkan luar angkasa itu sendiri. Dan energi ini, menurut Einstein memberi dorongan pada alam semesta. Ini adalah dorongan terus-menerus yang memisahkan galaksi satu sama lain. Karena energi gelap, tidak seperti materi atau radiasi, tidak menjadi lemah saat alam semesta berkembang. Jumlah energi pada setiap sentimeter kubik tetap sama, walaupun alam semesta menjadi semakin besar. Hal ini memiliki dampak penting pada apa yang akan dilakukan alam semesta di masa depan. Salah satunya alam semesta akan terus memuai.
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.
Saat saya seumur Anda, kita tidak tahu apa yang akan dilakukan alam semesta. Beberapa orang berpikir alam semesta akan mengerut kembali di masa depan. Einstein menyukai gagasan ini. Namun jika ada energi gelap, dan energi gelap itu terus ada, alam semesta akan terus memuai selamanya. 14 miliar tahun yang lalu, 100 miliar tahun anjing, namun selamanya ke masa depan. Sementara itu, karena beberapa maksud dan tujuan, luar angkasa tampak terbatas bagi kita. Luar angkasa mungkin terbatas, mungkin juga tidak namun karena alam semesta memuai ada bagian luar angkasa yang tidak dapat dan tidak akan pernah kita lihat. Ada daerah terbatas dari luar angkasa yang dapat kita lihat, dikelilingi oleh cakrawala. Jadi walaupun waktu terus berjalan, luar angkasa tetap terbatas bagi kita. Akhirnya, luar angkasa yang hampa memiliki suhu.
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?
Di tahun 1970-an, Stephen Hawking mengatakan bahwa lubang hitam, walaupun Anda berpikir itu hitam, sebenarnya memancarkan radiasi, jika Anda memperhitungkan kuantum mekanik. Lengkungan dari ruang-waktu di sekitar lubang hitam memunculkan gejolak kuantum mekanik dan lubang hitam memancarkannya. Perhitungan yang sangat serupa dari Hawking dan Gary Gibbons menunjukkan, jika energi gelap ada pada luar angkasa yang hampa maka seluruh alam semesta memancarkan radiasi. Energi dari luar angkasa yang hampa itu memunculkan gejolak kuantum. Sehingga walaupun alam semesta akan ada selamanya, dan materi biasa dan radiasi akan lenyap, selalu ada semacam radiasi, semacam gejolak suhu, bahkan di luar angkasa yang hampa. Hal ini berarti bahwa alam semesta seperti kotak berisi gas yang ada selamanya. Lalu apa akibat dari hal itu?
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.
Akibatnya dipelajari oleh Boltzmann di awal abad ke-19. Dia berkata, entropi meningkat karena ada lebih banyak cara bagi alam semesta untuk memiliki entropi tinggi, dibandingkan entropi rendah. Namun pernyataan itu berdasarkan peluang. Ada peluang akan meningkat dan peluang itu sangat besar. Anda tidak perlu mengkhawatirkan -- udara di ruangan ini akan berkumpul di salah satu sudut ruangan dan mencekik kita. Itu sangat tidak mungkin. Kecuali kalau mereka mengunci pintunya dan mengurung kita di sini selamanya, itu mungkin akan terjadi. Semua kemungkinan, semua susunan yang mungkin didapatkan oleh molekul di ruangan ini akhirnya akan diperoleh.
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.
Jadi Boltzmann berkata, kita bisa mulai dengan alam semesta yang berada pada kesetimbangan panas. Dia tidak tahu tentang Dentuman Besar, tentang pemuaian alam semesta. Dia berpikir bahwa ruang dan waktu telah dijelaskan oleh Isaac Newton -- sesuatu yang mutlak dan ada di sana selamanya. Jadi gagasannya tentang alam semesta adalah bahwa molekul udara menyebar secara merata di mana saja -- semua molekul. Namun jika Anda Boltzmann, Anda tahu bahwa, jika Anda menunggu cukup lama gejolak acak dari molekul-molekul ini ada kalanya akan mengakibatkan susunan dengan entropi yang rendah. Kemudian, sudah pasti, secara alamiah semua akan memuai kembali. Jadi, entropi tidak selalu meningkat -- mungkin ada gejolak menuju entropi rendah -- situasi yang lebih teratur.
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.
Jika hal itu benar Boltzmann mungkin akan menemukan dua gagasan yang terdengar sangat modern -- konsep alam semesta ganda dan prinsip antropis. Dia mengatakan, masalah pada kesetimbangan panas adalah kita tidak dapat hidup di sana. Ingat, kehidupan sendiri tergantung pada panah waktu. Kita tidak akan dapat mengolah informasi, bermetabolisme, berjalan, dan berbicara jika berada pada kesetimbangan panas. Jadi bayangkan alam semesta yang sangat besar, alam semesta yang tidak terbatas, dengan partikel yang saling bertabrakan secara acak, terkadang akan ada gejolak kecil pada tingkatan entropi rendah, kemudian mengendur kembali. Namun ada juga gejolak besar. Terkadang, akan muncul planet, atau bintang, atau galaksi, atau 100 miliar galaksi. Jadi Boltzmann mengatakan kita hanya dapat hidup pada bagian dari alam semesta ganda, pada bagian dari kelompok partikel yang bergejolak ini, di mana kehidupan dapat dimungkinkan. Ada bagian di mana entropinya rendah. Mungkin alam semesta kita hanyalah satu dari hal-hal yang terjadi dari waktu ke waktu.
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.
Kini pekerjaan rumah Anda adalah memikirkan, merenungkan tentang arti dari hal ini. Carl Sagan pernah mengatakan bahwa, "Untuk membuat pie apel pertama Anda harus menemukan alam semesta." Namun dia tidak benar. Dalam skenario Boltzmann, jika Anda ingin membuat pie apel, Anda hanya perlu menunggu pergerakan atom-atom secara acak untuk membuat pie apel. Hal itu akan lebih sering terjadi dibandingkan pergerakan atom-atom secara acak untuk membuat kebun apel dan gula dan oven, dan lalu pie apel. Jadi skenario ini memunculkan perkiraan. Dan perkiraan itu adalah bahwa gejolak yang membuat kita sangat sedikit. Bahkan jika Anda membayangkan ruangan tempat kita berada itu nyata dan kita berada di sini, dan kita tidak hanya memiliki ingatan namun kesan bahwa di luar ada sesuatu yang bernama Caltech, Amerika Serikat, ataupun Galaksi Bimasakti, jauh lebih mudah bagi kesan-kesan itu untuk bergejolak secara acak di dalam otak Anda daripada untuk bergejolak menjadi Caltech, Amerika Serikat, dan galaksi.
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.
Berita baiknya adalah skenario ini tidak bekerja, ini tidak benar. Skenario ini memperkirakan bahwa seharusnya kita adalah gejolak minimal. Bahkan jika kita mengabaikan galaksi kita, Anda tidak akan mendapat 100 miliar galaksi yang lain. Dan Feynman juga mengerti akan hal ini. Feynman mengatakan, "Dari hipotesis bahwa dunia ini adalah sebuah gejolak, semua perkiraannya adalah jika kita melihat bagian dunia yang belum pernah kita lihat, kita akan melihat dunia yang berantakan, bukan hal yang baru saja kita lihat -- entropi tinggi. Jika susunan kita adalah akibat dari gejolak, kita tidak akan mengharapkan keteraturan dimanapun kecuali di mana kita telah menyadarinya. Sehingga kita menyimpulkan alam semesta bukanlah gejolak." Itu bagus. Lalu pertanyaannya adalah apa jawaban yang benar? Jika alam semesta bukan sebuah gejolak, mengapa alam semesta muda memiliki entropi rendah? Saya ingin memberi tahu jawabannya, namun saya kehabisan waktu.
(Laughter)
(Tawa)
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.
Inilah alam semesta yang saya jelaskan dan alam semesta sebenarnya. Saya hanya menunjukkan gambar ini saja. Alam semesta telah memuai selama 10 miliar tahun terakhir. Dan menjadi dingin. Namun kita cukup mengerti tentang masa depan alam semesta untuk mengatakan lebih jauh. Jika energi gelap tetap ada, bintang-bintang di sekitar kita akan kehabisan bahan bakar dan berhenti. Bintang itu akan menjadi lubang hitam. Kita akan tinggal di alam semesta yang tidak ada apa-apa, hanya lubang hitam. Alam semesta itu akan ada 10 pangkat 100 tahun -- jauh lebih lama daripada usia alam semesta kecil kita. Masa depan jauh lebih panjang daripada masa lalu. Bahkan lubang hitam tidak akan ada selamanya. Lubang hitam akan menguap dan yang tersisa adalah kekosongan, luar angkasa yang hampa. Kehampaan itu akan ada selamanya. Namun, Anda tahu karena luar angkasa yang hampa memancarkan radiasi, akan terjadi gejolak panas yang akan mendaur kembali semua kombinasi berbeda yang mungkin dari derajat kebebasan yang ada dalam kehampaan. Jadi walaupun alam semesta ada selamanya, hanya ada beberapa hal yang mungkin dapat terjadi pada alam semesta. Hal itu akan terjadi selama waktu tertentu setara dengan 10 pangkat 10 pangkat 120 tahun.
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.
Jadi inilah dua pertanyaan untuk Anda. Pertama: Jika alam semesta ada selama 10 pangkat 10 pangkat 120 tahun, mengapa kita lahir pada 14 miliar tahun pertama, pada kondisi hangat dan nyaman setelah Dentuman Besar? Mengapa kita tidak berada pada kehampaan? Mungkin Anda mengatakan, "Di sana tidak ada apa-apa," namun itu tidak benar. Anda mungkin saja hasil gejolak acak dari kehampaan. Mengapa tidak seperti itu? Pekerjaan rumah lainnya untuk Anda.
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.
Jadi seperti yang saya katakan, saya tidak tahu jawabannya. Saya akan memberikan skenario favorit saya. Skenario yang hanya seperti itu, tanpa penjelasan. Ini adalah kenyataan kejam tentang alam semesta yang harus Anda terima dan berhenti menanyakannya. Atau mungkin Dentuman Besar bukanlah awal alam semesta. Sebutir telur, telur utuh, memiliki susunan entropi rendah, namun, saat kita membuka lemari es kita, kita tidak akan mengatakan, "Hah, sangat mengherankan dapat menemukan susunan entropi rendah ini di dalam lemari es kita." Itu karena telur bukanlah sistem tertutup, telur keluar dari ayam. Mungkin alam semesta muncul dari ayam universal. Mungkin ada sesuatu yang secara alami melalui perkembangan dari hukum fisika memunculkan alam semesta seperti kita, dalam susunan entropi rendah. Jika hal itu benar, itu akan terjadi lebih dari sekali; kita adalah bagian dari alam semesta ganda yang lebih besar. Itulah skenario favorit saya.
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.
Jadi panitia meminta saya menutup dengan spekulasi berani. Spekulasi berani saya adalah akan ada teori yang membenarkan saya. Dan 50 tahun dari sekarang semua ide liar saya sekarang akan diterima sebagai kenyataan oleh masyarakat ilmiah dan awam. Kita akan percaya bahwa alam semesta kecil kita hanyalah bagian kecil dari alam semesta ganda yang lebih besar. Dan terlebih lagi, kita akan memahami apa yang terjadi pada Dentuman Besar secara teori sehingga kita bisa membandingkan dengan pengamatannya. Ini adalah perkiraan. Saya mungkin saja salah. Namun kita telah berpikir sebagai umat manusia tentang seperti apa bentuk alam semesta mengapa semua hal menjadi seperti itu untuk bertahun-tahun. Sangat menarik untuk berpikir mungkin kita akan mengetahui jawabannya suatu hari nanti.
Thank you.
Terima kasih.
(Applause)
(Tepuk tangan)