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.
O universo é mesmo muito grande. Vivemos numa galáxia, a Via Láctea. Há cerca de 100 mil milhões de estrelas na Via Láctea. E se pegarem numa câmara e a apontarem a uma parte do céu de forma aleatória, e mantiverem o obturador aberto, desde que a vossa câmara esteja ligada ao Telescópio Espacial Hubble, verão algo como isto. Cada um destes pequenos borrões é uma galáxia mais ou menos do tamanho da nossa Via Láctea -- 100 mil milhões de estrelas em cada um desses borrões. Há aproximadamente 100 mil milhões de galáxias no universo observável. 100 mil milhões é o único número que precisam de saber. A idade do universo, desde este momento e o Big Band, é de 100 mil milhões em anos de cão. (Risos) O que nos diz algo sobre o nosso lugar no 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.
Algo que podem fazer com uma imagem destas é simplesmente admirá-la. É extremamente bela. Perguntei-me muitas vezes, qual é a pressão evolucionária que fez os nossos antepassados no Veldt adaptarem-se e evoluírem para apreciarem realmente imagens de galáxias quando não tinham nenhuma. Mas também gostaríamos de o compreender. Enquanto cosmólogo, quero perguntar, porque é que o universo é assim? Uma pista importante que temos é que o universo está a mudar com o tempo. Se olhassem para uma destas galáxias e medissem a sua velocidade, estariam a afastar-se de vós. E se olhassem para uma galáxia de mais longe ainda, estaria a afastar-se ainda mais rápido. Por isso dizemos que o universo se está a expandir.
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.
O que isso significa, é claro, é que, no passado, as coisas estavam mais perto umas das outras. No passado, o universo era mais denso, e também mais quente. Se comprimirem a matéria, a temperatura sobe. De alguma forma, isso faz sentido para nós. O que não faz tanto sentido é que o universo, nos primórdios, perto do Big Bang, era também muito, muito regular. Talvez pensem que isso não é surpresa. O ar nesta sala é muito regular. Podem dizer, "Bem, talvez as coisas fossem ficando mais regulares por si mesmas." Mas as condições perto do Big Bang são muito, muito diferentes das condições do ar desta sala. Em particular, as coisas eram muito mais densas. A atracão gravitacional das coisas era muito mais forte perto do 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.
Aquilo em que têm de pensar é que temos um universo com 100 mil milhões de galáxias, cada uma com 100 mil milhões de estrelas. Nos primórdios, essas 100 mil milhões de galáxias estavam comprimidas numa região assim deste tamanho -- literalmente, nos primórdios. E têm de imaginar fazer essa compressão sem quaisquer imperfeições, pequenos quaisquer pequenos pontos em que houvesse mais alguns átomos que em qualquer outro ponto. Porque se tivesse havido, teriam colapsado sob a atracção gravitacional num imenso buraco negro. Manter o universo muito, muito regular, nos primórdios, não é fácil, é um arranjo delicado. É uma pista de que o universo primordial não foi escolhido aleatoriamente. Houve algo que o fez assim. Gostaríamos de saber o quê.
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.
Parte do nosso conhecimento sobre isto foi-no dado por Ludwig Boltzmann, um físico Austríaco do séc. XIX. E a contribuição de Boltzmann foi ter-nos ajudado a compreender a entropia. Já ouviram falar da entropia. É a aleatoriedade, a desordem, o carácter caótico de alguns sistemas. Boltzmann deu-nos uma fórmula -- agora gravada na sua lápide -- que realmente quantifica o que é a entropia. E é basicamente dizer apenas que a entropia é o número de formas em que conseguimos rearranjar os elementos consituintes de um sistema de maneira a que não se note, de maneira a que, à escala microscópica, pareça igual. Se virem o ar desta sala, não notam cada átomo individual. Uma configuração de baixa entropia é uma em que apenas alguns arranjos têm esse aspecto. Um arranjo de alta entropia é um em que há muitos arranjos com alta entropia. É uma noção crucialmente importante, porque nos ajuda a explicar a segunda lei da termodinâmica -- a lei que diz que a entropia aumenta no universo, ou num pedaço isolado do 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.
A razão por que a entropia aumenta é simplesmente porque há muito mais maneiras de ser alta entropia do que de ser baixa entropia. É uma noção maravilhosa, mas deixa algo de fora. Esta noção de que a entropia aumenta, a propósito, é o que está por detrás do que chamamos de seta do tempo, a diferença entre o passado e o futuro. Cada diferença que existe entre o passado e o futuro é porque a entropia está a aumentar -- o facto de que se conseguem lembrar do passado, mas não do futuro. O facto de que nascem, vivem, e depois morrem, sempre nessa ordem, é porque a entropia está a aumentar. Boltzmann explicou que se se começa com baixa entropia, é muito natural que aumente, porque há mais maneiras de ser alta entropia. O que ele não explicou foi porque é que a entropia começou por ser baixa.
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?
O facto é que a entropia do universo era baixa era um reflexo do facto de que o universo primordial era muito, muito, regular. Gostaríamos de entender isto. É o nosso trabalho, enquanto cosmólogos. Infelizmente, é um problema a que, de facto, não temos vindo a dar atenção suficiente. Não é das primeiras que as pessoas diriam, se perguntassem a um cosmólogo moderno, "Quais são os problemas a que estamos a tentar fazer face?" Umas das pessoas que de facto percebia que isto era um problema foi Richard Feynman. Há 50 anos, ele deu uma série de palestras diferentes. Deu as famosas palestras que se tornaram "The Character of Physical Law." Deu palestras a estudantes universitários da Caltech que se tornaram "The Feynman Lectures on Physics." Deu palestras a pós-graduados da Caltech que se tornaram "The Feynman Lectures on Gravitation." Em cada um destes livros, cada um deste conjunto de palestras, ele colocou a ênfase neste enigma: Porque tinha o universo primordial tão baixa entropia?
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 ele diz -- não vou imitar a pronúncia -- ele diz, "Por alguma razão, o universo, a dado momento, tinha muito baixa entropia para o seu conteúdo de energia, e desde então a entropia tem aumentado. A seta do tempo não pode ser completamente entendida até que o mistério dos inícios da história do universo sejam ainda mais reduzidas de especulação a entendimento." É este, então, o nosso trabalho. Queremos saber -- isto foi à 50 anos atrás, "Certamente," estão a pensar, "já encontrámos a solução, a esta altura." Não é verdade que tenhamos encontrado a solução, a esta altura.
The reason the problem has gotten worse, rather than better, is because in 1998 we learned something crucial about the universe that we didn't know before. We learned that it's accelerating. The universe is not only expanding. If you look at the galaxy, it's moving away. If you come back a billion years later and look at it again, it will be moving away faster. Individual galaxies are speeding away from us faster and faster so we say the universe is accelerating. Unlike the low entropy of the early universe, even though we don't know the answer for this, we at least have a good theory that can explain it, if that theory is right, and that's the theory of dark energy. It's just the idea that empty space itself has energy.
A razão por que o problema se agravou, em vez de melhorar, é porque em 1998 aprendemos algo de crucial acerca do universo que ainda não sabíamos. Aprendemos que está a acelerar. O universo não se está a expandir. Se olharem para a galáxia, está a afastar-se. Se regressarem daqui a mil milhões de anos e olharem de novo, estará a afastar-se mais depressa. As galáxias individuais estão a afastar-se de nós mais e mais depressa. Por isso dizemos que o universo está a acelerar. Ao contrário da baixa entropia do universo primordial, mesmo se não sabemos a resposta a isto, ao menos temos uma boa teoria que o pode explicar, se essa teoria estiver correcta, e trata-se da teoria da energia escura. É apenas a ideia que de o próprio espaço vazio tem 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.
Em cada centímetro cúbico de espaço, haja ou não coisas lá, haja lá ou não partículas, matérias, radiação ou seja o que for, continua a haver energia, mesmo no próprio espaço. E esta energia, de acordo com Einstein, exerce um impulso sobre o universo. E é um perpétuo impulso que empurra as galáxias, afastando-as umas das outras. Porque a energia escura, ao contrário da matéria ou da radiação, não se dilui à medida que o universo se expande. A quantidade de energia em cada centímetro cúbico permanece a mesma, mesmo à medida que o universo fica cada vez maior. Isto tem implicações cruciais para o que o universo vai fazer no futuro. Por um lado, o universo vai-se expandir para 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 eu era da vossa idade, não sabíamos o que o universo iria fazer. Algumas pessoas pensavam que o universo iria re-colapsar no futuro. Einstein gostava desta ideia. Mas se existe energia escura, e a energia escura não desaparece, o universo vai simplesmente continuar a expandir-se sempre, e sempre e sempre. 14 mil milhões de anos, no passado, 100 mil milhões de anos de cão, mas um número infinito de anos no futuro. Entretanto, em todo o caso, o espaço a nós parece-nos finito. O espaço pode ser finito ou infinito, mas porque o universo está a acelerar, há partes que não conseguimos ver e que nunca veremos. Há uma região finita do espaço a que temos acesso, rodeada por um horizonte. Por isso, mesmo se o tempo continua para sempre, o espaço é limitado, para nós. Finalmente, o espaço vazio tem uma 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?
No anos 1970, Stephen Hawking disse-nos que um buraco negro, mesmo que pensem que é negro, na verdade emite radiação, quando se tem em conta a mecânica quântica. A curvatura do espaço-tempo à volta do buraco negro faz nascer a flutuação quântica, e o buraco negro irradia. Um cálculo rigorosamente semelhante de Hawkings e de Gary Gibsons mostrou que, se tivermos energia escura no espaço vazio, então todo o universo irradia. A energia do espaço vazio faz nascer as flutuações quânticas. E então, ainda que o universo dure para sempre, e a matéria comum e a radiação se diluam, haverá sempre alguma radiação, algumas flutuações térmicas, mesmo no espaço vazio. O que isto significa é que o universo é como uma caixa de gás que dura para sempre. Bem, o que é que isso implica?
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.
Essa implicação foi estudada por Boltzmann no séc. XIX. Ele disse, bem, a entropia aumenta porque há mais, muito mais maneiras de o universo ser alta entropia, em vez de baixa entropia. Mas isso é uma afirmação probabilística. Provavelmente aumentará, e a probabilidade é enormemente imensa. Não é algo com que tenham de se preocupar -- o ar desta sala a juntar-se todo numa parte da sala fazendo-nos sufocar. É muito, muito improvável. Só se se trancassem as portas e nos mantivessem aqui literalmente para sempre, isso aconteceria. Tudo o que é possível, cada configuração que seja possível obter pelas moléculas nesta sala, irá eventualmente ser obtida.
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.
Então Boltzmann diz, ouçam, podem começar com um universo que estava em equilíbrio térmico. Ele não sabia do Big Bang. Não sabia da expansão do universo. Pensava que o o espaço e o tempo tinham sido explicados por Isaac Newton -- eram absolutos; simplesmente mantinham-se onde estavam sempre. Por isso a ideia dele sobre um universo natural era uma ideia em que as moléculas do ar estavam simplesmente espalhadas uniformemente por todo o lado -- as moléculas "do tudo". Mas Boltzmann sabia que, se esperarmos tempo suficiente, as flutuações aleatórias destas moléculas irão ocasionalmente trazê-las até configurações de mais baixa entropia. E então, é claro, no decurso natural das coisas, voltarão a expandir-se. Então, não é que a entropia tenha sempre de aumentar -- podemos ter flutuações com entropia mais baixa, situações mais organizadas.
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.
Bem, se isso é verdade, Boltzmann a seguir inventa duas ideias que parecem muito modernas -- o multiverso e o princípio antrópico. Diz ele, o problema com o equilíbrio térmico é que não conseguimos viver lá. Lembrem-se, a própria vida depende da seta do tempo. Não seríamos capazes de processar informação, metabolizar, andar e falar, se vivêssemos em equilíbrio térmico. Então, se imaginarem um universo muito, muito grande, um universo infinitamente grande, com partículas que colidem umas com as outras aleatoriamente, haverá ocasionalmente pequenas flutuações nos estados de entropia mais baixa, e depois voltam a "relaxar". Mas haverá também flutuações grandes. Ocasionalmente, far-se-á um planeta um uma estrela ou uma galáxia um 100 mil milhões de galáxias. Então Boltzmann diz que apenas viveremos na parte do multiverso, na parte com este infinitamente grande conjunto de partículas de flutuação, em que a vida é possível. É a região em que a entropia é baixa. Talvez o nosso universo seja apenas uma daquelas coisas que acontece de tempos a tempos.
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.
O vosso trabalho de casa é pensar bem sobre isto, contemplar o que isto significa. Carl Sagan é conhecido por ter dito que "para se fazer uma tarte de maçã, primeiro tem de se inventar o universo." Mas ele não estava certo. No cenário de Boltzmann, se se quer fazer uma tarte de maçã, é só esperar pelo movimento aleatório de átomos que nos façam uma tarte de maçã. Isso acontecerá muito mais frequentemente que um movimento aleatório de átomos a fazer-nos um pomar de macieiras e algum açúcar e um forno, e depois uma tarte de maçã. Este cenário, então, faz previsões. E as previsões são que as flutuações que nos fazem são mínimas. Mesmo se imaginarmos que esta sala em que estamos agota existe e é real e que aqui estamos, e tenhamos, não só nas nossas memórias, mas uma impressão que há algo lá fora chamado Calltech e os Estados Unidos e a Via Láctea, é muito mais fácil que todas essas impressões flutuem aleatoriamente no vosso cérebro do que realmente flutuarem aleatoriamente até se tornarem a Caltech, os Estado Unidos e a galáxia.
The good news is that, therefore, this scenario does not work; it is not right. This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation. Even if you left our galaxy out, you would not get a hundred billion other galaxies. And Feynman also understood this. Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation, all the predictions are that if we look at a part of the world we've never seen before, we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at -- high entropy. If our order were due to a fluctuation, we would not expect order anywhere but where we have just noticed it. We therefore conclude the universe is not a fluctuation." So that's good. The question is then what is the right answer? If the universe is not a fluctuation, why did the early universe have a low entropy? And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
A boa notícia é que assim sendo este cenário não funciona; não está certo. Este cenário prevê que deveríamos ser uma flutuação mínima. Mesmo se deixarmos a nossa galáxia de fora, não teremos 100 mil milhões de outras galáxias. E Feynman também percebeu isto. Feynman diz, "Seguindo a hipótese de que o mundo é uma flutuação, e as previsões são que, se olharmos para uma parte do mundo que nunca vimos antes, a encontraremos numa amálgama, e não como a tínhamos visto no momento anterior -- alta entropia. Se a nossa ordem fosse devida a uma flutuação, seria de esperar ordem em todo o lado menos onde a acabámos de detectar. Assim, concluímos que o universo não é uma flutuação." Isso está bem. A questão é qual é a resposta certa? Se o universo não é uma flutuação, porque tinha o universo primordial baixa entropia? E eu adoraria contar-vos a resposta, mas estou a ficar sem tempo.
(Laughter)
(Risos)
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.
Aqui está o universo de que vos falamos, versus o universos que realmente existe. Apenas vos mostrei esta imagem. O universo está a expandir-se há uns 10 mil milhões de anos. Está a arrefecer. Mas agora sabemos o suficiente sobre o futuro do universo para dizer muito mais. Se a energia escura continuar por cá, as estrelas à nossa volta irão esgotar o seu combustível nuclear, irão parar de arder. Tornar-se-ão buracos negros. Viveremos num universo sem nada, a não ser buracos negros. O universo irá durar 10 elevado a 100 anos -- muito mais do que o nosso pequeno universo viveu. O futuro é muito mais longo que o passado. Mas nem os buracos negros irão durar para sempre. Irão evaporar, e restar-nos-á apenas espaço vazio. Esse espaço vazio dura, essencialmente, para sempre. No entanto, repararam, como o espaço vazio emite radiação, na verdade há flutuações térmicas, e esse espaço anda num ciclo à volta de todas as diferentes combinações possíveis dos graus de liberdade que existem no espaço vazio. Então, mesmo se o universo durar para sempre, existe apenas um número limitado de coisas que é possível acontecer no universo. Todas acontecem num período de tempo igual a 10 elevado a 10 elevado a 120 anos.
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.
Aqui estão duas perguntas para vós. Número um: se o universo durar 10 elevado a 10 elevado a 120 anos, porque é que nascemos nos primeiros 14 mil milhões de anos, no quente e confortável brilho a seguir ao Big Bang? Porque não estamos em espaço vazio? Podem dizer, "Bem, não há lá nada para se viver," mas isso não está certo. Podemos ser uma flutuação aleatória vinda do nada. Porque é não somos isso? Mais trabalho de casa para vós.
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.
Como disse, na verdade não sei a resposta. Vou dar-vos o meu cenário favorito. Ou é assim mesmo. Não há explicação. É um facto brutal acerca do universo que tenhamos de aprender a aceitar e deixar de fazer perguntas. Ou talvez o Big Bang não seja o início do universo. Um ovo, um ovo por partir, é uma configuração de baixa entropia, e no entanto, quando abrimos o nosso frigorífico, não dizemos, "Olha, que surpresa encontrar esta configuração de baixa entropia no nosso frigorífico." Isso é porque um ovo não é um sistema fechado; vem de uma galinha. Talvez o universo venha de uma galinha universal. Talvez haja algo que naturalmente, através do desenvolvimento das leis da física, dê origem a um universo como o nosso em configurações de baixa entropia. Se isso for verdade teria de acontecer mais do que uma vez; seríamos parte de um muito maior multiverso. É o meu cenário favorito.
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.
Os organizadores pediram-me para acabar com uma especulação arrojada. A minha especulação arrojada é que isto será absolutamente confirmado pela história. E daqui a 50 anos, todas as minhas estranhas ideias actuais serão aceites como verdades pelas comunidades científica e externa. Todos acreditaremos que o nosso pequeno universo é apenas uma pequena parte de um muito maior multiverso. E melhor ainda, compreenderemos o que aconteceu no Big Bang em termos de uma teoria que seremos capaz de comparar às observações. Isto é uma previsão. Posso estar errado. Mas temos pensado, enquanto raça humana, sobre como era o universo, porque veio a ser aquilo que é por muito, muitos anos. É entusiasmante pensar que poderemos finalmente saber a resposta um dia.
Thank you.
Obrigado.
(Applause)
(Aplausos)