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.
სამყარო მართლაც დიდია ჩვენ ვცხოვრობთ გალქატიკაში "რძიანი გზა" ჩვენ გალაქტიკაში ასი მილიარდი ვარსკვლავია თუ მოიმარჯვებთ კამერას და დაუმიზნებთ ცის რომელიმე შემთხვევით შერჩეულ ნაწილს და საკეტს ღიად დატოვებთ სანამ თქვენი კამერა მიბმულია ჰაბლის კოსმოსურ ტელესკოპს, ის დაინახავს ასეთ რამეს ყოველი ეს პატარა ლაქა გალაქტიკაა, უხეში მიახლოებით "რძიანი გზის" ზომის ყოველ ლაქაში ასობით მილიარდი ვარსკვლავია დაკვირვებად სამყაროში, დაახლოებით ასი მილიარდი გალაქტიკაა 100 მილიარდი სწორედ ის რიცხვია რომელიც უნდა იცოდე სამყაროს ასაკი, დიდ აფეთქებასა და ახლანდელ დროს შორის არის ასი მილიარდი ძაღლის წელი. (სიცილი) რომელიც გვეუბნება რაღაცას სამყაროში ჩვენი ადგილის შესახებ.
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.
ერთი რამ რაც შეგიძლია გააკეთო ასეთი სურათით არის რომ უბრალოდ აღფრთოვანდე მისით ის საოცრად ლამაზია. მე ხშირად მიკვირდა, რას წარმოადგენს ის ევოლუციური ზეწოლა რამაც სტეპებზე ჩვენ წინაპრებს ჩამოუყალიბა და განუვითარა გრძნობა რეალურად განეცადათ სიამოვნება გალაქტიკათა სურათებით მათ ხომ ასეთი ფიტოგრაფია არ ქონდათ. მაგრამ ჩვენ ასევე გვინდა გავიგოთ ეს. როგორც კოსმოლოგი, მე მინდა ვიკითხო. რატომაა სამყარო ასეთი? ერთი დიდი გასაღები რომელიც გვაქვს არის ის რომ სამყარო დროში იცვლება. თუ შეხედავთ რომელიმე გალაქტიკას და გაზომავთ მის სიჩქარეს. შეიტყობთ რომ ის თქვენ გშორდებათ და თუ მოძებნით უფრო შორეული გალქტიკას ის დაგშორდებათ უფრო სწრფად ამიტომაც ჩვენ ვამბობთ სამყარო ფართოვდება
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.
რას ნიშნავს ეს, რათქმაუნდა იმას, რომ წარსულში ობიექტები იყო უფრო ახლოს ერთმანეთთან წარსულში სამყარო იყო უფრო მჭიდრო და ასევე უფრო ცხელი. თუ შეკუმშავთ საგნებს ერთად, ტემპერატურა ზემოთ აიწევს. ასეთი სახის არსი აქვს ჩვენთვის ის რასაც ასეთივე არსი არ გააჩნია არის ადრეული სამყარო, დიდ აფეთქებასთან ახლოს. ის იყო ასევე ძალიან, ძალიან გლუვი შესაძლოა იფიქროთ რომ ეს არ არის საკვირველი. ჰაერი ამ ოთახში ძალიან გლუვია შესაძლოა თქვათ. "კარგი, შეიძლება საგნები თავად გლუვდებიან" მაგრამ დიდი აფეთქების ახლოს გარემოებები ძალიან ძალიან განსხვავდება ამ ოთახის ჰაერის მდგომარეობისგან უფრო ზუსტად: გაცილებით დიდია ყველაფრის სიმჭიდროვე საგნების გრავიტაციული მიზიდვა იყო გაცილებით ძლიერი, დიდი აფეთქების ახლოს.
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.
რაც უნდა იფიქროთ ამის შესახებ არის ის რომ ჩვენ გვაქვს სამყარო ასი მილიარდი გალაქტიკით ასოებით მილიარდი ვარსკვლავით თითოეულში. ადრეულ დროში, ეს ასი მილიარდი გალაქტიკა იყო მოქცეული აი ასეთი სიდიდის ზომაში სიტყვასიტყვით -- ადრეულ დროში და თქვენ უნდა წარმოიდგინოთ ამ შემჭიდროების მოხდენა ყველანაირი ნაკლოვანების გარეშე, ყველანაირი პატარა ლაქის გარეშე სადაც იქნებოდა უფრო მეტი ატომი, ვიდრე სადმე სხვაგან რადგან რომ ყოფილიყო, ისინი კოლაფსირდებოდნენ გრავიტაციული მიზიდულობის ქვეშ უზარმაზარ შავ ხვრელში შენარჩუნდებოდა ძალიან ძალიან გლუვი სამყარო იმ ადრეულ დროს ეს არ არის ადვილი; ეს დელიკატური მოწესრიგერბაა. ეს არის გასაღები რომ ადრეული სამყარო არ არის შემთხვევით არჩეული არსებობს რაღაც რამაც ასეთად შექმნა ის. ჩვენ გვინდა გავიგოთ რა.
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.
ჩვენი გაგების ნაწილი მომდინარეობს ლუდვუგ ბოლცმანისგან ავსტრიელი ფიზიკოსი 19-ე საუკუნეში. ბოლცმანის წვლილი დაგვეხმარა რათა გაგვეგო ენტროპია. გაგიგიათ ენტროპიის შესახებ. ის რაღაც სისტემების შემთხვევითობა, უწესრიგობა და ქაოსურობაა. ბოლცმანმა მოგვცა ფორმულა -- რომელიც ახლა მის საფლავის ქვაზეა გრავირებული -- ის მართლაც აღწერს რა არის ენტროპია. არსებითად ის ამბობს რომ ენტროპია არის იმ გზათა რიცხვი, რომელიც ჩვენ შეგვიძლია ხელახლა გადავაწყოთ სისტემის კონსტრუქციები, შეუმჩნევლად რომ მიკროსოპიკულად ის იგივე დარჩეს. თუ აიღებთ ჰაერს ამ ოთახში, თქვენ ვერ შეამჩნევთ ყოველ ცალკეულ ატომს. დაბალი ენტროპიის კონფიგურაცია არის ის რომელშიც შესაძლებელია მხოლოდ რამდენიმე ხელახლა გადაწყობა, რომ იგივე დარჩეს მაღალი ენტროპიის კონფიგურაცია არის ის სადაც მრავალი გადაწყობის შედეგად იგივე დარჩება ეს არის გადამწყვეტად მნიშვნელოვანი გაგება რადგან ის გვეხმარება გავიგოთ თერმოდინამიკის მეორე კანონი -- კანონი რომელიც ამბობს რომ ენტროპია იზრდება სამყაროში, ან სამყაროს რომელიმე იზოლირებულ ნაწილში.
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.
მიზეზი თუ რატომ იზრდება ენტროპია არის უბრალოდ ის რომ არსებობს ბევრი გზა იმისთვის რომ იყოს მაღალი ენტროპია ვიდრე დაბალი ეს საოცარი გამჭრიახობაა. მაგრამ ის რაღაცას გარეთ ტოვებს მიგნება რომ ენტროპია იზრდება, სხვათაშორის არის ის რის მიღმაც როგორც ვეძახით დროის ისარია. განსხვავება წარსულსა და მომავალს შორის. ყოველი განსხვავება, რომელიც აქ არის წარსულსა და მომავალს შორის გამომდინარეობს იქიდან რომ ენტროპია იზრდება -- ფაქტი ისაა რომ თქვენ შეგიძლიათ გახსოვდეთ წარსული მაგრამ არა მომავალი. ფაქტია რომ თქვენ დაიბადეთ, ცხოვრობთ და შემდეგ მოკვდებით. ყოველთვის ასეა წესის მიხედვით. ეს იმიტომ რომ ენტროპია იზრდება ბოლცმანმა ახსნა რომ თუ თქვენ დაიწყეთ დაბალი ენტროპიით, ძალიან ბუნებრივია რომ ის გაიზრდება რადგან უფრო მეტი გზაა რათა იყოს მაღალი ენტროპია ის რაც მან ვერ ახსნა იყო ის თუ რატომ არის ენტროპია პირველად დაბალი
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?
ფაქტი რომ სამყაროს ენტროპია იყო დაბალი იყო იმ ფაქტის ანარეკლი რომ ადრეული სამყარო იყო ძალიან, ძალიან გლუვი. ჩვენ გვინდა გავიგოთ ეს. ესაა ჩვენი საქმე, როგორც კოსმოლოგების. საუბედუროდ. ეს ფაქტიურად ის პრობლემა არაა რომელსაც საკმარისი ყურადღება დავუთმეთ. ის არაა რომელიმე პირველთაგანი რომელსაც ხალხი იტყოდა. თუ კითხავდით თანამედროვე კოსმოლოგს "რა პრობლემებია რომლებზეც ვცდილობთ მივუთითოთ?" ერთ ერთი პირველი მათგანი, რომელმაც გააცნობიერა რომ ეს იყო პრობლემა იყო რიჩარდ ფეინმანი. 50 წლის წინ. მან ჩაატარა მთელი რიგი განსხვავებული ლექციებისა. პოპულარული ლექციები რომელიც გახდა "ფიზიკური კანონის ხასიათი" მან ჩაუტარა ლექციები კალიფორნიის ტენოლოგიების ინსტიტუტის ბოლო კურსის სტუდენტებს რომელიც ცნობილია "ფეინმენის ფიზიკის ლექციები" მან ჩაუტარა ლექციები კურსდამთავრებულებს რომელიც ცნობილია "ფეინმენის ლექციები გრავიტაციაზე." თითოეულ ამ წიგნში, ყოველ ლექციაზე, ის ხაზს უსმევდა ამ თავსატეხს: რატომ ქონდა ადრეულ სამყაროს ასეთი დაბალი ენტროპია?
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.
ის ამბობს -- მე არ ვაპირებ აქცენტი გავაკეთო -- ის ამბობს "რაღაც მიზეზით სამყაროს ერთ დროს, მისი ენერგიის შემცველობისთვის. ქონდა ძალიან დაბალი ენტროპია, და მას შემდეგ ენტროპია იზრდება. დროის ისარი შეუძლებელია მთლიანად გაგებული იქნეს სანამ სამყაროს დასაწყისის მისტერია ისევ შორს ინაცვლებს სპეკულაციიდან გაგებამდე." მოკლედ ეს ჩვენი საქმეა. ჩვენ გვინდა ვიცოდეთ ეს იყო 50 წლის წინ. "რათქმაუნდა" თქვენ ფიქრობთ.½ "ჩვენ ახლა ეს გამოვარკვიეთ." არ არის მართალი რომ ახლა ჩვენ ეს გამოვარკვიეთ.
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.
მიზეზი რის გამოც პრობლემა უარესი გახდა. ვიდრე უკეთესი. არის ეს. 1988 წელს ჩვენ გავიგეთ რაღაც გადამწყვეტი სამყაროს შესახებ, რაც აქამდე არ ვიცოდით. ჩვენ გავიგეთ რომ ის აჩქარებით ფართოვდება. სამყარო არა მხოლოდ ფართოვდება. თუ უყურებთ გალაქტიკას. ის გშორდებათ. თუ დაბრუნდებით მილიარდი წლის შემდეგ და შეხედავთ მას ისევ, ის დაგშორდებათ უფრო სწრაფად. თითოეული მათგანი იფანტება ჩვენგან უფრო და უფრო სწრაფად ამიტომ ჩვენ ვამბობს სამყარო აჩქარებით ფართოვდება. განსხვავებით ადრეული სამყაროს დაბალი ენტროპიისა, თუმცა ჩვენ ამის პასუხიც არ ვიცით, მაგრამ გვაქვს საბოლოოდ კარგი თეორია რათა ავხსნათ. თუ ეს თეორია მართებულია. ეს არის ბნელი ენერგიის თეორია. ეს არის იდეა, რომ თავად ცარიელ სივრცეს აქვს ენერგია.
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.
სივრცის ყოველ კუბურ სანტიმეტრს. ისე თუ ასე ეს მასალაა ასე თუ ისე აქ არის ნაწილაკები, მატერია, რადიაცია ან რომელიმე, აქ ისევ ენერგიაა, თუნდაც მხოლოდ სივრცეში. და ეს ენერგია აინშტაინის მიხედვით, უბიძგებს საყაროს ეს არის სამუდამო იმპულსი რაც განიზიდავს გალაქტიკებს ერთმანეთისგან. რადგან ბნელი ენერგია, მატერიისა და რადიაციისგან განსხვავებით არ არის გაზავებული სამყაროს გაფართოებასთან ერთად. ენერგიის რაოდენობა, ყოველ კუბურ სანტიმეტრზე რჩება იგივე, მიუხედავად იმისა რომ სამყარო უფრო დიდი და დიდი ხდება. ამას გადამწყვეტი შედეგი აქვს რას იზამს სამყარო მომავალში. ერთის მხრივ, სამყარო გაფართოვდება სამუდამოდ.
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.
მაშინ როცა მე თქვენი ასაკის ვიყავი, ჩვენ არ ვიცოდით რას იზამდა სამყარო. ზოგი ფიქრობდა რომ სამყარო მომავალში ისევ კოლფასირდებოდა. აინშტაინს უყვარდა ეს იდეა. მაგრამ აქ ბნელი ენერგიაა და ის არსად წავა სამყარო განაგრძობს გაფართოებას სამუდამოდ. 14 მილიარდი წელი წარსულში, 100 მილიარდი ძაღლის წელი, მაგრამ უსასრული რიცხვი წლებისა მომავალში. ამასობაში ყველა განზრახვით და მიზნით, ჩვენთვის სივრცე სასრული ჩანს სივრცე შეიძლება იყოს სასრული ან უსასრულო, მაგრამ რადგან სამყარო აჩქარებით ფართოვდება. არის ადგილები რისი დანახვაც ჩვენ არ შეგვიძლია და ვერასდროს დავინახავთ. არსებობს სივრცის სასრული რეგიონი რომელსაც ვწვდებით. რომელიც გარშემორტყმულია ჰორიზონტით. ასე რომ თუნდაც მუდამ გაგრძელდეს დრო, სივრცე ლიმიტირებულია ჩვენთვის. საბოლოოდ, ცარიელ სივრცეს გააჩნია ტემპერატურა.
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?
1970-იანებში სტივენ ჰოკინგმა გვითხრა რომ შავი ხვრელი, თუმცა ფიქრობ რომ ის შავია, ფაქტიურად გამოყოფს რადიაციას როდესაც მას მიუსადაგებ კვანტურ მექანიკას. სივრცე დროის სიმრუდე შავი ხვრელის გარშემო ხდება კვანტურ მექანიკური ფლუქტუაციები და შავი ხვრელი ანათებს. ზუსტად იგივე გამოთვლებმა ჰოკინგისა და გარი გიბონსის აჩვენეს რომ თუ გაქვს ბნელი ენერგია ცარიელ სივრცეში მაშინ მთელი სამყარო გაანათებს ცარიელი სივრცის ენერგია ახდენს კვანტურ ფლუქტუაციებს. და თუნდაც სამყარო არსებობა გაგრძელდეს მუდამ, და ჩვეულებვრივი მატერია და რადიაცია გაუხშოვდეს, ყოველთვის იქნება რაღაც რადიაცია, რაღაც თერმული ფლუქტუაციები, თუნდაც ცარიელ სივრცეში. მოკლედ ეს ნიშნავს რომ სამყარო არის გაზის ყუთივით რომელიც მუდამ იქნება. მოკლედ რას გულისხმობს ეს?
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.
მის აზრს სწავლობდა ბოლცმანი 19 საუკუნეში. მან თქვა, ენტროპია იზრდება რადგან არსებობს ბევრი ბევრი გზა იმისთვის რომ სამყარო იყოს მაღალი ენტროპიის, ვიდრე დაბალი ენტროპიის. მაგრამ ეს ალბათური მტკიცებაა. ის ალბათ გაიზრდება, და ალბათობა ძალზედ დიდია არ ღირს შეწუხება იმაზე, რომ ჰაერი უცებ შეიკვრება ამ ოთახის ერთ ნაწილში და ჩვენ გავიგუდებით. ეს ძალიან ძალიან საეჭვოა. მაგრამ თუ დაკეტავდნენ კარებს და გამოგვკეტავდნენ აქ სამუდამოდ, ეს მოხდებოდა. ყველაფერი ეს დაშვებულია ყოველ კონფიგურაციას, რომელიც მოლეკულებს შეუძლია მიიღონ ამ ოთახში ბოლოს დაბოლოს იქნება მიღწეული.
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.
მოკლედ ბოლცმანმა თქვა, შეიძლება სამყარო, დასაწყისში იმყოფებოდა თერმულ წონასწორობაში. მან არ იცოდა დიდი აფეთქების შესახებ. მან არ იცოდა სამყაროს გაფართოების შესახებ. ის ფიქრობდა რომ სივრცე და დროს აიხსნებოდა ისააკ ნიუტონით -- ისინი იყო აბსოლიტური, ისინი სამუდამოდ დარჩებოდნენ ასეთი. მისი ეს იდეა ჭეშმარიტ სამყაროზე იყო ისეთი სადაც ჰაერის მოლეკულები ყველგან თანაბრად იყო გადანაწილებული, ყველაფრის მოლეკულები. მაგრამ თუ თქვენ ბოლცმანი ხართ, გეცოდინებათ რომ თუ საკმარისად დიდ ხანს დაიცდით ამ მოლეკულების შემთხვევითი ფლუქტუაციები თუმცა შეუძლიათ მოიყვანონ ისინი დაბალი ენტროპიის კონფიგურაციაში. და შემდეგ, რათქმაუნდა, საგნების ჭეშმარიტ მიმდინარეობაში, ისინი უკან გაფართოვდებიან. ასე რომ ენტროპია ყოველთვის არ უნდა იზრდებოდეს -- შესაძლებელია გქონდეთ ფლუქტუაციები დაბალ ენტროპიაში, უფრო ორგანიზებულ სიტუაციებში.
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.
თუ ეს მართალია. ბოლცმანს თავში მოსდის ორი ძალიან თანამედროვე სახის იდეა -- მულტი სამყარო და ანთროპული პრინციპი. ის ამბობს, თერმული წონასწორობის პრობლემა არის ის რომ ჩვენ არ შეგვიძლია იქ ცხოვრება. გახსოვდეთ, თვით სიცოცხლე დამოკიდებულია დროის ისარზე. ჩვენ არ შეგვეძლება დავამუშაოთ ინფორმაცია, მეტაბოლიზმი, სიარული და საუბარი. თუ ვიცხოვრებდით თერმულ წონასწორობაში. თუ წარმოიდგენთ ძალიან დიდ, უზარმაზარ სამყაროს, უსასრულოდ დიდ სამყაროს, ნაწილაკების შემთხვევითი შეჯახებებით იქ დაბალი ენტროპიის რეგიონებში იქნება შემთხვევითი პატარა ფლუქტუაციები და შემდეგ ისინი უკან გაიფანტებიან. მაგრამ ასევე იქნება დიდი ფლუქტუაციებიც. შემთხვევითობით, თქვენ მიიღებთ პლანეტას ან ვარსკვლავს, ან გალაქტიკას ან ას მილიარდ გალაქტიკას. ბოლცმანი ამბობს, ჩვვენ მხოლოდ ვცხოვრობთ მულტი სამყაროს ნაწილში, ფლუქტუაციური ნაწილაკების უსასრულოდ დიდი ნაკრების ნაწილში სადაც სიცოცხლე შესაძლებელია. ეს არის რეგიონი სადაც ენტროპია დაბალია. შეიძლება ჩვენი სამყარო ერთ ერთი მათგანია რომელიც ხდება დრო და დრო.
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.
აი თქვენი საშინაო დავალება -- რეალურად დაფიქრდეთ ამაზე, განჭვრიტოთ რას ნიშნავს ეს კარლ სეიგანმა ერთხელ თქვა თავისი ცნობილი ფრაზა რომ "თუ გინდა შექმნათ ვაშლის ნამცხვარი, პირველად თქვენ სამყარო უნდა გამოიგონოთ." თუმცა ის არ იყო მართალი. ბოლცმანის სცენარით, თუ გსურთ შექმნათ ვაშლის ნამცხვარი, თქვენ უნდა მოიცადოთ ატომების შემთხვევით მოძრაობას რათა შექმნათ ვაშლის ნამცხვარი. ეს მოხდება უფრო ხშირაად ვიდრე ატომების შემთხვევითი მოძრაობა შეგაქმნევინებთ ვაშლის ხეების ბაღს შაქარს და ღუმელს, და მხოლოდ შემდეგ ვაშლის ნამცხვარს. ეს სცენარი წინასწარმეტყველებს. ეს წინასწარმეტყველებებია ის რომ ფლუქტუაციები რომელმაც ჩვენ შეგვქმნა მინიმალურია თუ კი წარმოიდგენთ რომ ეს ოთახი რომელშიც ჩვენ ვართ ეხლა არსებობს და ნამდვილია და აგერ ჩვენ ვართ და ჩვენ გვაქვს, არა მხოლოდ ჩვენი მეხსიერება, არამედ ჩვენი აღქმა რომ გარეთ რაღაც არის რომელსაც ქვია კალიფორნიის ტექ.ინსტიტუტი, აშშ და რძიანი გზის გალაქტიკა. ამ შთაბეჭდილებებით უფრო ადვილია რათა მოხდეს თქვენ ტვინში შემთხვევითი ფლუქტუაციები ვიდრე ფაქტობრივად მთლიანად შემთხვევითი ფლუქტუაციები "კალტექ"-ში (კალიფორნიის ტექ ინსტიტუტი) შტატებში და გალაქტიკაში.
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.
კარგი ამბავი ისაა რომ, ამის გამო ეს სცენარი არ მუშაობს; ის არაა სწორი. ეს სცენარი წინასწარმეტყველებს რომ ჩვენ უნდა ვიყოთ მინიმალური ფლუქტუაციების შედეგი მაშინაც კი თუ დატოვებთ ჩვენ გალაქტიკას, თქვენ ვერ მიიღებთ ას მილიარდ სხვა გალაქტიკას. და ფეინმანსაც ესმოდა ეს. ფეინმანი ამბობს, "ჰიპოთეზიდან სადაც სამყარო ფლუქტუაციაა, ყველა ეს წინასწარმეტყველება არის ის რომ თუ ჩვენ ვნახავთ სამყაროს იმ ნაწილს რომელიც აქამდე არ გვინახავს, ჩვენ აღმოვაჩენთ, მას არეულს და არა ისეთ ნაწილს რომელსაც ვხედავთ -- მაღალ ენტროპიაზე. თუ ჩვენი წესრიგი ფლუქტუაციებიდან გამომდინარეობს, ჩვენ ვერ გვექნება წესრიგის მოლოდინი, გარდა იმ ადგილებისა სადაც შევამჩნიეთ ის. ამის გამო ჩვენ გავაკეთეთ დასკვნა სამყარო არაა ფლუქტუაცია." კარგი.მაშინ კითხვა ასეთია - რა არის სწორი პასუხი? თუ სამყარო არაა ფლუქტუაცია, რატომ ქონდა ადრეულ სამყაროს დაბალი ენტროპია? და მე დიდი სიამოვნებით გეტყოდით პასუხს, მაგრამ დრო მითავდება.
(Laughter)
(სიცილი)
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.
აქ არის სამყარო რომელის შესახებაც გეტყვით, სამყაროს წინააღმდეგ რომელიც მართლაც არსებობს -- მე გაჩვენეთ ეს სურათი. სამყარო ფართოვდება ბოლო 10 მილიარდი წლის განმავლობაში ან უფრო მეტი ის ცივდება. თუმცა თუ ჩვენ ვიცით საკმარისი სამყაროს მომავალზე რათა ვთქვათ უფრო მეტი. თუ ბნელი ენერგია დარჩება ირგვლივ, ვარსკვლავები გამოიყენებენ თავის ბირთვულ საწვავს, შეწყვეტენ ნათებას ისინი მოხვდებიან შავ ხვრელებში. ჩვენ ვიცხოვრებთ სამყაროში რომელშიც შავი ხვრელების გარდა არაფერი იქნება ეს სამყარო იარსებებს 10 ხარისხად 100 წელს -- გაცილებით მეტ ხანს ვიდრე ჩვენმა პატარა სამყარომ იცოცხლა აქამდე. მომავალი გაცილებით გრძელია ვიდრე წარსული. მაგრამ შავი ხვრელებიც კი ვერ იქნებიან მუდამ. ისინი აორთქლებიან, და ჩვენ დავრჩებით ცარიელი სივრცის ამარა. ცარიელი სივრცე არსებითად დარჩება სამუდამოდ. თუმცა, შეამჩნევთ, სანამ ცარიელი სივრცე ასხივებს რადიაციას, ფაქტიურად აქ არის თერმული ფლუქტუაციები, და ის ციკლურად მეორდება ყველა სხვადასხვა შესაძლო კომბინაციებით თავისუფალი ხარისხით, რომელც არსებობს ცარიელ სივრცეში. თუმცა თუნდაც სამყარომ მუდამ იარსებოს, არსებობს მხოლოდ სასრული რაოდენობის საგნები რაც შესაძლებელია მოხდეს სამყაროში ყოველი მათგანი ხდება დროის პერიოდში რომელიც უდრის 10 ხარისხად 10 ხარისხად 120 წელს.
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.
თქვენთან ორი კითხვა მაქვს. პირველი: თუ სამყარო იარსებებს 10 ხარისხად 10 ხარისხად 120 წელს, რატომ გავჩნდით ჩვენ მის პირველ 14 მილიარდ წელიწადში, თბილ, კომფორტულ დიდი აფეთქების დაისის შემდეგ? რატომ არ ვართ ცარიელ სივრცეში? შესაძლოა თქვათ, "იქ არაფერია სიცოცხლისთვის ვარგისი," მაგრამ ეს არაა მართალი. თქვენ შესაძლებელია ყოფილიყავით შემთხვევითი ფლუქტუაცია არაფრისგან. რატომ არ ხართ? უფრო მეტი საშინაო დავალება თქვენთვის.
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.
როგორც ვთქვი, ფაქტიურად მე არ ვიცი პასუხი. მე გაჩვენებთ ჩემ ფავორიტ სცენარს. შეიძლება ეს უბრალოდ ასეა. არ არსებობს არავითარი ახსნა. ეს სამყაროს სასტიკი ფაქტია, რომელიც უნდა ისწავლო, რომ მიიღო და შეწყვიტო კითხვების დასმა. ან შეიძლება დიდი აფეთქება არ არის სამყაროს დასაწყისი. კვერცხი, გაუტეხელი კვერცხი წარმოადგენს სამყაროს დაბალი ენტროპიის კონფიგურაციას, და მაინც, როცა ვაღებთ ჩვენ მაცივარს, არ წამოვიყვირებთ, "ჰა რა მოულოდნელია აღმოაჩინო ეს დაბალ ენტროპიული კონფიგურაცია ჩვენ მაცივარში." ეს იმიტომ რომ კვერცხი არ არის ჩაკეტილი სისტემა; მას ქათამი დებს. შესაძლოა სამყარო მოდის უნივერსალური ქათმიდან. შესაძლოა არსებობს რაღაც რაც ბუნებრივად ფიზიკის კანონების ჩამოყალიბებით საშუალებას აძლევს ჩვენნაირი სამყაროს წარმოშობას დაბალი ენტროპიის კონფიგურაციით. თუ ეს მართალია, ის მოხდებოდა ერთზე ბევრად მეტჯერ; ჩვვენ ვიქნებოდით მულტი სამყაროს ნაწილი. ეს არის ჩემი ფავორიტი სცენარი.
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.
ორგანიზატორებმა მთხოვეს დამემთავრებინა თამამი მოსაზრებით. ჩემი თამამი მოსაზრება არის ის რომ მე აბსოლიტურად დაცული ვიქნები ისტორიით. და 50 წლის შემდეგ, და ჩემი ყველა გიჟური იდეა მიღებული იქნება ჭეშმარიტებად სამეცნიერო და გარე საზოგადოების მიერ. ჩვენ ყველა დავიჯერებთ რომ ჩვენი პატარა სამყარო მხოლოდ პატარა ნაწილია ბევრად დიდი მულტი სამყაროსი. და კიდევ უკეთესი, ჩვენ გავიგებთ რა მოხდა დიდი აფეთქებისას თეორიის მიხედვით შეგვეძლება შევადაროთ დაკვირვებებს ეს წინასწარმეტყველებაა. შეიძლება ვცდები მაგრამ ჩვენ ვფიქრობდით როგორც ადამიანური რასა იმის შესახებ თუ როგორი იყო სამყარო, რატომ იყო ის ისეთი როგორიც იყო მრავალი მრავალი წლის განმავლობაში. ამაღელვებელია ფიქრი რომ ჩვენ შეიძლება ოდესმე საბოლოოდ ვიცოდეთ პასუხი.
Thank you.
მადლობა
(Applause)
(აპლოდისმენტები)