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.
Wszechświat jest naprawdę duży. Żyjemy w galaktyce Drogi Mlecznej W której znajduje się około stu miliardów gwiazd. Jeżeli weźmiemy aparat i skierujemy go na dowolną część nieba trzymając otwartą migawkę to o ile nasz aparat będzie przymocowany do teleskopu Hubbla zobaczymy coś takiego. Każda z tych plamek to galaktyka rozmiarów naszej Drogi Mlecznej -- w każdej z tych kropek sto miliardów gwiazd. Jest około 100 miliardów galaktyk w widocznym wszechświecie. 100 miliadrów to jedyna liczba, którą powinniście znać. Wiek wszechświata, czas od Wielkiego Wybuchu to sto miliardów psich lat. (Śmiech) Co daje pojęcie o naszym miejscu we wszechświecie.
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.
Jedno co można z tym obrazem zrobić, to po prostu podziwiać. Jest niesamowicie piękny. Często zastanawiałem się, jaki nacisk ewolucji nakazał naszym przodkom w buszu zaadaptować się i rozwinąć tak, by móc podziwiać zdjęcia galaktyk mimo, że nigdy ich nie widzieli. Chcielibyśmy je także rozumieć. Jako kosmolog pytam, dlaczego wszechświat jest taki ? Ważną wskazówką jest, że wszechświat zmienia się w czasie. Gdybyście popatrzyli na jedną z tych galaktyk i zmierzyli jej prędkość, będzie się od was oddalać A jeżeli weźmiecie jeszcze odleglejszą galaktykę będzie się oddalała jeszcze szybciej. Mówimy, że wszechświat się rozszerza,
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.
co oczywiście znaczy, że w przeszłości wszystko było bliżej siebie. W przeszłości wszechświat był bardziej gęsty i również bardziej gorący. Jeżeli ściskamy coś to temperatura wzrasta. To brzmi sensownie. Mniej sensownie brzmi że wszechświat u swoich początków po Wielkim Wybuchu był również bardzo, bardzo równomierny. Możecie pomyśleć, że nie ma w tym nic dziwnego. Powietrze w tym pomieszczeniu też jest równomierne. Powiecie - "może materia sama układa się równomiernie". Ale warunki zaraz po Wielkim Wybuchu były zupełnie inne niż panujące w tym pomieszczeniu. W szczególności materia była znacznie bardziej gęsta. Przyciąganie grawitacyjne było wtedy znacznie silniejsze.
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.
Wyobraźcie sobie - nasz wszechświat ma 100 miliardów galaktyk, i 100 miliardów gwiazd w każdej z nich. U początków te 100 miliardów galaktyk było ściśniętych w obszarze o takich rozmiarach -- dosłownie. Wyobraźcie sobie to ściśnięcie bez żadnych defektów, bez żadnych miejsc, w których byłoby choćby kilka atomów więcej niż gdzie indziej. Bo gdyby były nierównomiernie gęste zapadłyby się pod wypływem grawitacji w gigantyczną czarną dziurę. Utrzymanie równomiernego wszechświata u jego początków nie jest łatwe, to kruchy stan. Podpowiada nam to, że wczesny wszechświat nie był wybrany przypadkowo. Było coś, co go tak ukształtowało. Chcielibyśmy wiedzieć co.
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.
Część wyjaśnienia tej zagadki podał nam Ludwig Boltzmann, austriacki fizyk na początku XIX wieku. Odkrycia Boltzmanna pomogły nam zrozumieć entropię. Słyszeliście o entropii. To losowość, nieuporządkowanie, chaos panujący w pewnych układach. Boltzmann podał wzór -- wyryty na jego nagrobku -- który dokładnie określa czym jest entropia. Mówi on po prostu, że entropia jest liczbą sposobów, na które możemy ułożyć składniki układu tak, żeby nie można było zauważyć zmian w skali makroskopowej. Mamy w tej sali powietrze, i nie widzimy poszczególnych jego atomów. Stan niskiej entropii to taki, w którym tylko kilka ułożeń wyglądałoby w ten sposób. W konfiguracji o wysokiej entropii wiele ułożeń wygląda w ten sposób. Ta wiedza jest niezwykle ważna, bo dzięki niej potrafimy wytłumaczyć drugie prawo termodynamiki -- które mówi, że we wszechświecie entropia rośnie, podobnie jak w jego fragmentach.
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.
Dzieje się tak ponieważ jest coraz więcej sposobów na ułożenie układu. To wspaniałe spostrzeżenie, jednak coś zostaje pominięte. Fakt wzrastania entropii stoi za tym, co nazywamy strzałką czasu, różnicą pomiędzy przeszłością a przyszłością. Każda taka różnica Każda taka różnica wynika z narastającej entropii -- to, że pamiętamy przeszłość a nie przyszłość. Fakt, że najpierw się rodzimy, potem żyjemy a na końcu umieramy, zawsze w tej kolejności, wynika ze wzrastającej entropii. Boltzmann zauważył, że jeżeli zaczynamy z niską entropią jest całkiem naturalne, że będzie się zwiększała ponieważ będzie coraz więcej możliwości wysokiej entropii. Nie wyjaśnił jednak dlaczego entropia w ogóle była na początku niska.
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?
To, że we wczesnym wszechświecie była ona niska odzwierciedla fakt że wczesny wszechświat był bardzo równomierny. Chcielibyśmy to zrozumieć. To nasze zadanie jako kosmologów. Niestety, nie jest to zagadnienie do którego przywiązywaliśmy dużą wagę. Nie jest to temat o którym dowiedzielibyście się gdybyście zapytali współczesnego kosmologa, "Jakie problemy chcecie rozwiązać ?" Jedną z osób, które zrozumiały, że jest to problem, był Richard Feynman. 50 lat temu zaprezentował kilka różnych serii wykładów. Jego wykłady popularnonaukowe zebrano w książce "Charakter praw fizycznych" Wykłady dla studentów Caltech zebrano w "Feynmana wykłady z fizyki" Wykłady dla absolwentów Caltech zebrano w "Wykłady z grawitacji " W każdej z tych książek podkreślał zagadkę dlaczego wszechświat na początku miał tak niską entropię?
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.
Mówił -- nie odtworzę jego akcentu -- "Z jakichś powodów wszechświat w pewnym momencie miał bardzo niską entropię, jak na swoją zawartość energii, i od tego czasu entropia się zwiększyła. Strzałka czasu nie zostanie w pełni zrozumiana dopóki tajemnica początków historii wszechświata nie przejdzie ze sfery spekulacji do jej zrozumienia." To nasze zadanie. Chcemy wiedzieć -- minęło już 50 lat, myślicie pewnie "Na pewno już to rozgryźliśmy." Nie prawda, nie rozgryźliśmy tego do dziś.
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.
Jest raczej gorzej, niż lepiej, ponieważ w 1998r. odkryliśmy kluczowy fakt, którego wcześniej nie byliśmy świadomi. Odkryliśmy, że przyspiesza. Wszechświat nie tylko się rozszerza. Patrząc na galaktyki widzimy, że się oddalają. Gdybyśmy wrócili są miliard lat, zobaczylibyśmy że oddalają się jeszcze szybciej. Poszczególne galaktyki przyspieszają coraz szybciej. Mówimy, że wszechświat przyspiesza. W przeciwieństwie do niskiej entropii wczesnego wszechświata, mimo, że nie mamy jasnej odpowiedzi czemu tak jest mamy przynajmniej dobrą teorię, która może to wyjaśnić. jeżeli jest poprawna -- to teoria ciemnej energii. Opiera się na pomyśle, że pusta przestrzeń ma swoją energię.
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.
W każdym centymetrze sześciennym przestrzeni, czy jest on pusty czy też nie, czy zawiera cząsteczki, materię, promieniowanie, czy cokolwiek innego jest w nim zawsze energia, nawet w samej przestrzeni. Ta energia, według Einsteina, wywiera nacisk na wszechświat. To ciągły impuls, który odsunął od siebie galaktyki. Ciemna energia, w przeciwieństwie do materii czy promieniowania nie rozcieńcza się w miarę rozszerzania wszechświata. Ilość energii w każdym centymetrze sześciennym pozostaje taka sama, nawet gdy wszechświat się powiększa. Ma to zasadniczy wpływ na to, czym stanie się wszechświat w przyszłości. Po pierwsze, wszechświat będzie się rozszerzał wiecznie.
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.
Gdy byłem w waszym wieku, nie wiedzieliśmy, co się stanie z wszechświatem. Niektórzy uważali, że w przyszłości wszechświat zacznie się kurczyć. Einstein popierał taki scenariusz. Jednak jeżeli istnieje ciemna energia, która się nie rozprasza, wszechświat będzie się po prostu rozszerzał na wieki wieków. 14 miliardów lat przeszłości, 100 miliardów psich lat, ale nieskończona liczba lat w przyszłość. W rzeczywistości jednak obserwujemy ograniczoną przestrzeń. Przestrzeń może być ograniczona lub nie, ale ponieważ wszechświat przyspiesza, to są części, których nie możemy zobaczyć. i nigdy nie zobaczymy. Mamy dostęp do ograniczonej części przestrzeni, otoczonej horyzontem. Nawet jeśli czas biegnie w nieskończoność przestrzeń jest dla nas ograniczona. W końcu, pusta przestrzeń ma temperaturę.
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?
W latach 70-tych Stephen Hawking dowiódł że czarna dziura, mimo że sądzimy, że jest czarna, w rzeczywistości promieniuje, jeżeli uwzględnimy mechanikę kwantową. Zakrzywienie czasoprzestrzeni w pobliżu czarnej dziury wywołuje fluktuacje na poziomie mechaniki kwantowej i czarna dziura promieniuje. Bardzo podobne obliczenia Hawkinga i Gary'ego Gibonsa pokazały, że jeśli pustą przestrzeń wypełnia ciemna energia, to cały wszechświat promieniuje. Energia pustej przestrzeni wywołuje kwantowe fluktuacje. Mimo, że wszechświat będzie trwał wiecznie, a zwykła materia i promieniowanie będą się rozpraszały, zawsze będzie trochę promieniowania i fluktuacji termicznych, nawet w pustej przestrzeni. Oznacza to, że wszechświat jest jak pojemnik z gazem, istniejący wiecznie. Co z tego dla nas wynika ?
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.
Skutki były analizowane przez Boltzmanna w XIX wieku. Stwierdził: entropia się zwiększa bo jest znacznie więcej sposobów ułożenia dla wszechświata z dużą entropią niż niską. Ale jest to stwierdzenie probabilistyczne. Prawdopodobnie będzie się zwiększała i prawdopodobieństwo jest ogromne. Nie musimy się obawiać, że powietrze w tej sali zbierze się w jednym miejscu i nas udusi. To bardzo mało prawdopodobne. O ile nie zamkną drzwi i nie będą nas tu trzymać wiecznie, to się nie to zdarzy. Wszystko co jest możliwe, każde ułożenie, które mogą przyjąć cząsteczki w tej sali kiedyś się wydarzy.
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.
Boltzman mówi - zacznijmy od wszechświata który był w termicznej równowadze. Nie wiedział o Wielkiego Wybuchu ani o rozszerzaniu się wszechświata. Sądził, że czas i przestrzeń zostały opisane przez Izaaka Newtona -- były niezmienne; były takie od zawsze. W jego naturalnym wszechświecie cząsteczki powietrza były wszędzie rozproszone równomiernie -- uniwersalne cząsteczki. Boltzmann wiedział, że jeżeli będziemy czekać odpowiednio długo, losowe ruchy tych cząsteczek ustawią je czasami w konfiguracjach o niskiej entropii. Potem, zgodnie z naturą rzeczy, z powrotem się rozproszą. Nie jest tak, że entropia musi zawsze rosnąć -- mogą powstać stany o niższej entropii, sytuacje bardziej ułożone.
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.
Jeżeli tak jest, Boltzmann dochodzi do odkrycia dwóch bardzo nowoczesnych teorii -- wieloświata i zasady antropicznej. Mówi ona, że w stanie równowagi termicznej nie możemy żyć. Pamiętajcie, życie zależy od strzałki czasu. Nie moglibyśmy przetwarzać informacji, trawić, poruszać się ani rozmawiać, gdybyśmy żyli w równowadze termicznej. Jeśli wyobrazicie sobie bardzo duży wszechświat, nieskończenie wielki, z losowo wpadającymi na siebie cząsteczkami, będą tam czasami niewielkie zaburzenia i stany niższej entropii, które później zanikną. Ale będą również duże fluktuacje. Zdarza się, że wytworzą planetę, gwiazdę, lub galaktykę. albo sto miliardów galaktyk. Boltzmann mówi, że żyjemy w części wieloświata, w części tego nieskończenie wielkiego zbioru poruszających się cząsteczek, gdzie życie jest możliwe. To miejsce, gdzie entropia jest niska. Może nasz wszechświat to tylko jedno z tych zaburzeń, które zdarza się od czasu do czasu.
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.
Jako zadanie domowe pomyślcie nad tym, zastanówcie się, co to oznacza. Carl Segan powiedział kiedyś słynne zdanie "aby zrobić szarlotkę trzeba najpierw wymyślić wszechświat". Ale nie miał racji. W scenariuszu Boltzmanna, gdybyście chcieli zrobić szarlotkę, wystarczyłoby poczekać aż przypadkowy układ atomów stworzy szarlotkę. Będzie się to zdarzało znacznie częściej niż przypadkowe układy atomów tworzące sad jabłkowy trochę cukru i piekarnik, i robiące wam szarlotkę. Ten scenariusz tworzy przewidywania. Przewiduje, że zaburzenia, które nas tworzą są minimalne. Nawet, jeżeli wyobrazicie sobie, że sala w której teraz jesteśmy istnieje naprawdę i my razem z nią, i mamy nie tylko nasze wspomnienia, ale również wrażenie, że na zewnątrz jest coś, Caltech, Stany Zjednoczone i Galaktyka Mlecznej Drogi, łatwiej jest, by te wrażenia powstały z losowego zaburzenia w naszych mózgach niż gdyby rzeczywiście zaistniały jako losowe zaburzenie, tworząc Caltech, Stany Zjednoczone i galaktykę.
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.
Dobra wiadomość jest taka, że ten scenariusz nie działa; nie jest prawidłowy. Przewiduje on, że powinniśmy być minimalnym zaburzeniem. Nawet gdyby pominąć naszą galaktykę, nie powstałoby 100 miliardów innych galaktyk. Feynmann również to rozumiał. Feynman powiedział, "z hipotezy, że świat jest zaburzeniem, wynika tylko tyle, że jeżeli spojrzymy na część świata, której nie widzieliśmy wcześniej, zobaczymy chaos, w przeciwieństwie do tego na co patrzyliśmy wcześniej -- zobaczymy wysoką entropię. Gdyby nasz porządek wynikał z zaburzenia, nie spodziewalibyśmy się zobaczyć porządku gdziekolwiek indziej. Wniosek: wszechświat nie jest zaburzeniem." Zgoda. Pytanie brzmi, jaka jest właściwa odpowiedź? Jeśli wszechświat nie jest zaburzeniem, czemu wczesny wszechświat miał niską entropię? Chętnie podałbym wam odpowiedź, ale kończy mi się czas.
(Laughter)
(Śmiech)
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.
Oto wszechświat o którym opowiadamy w porównaniu do prawdziwego. - porównanie na obrazku. Wszechświat rozszerza się od ok. 10 miliardów lat. Stygnie. Ale wiemy już znacznie więcej na temat jego przyszłości, aby móc powiedzieć więcej. Jeżeli ciemna energia istnieje wokoło, gwiazdy zużyją swoje paliwo nuklearne i zgasną. Zapadną się w czarne dziury. Będziemy żyć we wszechświecie, w którym nie będzie nic poza czarnymi dziurami. Taki wszechświat będzie trwał od 10 do 100 miliardów lat -- znacznie dłużej, niż przeżył nasz mały wszechświat. Przyszłość będzie znacznie dłuższa niż przeszłość. Jednak czarne dziury nie będą istnieć wiecznie. W końcu wyparują, i nie zostanie nic poza pustą przestrzenią. Ta pusta przestrzeń będzie trwała wiecznie. Jednak, ponieważ pusta przestrzeń promieniuje, istnieją termiczne fluktuacje, i pojawiają się wszystkie możliwe kombinacje stopni swobody, które mogą istnieć w pustej przestrzeni. Mimo, że wszechświat będzie trwał wiecznie, jest tylko skończona liczba zdarzeń, które mogą mieć w nim miejsce. Wszystkie zdarzą się w okresie równym 10 do potęgi 10 do potęgi 120 lat.
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.
Teraz dwa pytania dla was. Pierwsze: jeżeli wszechświat trwa 10^10^120 lat, czemu urodziliśmy się w pierwszych 14 miliardach lat, w ciepłej, wygodnej poświecie Wielkiego Wybuchu? Czemu nie żyjemy w pustej przestrzeni? Możecie powiedzieć "Tam nie dałoby się życ", ale to nie prawda. Moglibyście być losowym zaburzeniem wśród nicości. Czemu nie jesteście? Drugie zadanie domowe.
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.
Jak powiedziałem, nie znam odpowiedzi. Przedstawię wam moją ulubioną teorię. Albo tak po prostu jest i nie ma wytłumaczenia. To brutalny fakt o wszechświecie który powinniście zaakceptować i nie zadawać pytań. Albo Wielki Wybuch nie jest początkiem wszechświata. Całe jajko, jest konfiguracją o niskiej entropii, a mimo to otwierając lodówkę nie dziwimy się "No proszę, skąd się wziął ten układ o niskiej entropii w mojej lodówce." Jajko nie jest zamkniętym układem; pochodzi od kury. Może wszechświat pochodzi od wszechkury. Może jest coś, to naturalnie, zgodnie z prawami fizyki wyrasta tworząc wszechświat taki jak nasz, z niską entropią. Gdyby tak było, zdarzałoby się to wiele razy; Bylibyśmy częścią znacznie większego wieloświata. To moja ulubiona teoria.
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.
Organizatorzy poprosili mnie, abym zakończył jakąś śmiałą spekulacją. Śmiało spekuluję, że historia potwierdzi moje słowa. Za 50 lat wszystkie moje szalone pomysły będą obowiązywały przez środowiska naukowe i zewnętrzne. Będziemy wierzyli, że nasz mały wszechświat jest tylko małą częścią znacznie większego wieloświata. Zrozumiemy co stało się podczas Wielkiego Wybuchu zgodnie z teorią którą potwierdzą obserwacje. To przepowiednia. Mogę się mylić. Jako ludzie zastanawialiśmy się jaki jest wszechświat, i czemu taki się stał, przez wiele lat. Wspaniale jest pomyśleć, że kiedyś możemy poznać odpowiedź.
Thank you.
Dziękuję.
(Applause)
(Oklaski)