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'universo è davvero grande. Noi viviamo in una galassia, la Via Lattea. Esistono circa un centinaio di miliardi di stelle nella Via Lattea. Se prendete una fotocamera, la puntate verso una parte qualsiasi del cielo, e tenete l'otturatore aperto, avendo la fotocamera attaccata ad un telescopio Hubble Space, vedrete qualcosa del genere. Ognuna di queste piccole masse è una galassia grande quasi come la Via Lattea -- un centinaio di miliardi di stelle in ogni massa. Esistono circa cento miliardi di galassie nello spazio conosciuto. 100 miliardi è l'unico numero che vi basta sapere. L'età dell'universo, stimata tra adesso e il Big Bang, è di circa cento miliardi di anni canini. (Risate) Il che vi dice qualcosa riguardo al nostro posto nell'universo.
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.
L'unica cosa da fare con una foto del genere è ammirarla. E' di una bellezza straordinaria. Mi sono chiesto spesso, quale pressione evolutiva abbia spinto i nostri antenati nelle Veldt ad adattarsi ed evolversi per godersi foto delle galassie che non esistevano per nulla. Vorremmo capirlo anche noi. Da cosmologo, vi chiedo, perché l'universo è così? Supponiamo che l'universo stia cambiando nel tempo. Se prendessimo una di queste galassie e ne misurassimo la velocità, vedremmo che si allontanere da noi. Se prendessimo una galassia anche più lontana, si allontanerebbe anche più velocemente. Per cui, diciamo che l'universo si espande.
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.
Ciò significa che, in passato, le cose erano più vicine tra loro. In passato, l'universo era più denso, ed anche più caldo. Se comprimete delle cose tutte insieme, la temperatura sale. Per noi ha un senso. Ciò che per noi non ha poi tanto senso è che l'universo, inzialmente, ai tempi del Big Bang, era molto, molto uniforme. Potreste pensare che non sia una novità. L'aria di questa stanza è uniforme. Potreste dire: "Forse le cose si sono appianate da sole." Ma le condizioni ai tempi del Big Bang erano molto, molto diverse rispetto all'aria di questa stanza. In particolare, le cose erano molto più dense. La spinta gravitazionale delle cose era molto più forte nel 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.
Dovete pensare che il nostro universo ha un centinaio di miliardi di galassie, con 100 miliardi di stelle ciascuna. Inizialmente, quelle centinaia di miliardi di galassie erano compresse in un'area grande così -- davvero, all'inizio. Immaginate che quella compressione non aveva alcuna imperfezione, nessun piccolo bozzo dove ci fossero più atomi rispetto a qualche altra parte. Se fosse accaduto, sarebbero collassati per effetto della spinta gravitazionale in un enorme buco nero. Mantenere l'universo molto, molto uniforme all'inizio non era facile, richiedeva un'accurata disposizione. E' un indizio del fatto che l'universo, allo stadio iniziale, non era risultato a caso. Qualcosa lo ha modellato in quel preciso modo. Vorremmo sapere cosa sia stato.
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.
Siamo riusciti, in parte, a capirlo grazie a Ludwig Boltzmann, un fisico austriaco del 19° secolo. Il contributo di Boltzmann consiste nell'averci aiutato a capire l'entropia. Avrete sentito parlare di entropia. E' il caos, il disordine, la caoticità di un sistema. Boltzmann ci ha lasciato una formula -- scolpita anche sulla sua lapide -- che quantifica l'entropia. In pratica, ci dice che l'entropia è il numero di modi in cui possiamo arrangiare gli elementi di un sistema affiché non si notino, e che macroscopicamente sembri tutto uguale. Pur avendo l'aria in questa stanza, non notate ogni singolo atomo. Una bassa configurazione entropica è data da pochi aggiustamenti fatti in quella direzione. Una configurazione entropica elevata si ha quando ci sono molti aggiustamenti. Questa teoria è assolutamente cruciale, perché ci aiuta a spiegare la seconda legge della Termodinamica -- la legge secondo cui l'entropia aumenta nell'universo, o in punti isolati dell'universo.
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.
La ragione per cui l'entropia aumenta è perché ci sono molti più modi di avere un'entropia elevata piuttosto che bassa. E' un'intuizione meravigliosa, ma lascia qualcosa d'irrisolto. L'ipotesi che l'entropia cresca, ad ogni modo, sarebbe la causa di ciò che chiamiamo "linea del tempo", la differenza tra passato e futuro. Ogni differenza esistente tra passato e futuro è dovuta all'aumento dell'entropia -- il fatto che si possa ricordare il passato, ma non il futuro. Il fatto che si nasca, si viva, e che si muoia, sempre in quell'ordine, è perché l'entropia aumenta. Boltzmann ha spiegato che se si parte da bassa entropia, è normale che aumenti, perché ci sono molti modi di avere entropia elevata. Ma non ha spiegato perché l'entropia era al minimo all'inizio.
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?
Il fatto che l'entropia dell'universo fosse bassa era dovuta al fatto che inizialmente l'universo era molto, molto omogeneo. Vorremmo capirlo. E' il lavoro di noi cosmologi. Sfortunatamente, non è proprio un problema a cui si dà molta rilevanza. Non è una delle prime cose di cui la gente parlerebbe, se si chiedesse ad un moderno cosmologo: "Quali sono i problemi su cui vi state concentrando?" Una persona che ha capito che questo era un problema è stato Richard Feynman. 50 anni fa, ha tenuto diverse lezioni. Ha tenuto lezioni di grande successo che sono diventate "Il Carattere della Legge Fisica." Ha tenuto lezioni per le matricole della Caltech che sono diventate "Le lezioni di Fisica di Feynman." Ha tenuto lezioni per i laureati della Caltech che sono diventate "Le lezioni di Feynman sulla gravità." In ognuno di questi libri, in ognuna di queste lezioni, ha enfatizzato questo quesito: Perché l'universo iniziale aveva un'entropia così bassa?
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.
E lui dice -- non proverò a copiargli l'accento -- dice: "Per qualche ragione, l'universo, un tempo, ha avuto bassa entropia per il proprio contenuto energetico, e da allora l'entropia è aumentata. La linea del tempo non può essere compresa del tutto fino a che il mistero degli esordi della storia dell'universo non passerà da supposizione a comprensione." Quello è il nostro lavoro. Vogliamo sapere -- questo era 50 anni fa. "Sicuramente", penserete, "l'avranno scoperto ormai." Non è vero che l'abbiamo già scoperto.
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.
Il motivo per cui il problema è peggiorato, anzichè migliorato, è perché nel 1998 abbiamo imparato qualcosa di cruciale sull'universo che prima non sapevamo. Abbiamo scoperto che sta accelerando. L'universo non si sta solo espandendo. Se date un'occhiata alla galassia, se ne sta andando. Se tornaste un miliardo di anni dopo e deste un'altra occhiata, si allontanerebbe ancora più velocemente. Singole galassie si stanno allontanando da noi sempre più velocemente. Per cui l'universo sta accelerando. Diversamente dalla bassa entropia dell'universo iniziale, anche se non abbiamo una risposta a ciò, abbiamo una buona teoria che potrebbe spiegarla, se quella teoria è giusta, ed è la teoria dell'energia oscura. E' l'idea secondo cui lo spazio stesso possiede energia.
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.
In ogni minimo centimetro cubo di spazio, che sia o meno occupato, che ci siano o meno particelle, materia, radiazioni o che altro, c'è ancora energia, anche nello spazio stesso. E questa energia, secondo Einstein, esercita una pressione sull'universo. E' un impulso perpetuo che spinge le galassie lontane l'una dall'altra. Poichè l'energia oscura, diversamente da materia e radiazioni, non si dissolve all'espandersi dell'universo. La quantità d'energia in ogni centimetro cubo resta la stessa, anche se l'universo diventa sempre più grande. Ciò ha ripercussioni cruciali su ciò che l'universo farà in futuro. Certo è, che l'universo si espanderà per sempre.
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.
Quando avevo la vostra età, non si sapeva che cosa avrebbe fatto l'universo. Alcuni pensavano che l'universo sarebbe collassato di nuovo in futuro. Einstein era legato a quest'idea. Ma se c'è energia oscura, e l'energia oscura non sparisce, l'universo continuerà ad espandersi all'infinito. 14 miliardi di anni fa, 100 miliardi in anni canini, ma un numero infinito di anni nel futuro. Nel frattempo, per tutte le intenzioni e gli scopi, lo spazio ci sembra finito. Lo spazio potrebbe essere finito o infinito, ma siccome l'universo sta accelerando, ci sono alcune sue parti che non possiamo, e mai potremo, vedere. Esiste una porzione finita di spazio a cui abbiamo accesso, circondata da un orizzonte. Così anche se il tempo continua per sempre, lo spazio per noi è limitato. Infine, lo spazio vuoto ha una certa temperatura.
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?
Negli anni '70, Stephen Hawking ci ha detto che un buco nero, anche se immaginate sia nero, in realtà emette radiazioni, se si tiene conto della meccanica quantistica. La curvatura dello spazio-tempo attorno al buco nero dà vita a una fluttuazione meccanica dei quanti, e il buco nero emana radiazioni. Un calcolo molto simile fatto da Hawking e Gary Gibbons ha mostrato che, se c'è energia oscura in uno spazio vuoto, allora l'intero universo emana radiazioni. L'energia dello spazio vuoto da' vita a fluttuazioni dei quanti. E anche se l'universo durerà per sempre, mentre la materia comune e le radiazioni si dissolveranno, ci sarà sempre qualche radiazione, qualche fluttuazione termale, anche in uno spazio vuoto. Ciò significa che l'universo è come una bombola di gas che dura per sempre. Cosa implica ciò?
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.
Ciò che implica è stato studiato da Boltzman nel 19° secolo. Egli disse che l'entropia aumenta perché ci sono molti, molti più modi per l'universo di avere un'entropia alta, piuttosto che bassa. Ma è un'affermazione probabilistica. Probabilmente aumenterà, e la probabilità è molto elevata. Non è qualcosa di cui preoccuparsi -- l'aria di questa stanza che si concentra tutta da una parte e ci fa soffocare. E' molto, molto improbabile. A meno che non bloccassero le porte e ci chiudessero qui per sempre, allora succederebbe. Ogni cosa permessa, ogni configurazione che possa essere ottenuta dalle molecole in questa stanza, verrebbe ottenuta alla fine.
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.
Boltzmann dice, potreste iniziare con un universo che aveva un equilibrio termale. Non sapeva del Big Bang. Non sapeva dell'espansione dell'universo. Pensava che spazio e tempo fossero stati spiegati da Isaac Newton -- erano assoluti; erano fermi lì per sempre. La sua idea di un universo naturale prevedeva molecole d'aria che si diffondevano ovunque uniformemente -- le molecole di tutto. Ma se siete Boltzmann, se aspettate abbastanza, le casuali fluttuazioni di queste molecole le porteranno a volte verso configurazioni entropiche più basse. E, ovviamente, nel corso naturale delle cose, si espanderanno di nuovo. Non è che l'entropia debba aumentare sempre -- potete avere fluttuazioni verso entropia minore, situazioni più organizzate.
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.
Se fosse vero, Boltzmann ha partorito due idee che sembrano molto moderne -- il multiverso e il principio antropico. Secondo lui, il problema dell'equilibrio termale è che non possiamo viverci. Ricordate, la vita stessa dipende dalla linea del tempo. Non saremmo in grado di rielaborare informazioni, metabolizzare, camminare e parlare, se vivessimo nell'equilibrio termale. Se immaginate un universo molto, molto grande, un universo infinitamente grande, con particelle che si scontrano casualmente tra loro, avverrebbero occasionali fluttuazioni negli stati di minore entropia, e poi tornerebbero come prima. Ma ci sarebbero anche fluttuazioni vistose. A volte, si creerebbe un pianeta o una stella o una galassia o 100 miliardi di galassie. Boltzmann afferma che vivremo solo nella parte del multi-verso, nella parte infinitamente grande di particelle fluttuanti, dove la vita è possibile. E' la sezione dove c'è minore entropia. Forse il nostro universo è solo una di quelle cose che avviene di tanto in tanto.
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.
Il vostro compito è di rifletterci sul serio, di capire che cosa significa. Carl Sagan disse una volta che "per fare una torta di mele, devi prima aver inventato l'universo." Ma aveva torto. Secondo quanto proposto da Boltzmann, se vuoi fare una torta di mele, aspetti che un casuale movimento di atomi ti prepari una torta. Ciò succederebbe molto più spesso rispetto ad un movimento casuali di atomi che ti crea un frutteto di mele un po' di zucchero e un forno, e infine ti cucina la torta. Questa prospettiva fa delle previsioni. E le previsioni sono che le fluttuazioni che ci determinano sono minime. Anche se credete che la stanza in cui siamo adesso esista e sia vera e che noi siamo qui, e abbiamo non solo ricordi, ma anche l'impressione che all'esterno ci sia qualcosa chiamato Caltech e Stati Uniti e Via Lattea, è molto più facile che queste impressioni fluttuino casualmente nel vostro cervello piuttosto che fluttuare a caso alla Caltech, negli Stati Uniti e nella galassia.
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 buona notizia è che quindi questa prospettiva non funziona; non è esatta. Secondo questa previsione noi dovremmo essere una fluttuazione minima. Anche se si lascia da parte la nostra galassia, non si avrebbero 100 miliardi di altre galassie. Anche Feynman l'ha capito. Feynman dice: "Partendo dall'ipotesi che il mondo sia una fluttuazione, tutte le previsioni sono che, se guardiamo una parte del mondo che non abbiamo visto prima, vedremo che è caotica, non come la parte che avevamo guardato prima -- entropia elevata. Se il nostro ordine fosse dovuto ad una fluttuazione, non ci dovremmo aspettare ordine ovunque ma solo dove l'abbiamo notato. Quindi, concludiamo che l'universo non è una fluttuazione." Questo è un bene. Ma la domanda è: qual è la risposta giusta? Se l'universo non è una fluttuazione, perché l'universo al suo stadio iniziale aveva bassa entropia? Mi piacerebbe darvi la risposta, ma sto finendo il tempo.
(Laughter)
(Risate)
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.
Questo è l'universo come vi viene presentato, mentre questo è quello realmente esistente. Vi ho appena mostrato questa foto. L'universo si sta espandendo dagli ultimi 10 miliardi di anni. Si sta raffreddando. Ma ne sappiamo abbastanza sul futuro dell'universo per dirne molto di più. Se rimane energia oscura, le stelle consumeranno il loro combustibile nucleare, smetteranno di bruciare. Finiranno in buchi neri. Vivremo in un universo vuoto, fatto solo di buchi neri. Quell'universo durerà 10 anni elevati alla 100 -- un po' più a lungo di quanto il nostro piccolo universo abbia vissuto. Il futuro è molto più lungo del passato. Ma anche i buchi neri non durano per sempre. Evaporano, e non rimarrà nulla, se non spazio vuoto. Quello spazio vuoto dura praticamente per sempre. Comunque, ricordate che lo spazio vuoto emana radiazioni, ci sono fluttuazioni termali, che si muovono attorno a tutte le diverse combinazioni dei gradi di libertà esistenti nello spazio vuoto. Anche se l'universo dura per sempre, esiste solo un numero finito di cose che possono accadere nell'universo. Accadono in un certo periodo di tempo uguale a 10 anni elevati alla 10 elevati alla 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.
Ecco due domande per voi. Prima: se l'universo esiste da 10 anni alla 10 alla 120, perché siamo nati nei suoi primi 14 miliardi di anni, nel caldo, confortevole ultimo bagliore del Big Bang? Perché non siamo nello spazio vuoto? Potreste dire: "Non ci sarebbe nulla per vivere lì," ma avreste torto. Potreste essere una fluttuazione casuale fuoriuscita dal nulla. Perché non lo siete? Un'altra domanda per voi.
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.
Come ho detto, non conosco la risposta esatta. Vi do la mia previsione preferita. E' in quel modo, e basta. Non c'è una spiegazione. Quando si ha a che fare con l'universo, bisogna accettare i fatti e smetterla di fare domande. O, forse, il Big Bang non è stato l'inizio dell'Universo. Un uovo, un uovo sano, ha una bassa configurazione entropica, eppure, quando apriamo il frigorifero, non diciamo: "Ah, che sorpresa trovare questa bassa configurazione entropica nel mio frigo." Perché l'uovo non è un sistema chiuso; è fatto dalla gallina. Forse l'universo viene da una gallina universale. Forse esiste qualcosa che, in modo naturale, con la comparsa delle leggi della fisica, crea universi come il nostro con basse configurazioni entropiche. Se fosse vero, sarebbe accaduto più di una volta; saremmo parte di un ben più grande multi-verso. E' la mia supposizione preferita.
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.
Gli organizzatori mi hanno chiesto di concludere con un pensiero profondo. Il mio pensiero profondo è che la storia mi darà ragione. E tra 50 anni, tutte le mie attuali idee strampalate verranno considerate verità da comunità scientifiche ed esterne. Crederemo che il nostro piccolo universo è solo una piccola parte di un ben più grande multi-verso. Ancora meglio, capiremo cosa è avvenuto con il Big Ben in termini di una teoria che saremo in grado di mettere a confronto con osservazioni. E' una previsione. Potrei aver torto. Ma, come razza umana, pensiamo a come fosse l'universo, e perché per molti, molti anni è rimasto in quel modo. E' emozionante sapere che potremmo scoprire la risposta un giorno o l'altro.
Thank you.
Grazie.
(Applause)
(Applausi)