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.
Vesmír je naozaj veľký. Žijeme v galaxii, v Galaxii Mliečna cesta. V Galaxii Mliečna cesta je približne sto miliárd hviezd. Ak si vezmete fotoaparát, namierite ho na náhodnú časť oblohy a clonu necháte otvorenú, tak pokiaľ je váš fotoaparát pripevnený k Hubblovmu vesmírnemu teleskopu, uvidíte niečo podobné. Každá z týchto bodiek je galaxia približne taká veľká, ako je naša Mliečna cesta a v každej z týchto bodiek je sto miliárd hviezd. V pozorovateľnej časti vesmíru sa nachádza asi sto miliárd galaxií. 100 miliárd je jediné číslo, ktoré potrebujete vedieť. Vek vesmíru medzi súčasnosťou a Veľkým treskom je sto miliárd psích rokov. (Smiech) Hovorí nám to niečo o našom mieste vo vesmíre.
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.
Takýto obrázok môžete jednoducho obdivovať. Je mimoriadne nádherný. Často som uvažoval nad tým, čo je tým evolučným tlakom, ktorý prinútil našich predkov v stepi prispôsobiť sa a vyvinúť sa tak, aby si skutočne vychutnali fotografie galaxií, keď žiadne nemali. Takisto by sme to chceli pochopiť. Ako kozmológ sa chcem spýtať: „Prečo je vesmír takýto?“ Podstatná stopa, ktorú máme, je skutočnosť, že vesmír sa časom mení. Ak by ste sa pozreli na jednu z týchto galaxií a zmerali jej rýchlosť, vzďaľovala by sa od vás. Ak by ste sa pozreli na ešte vzdialenejšiu galaxiu, vzďaľovala by sa ešte rýchlejšie. Hovoríme teda, že vesmír sa rozpína.
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.
Samozrejme to znamená, že v minulosti boli veci pri sebe bližšie. V minulosti bol vesmír hustejší a tiež horúcejší. Ak veci stláčate dokopy, teplota stúpa. To nám dáva zmysel. To, čo nám už tak veľmi zmysel nedáva je fakt, že vesmír v ranom období blízko Veľkého tresku bol tiež veľmi, veľmi pravidelný. Môžete si pomyslieť, že to vôbec nie je prekvapujúce. Vzduch v tejto miestnosti je veľmi pravidelný. Môžete povedať: „Nuž, možno sa veci sami od seba stali pravidelnými.“ Podmienky blízko Veľkého tresku sú veľmi, veľmi rozdielne od podmienok vzduchu v tejto miestnosti. Najmä preto, lebo veci boli omnoho hustejšie. Gravitačná príťažlivosť vecí bola blízko Veľkého tresku oveľa silnejšia.
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.
To, o čom musíte premýšľať, je fakt, že máme vesmír so sto miliardami galaxií, kde má každá sto miliárd hviezd. V raných dobách bolo týchto sto miliárd galaxií stlačených na približne takúto veľkosť, doslova, v tomto ranom období. Musíte si predstaviť toto stláčanie bez akýchkoľvek nedokonalostí, bez žiadnych malých škvŕn, kde by bolo viac atómov ako hocikde inde, pretože ak by to tak bolo, zrútili by sa pod gravitačnou príťažlivosťou do obrovskej čiernej diery. Udržiavať v ranom období vesmír veľmi, veľmi pravidelný nie je ľahké. Je to chúlostivé usporiadanie. Je to stopa toho, že raný vesmír nie je vybraný náhodne. Existuje niečo, čo ho tak vytvorilo. Radi by sme vedeli, čo to bolo.
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.
Časť toho, čo o tom vieme, nám poskytol Ludwig Boltzmann, rakúsky fyzik, v 19. storočí. Boltzmannov prínos bol v tom, že nám pomohol chápať entropiu. O entropii ste už počuli. Je to náhodnosť, neporiadok, chaotickosť niektorých systémov. Boltzmann nám dal vzorec, ktorý je teraz vytesaný na jeho náhrobku a tento vzorec skutočne stanovuje, čo to entropia je. Je to v podstate len konštatovanie, že entropia je množstvo spôsobov, akými môžeme preskupiť komponenty systému tak, že si to nevšimnete a ten na mikroskopickej úrovni vyzerá rovnako. Keď si vezmete vzduch v tejto miestnosti, nevšímate si každý jednotlivý atóm. Usporiadanie s nízkou entropiou je také, v ktorom je len niekoľko podobných rozostavení. Usporiadanie s vysokou entropiou je také, kde je podobných rozostavení mnoho. Toto je veľmi dôležité preniknutie do podstaty veci, pretože nám pomáha vysvetliť druhý zákon termodynamiky, zákon, v ktorom sa hovorí o tom, že vo vesmíre alebo jeho izolovanej časti, entropia stúpa.
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.
Dôvod na toto stúpanie je jednoducho ten, že existuje oveľa viac spôsobov, ako mať vysokú entropiu a nie nízku. Je to fantastické preniknutie do podstaty veci, ale nezahŕňa všetko. Mimochodom, toto chápanie stúpania entropie stojí za podstatou toho, čo nazývame šíp času, rozdiel medzi minulosťou a budúcnosťou. Všetky rozdiely, ktoré existujú medzi minulosťou a budúcnosťou, sú tu kvôli tomu, že entropia stúpa. Ide o skutočnosť, že si môžete pamätať minulosť, ale nie budúcnosť. Skutočnosť, že sa narodíte, potom žijete a nakoniec zomriete, vždy v tomto poradí. Je to preto, lebo entropia stúpa. Boltzmann vysvetľoval, že ak začnete s nízkou entropiou, je úplne prirodzené, že stúpa, lebo existuje viac možností, ako mať vysokú entropiu. Nevysvetlil však, prečo bola entropia na začiatku vždy nízka.
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?
Skutočnosť, že entropia vesmíru bola nízka, bola odzrkadlením faktu, že raný vesmír bol veľmi, veľmi pravidelný. Radi by sme to pochopili. Je to práca nás - kozmológov. Nanešťastie to nie je práve problém, ktorému venujeme dostatočnú pozornosť. Je to jedna z prvých vecí, ktoré by ľudia povedali, ak by ste sa spýtali moderného kozmológa: „O akých problémoch sa snažíme hovoriť?“ Jeden z tých, ktorí chápali, že je to problém, bol Richard Feynman. Pred 50 rokmi mal sériu rozličných prednášok. Mal populárne prednášky, ktoré boli vydané v knižnej podobe s názvom „O povahe fyzikálnych zákonov“. Prednášal študentom na Kalifornskom technologickom inštitúte Caltech a tieto prednášky boli vydané pod názvom „Feynmanove prednášky z fyziky“. Ďalšie prednášky študentom na Caltechu boli vydané pod názvom „Feynmanove prednášky o gravitácii“. V každej z týchto kníh, v každej z tohto súboru prednášok, zdôrazňoval tento rébus: „Prečo mal raný vesmír takú nízku entropiu?“
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.
Hovorí takto, ale nejdem napodobňovať jeho prízvuk, hovorí: „Z nejakého dôvodu mal vesmír v jednom bode veľmi nízku entropiu kvôli svojmu energetickému obsahu a odvtedy entropia stúpa. Šíp času sa nedá úplne pochopiť, kým nie je záhada o začiatkoch histórie vesmíru stále viac poodhalenejšia od špekulácií smerom k chápaniu.“ To je teda naša práca. Chceme to vedieť a odvtedy prešlo už 50 rokov. Myslíte si: „Samozrejme, odvtedy sme už na to prišli.“ Pravda je však taká, že sme na to doteraz neprišli.
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.
Je to preto, lebo tento problém sa skôr skomplikoval ako vyriešil a to kvôli tomu, že v roku 1998 sme sa o vesmíre dozvedeli niečo rozhodujúce, čo sme predtým nevedeli. Zistili sme, že vesmír sa nielen rozpína, ale že sa toto rozpínanie aj zrýchľuje. Ak sa pozriete na galaxiu, pohybuje sa smerom od nás. Ak by ste sa vrátili o miliardu rokov a pozreli by ste sa na ňu opäť, pohybovala by sa od nás ešte rýchlejšie. Jednotlivé galaxie sa od nás vzďaľujú stále rýchlejšie a rýchlejšie a tak hovoríme, že vesmír sa zrýchľuje. Na rozdiel od nízkej entropie raného vesmíru, hoci na toto odpoveď nepoznáme, máme aspoň dobrú teóriu, ktorá to dokáže vysvetliť, ak je tá teória správna, a je to teória tmavej energie. Je to len myšlienka toho, že samotný prázdny priestor má energiu.
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.
V každom centimetri kubickom priestoru, či už v ňom hmota je alebo nie je, či už v ňom sú alebo nie sú častice, hmota, radiácia alebo hocičo iné, vždy sa tam nachádza energia, dokonca v samotnom priestore. Podľa Einsteina táto energia tlačí na vesmír. Je to neustály impulz, ktorý odtláča galaxie jednu od druhej, pretože tmavá energia, na rozdiel od hmoty alebo radiácie, neslabne s tým, ako sa vesmír rozpína. Množstvo energie v centimetri kubickom ostáva rovnaké, dokonca aj vtedy, keď sa vesmír neustále zväčšuje. Má to rozhodujúci dopad na to, čo bude robiť vesmír v budúcnosti, pretože vesmír sa bude navždy rozpínať.
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.
Keď som bol vo vašom veku, nevedeli sme, čo bude vesmír robiť. Niektorí si mysleli, že vesmír sa v budúcnosti opäť zrúti do seba. Einstein mal túto myšlienku rád, ale ak existuje tmavá energia, ktorá sa nerozplynie, vesmír bude naďalej pokračovať v rozpínaní až na veky vekov. Bolo to tak pred 14 miliardami rokov, 100 miliardami psích rokov, ale bude to pokračovať až nekonečný počet rokov do budúcnosti. Na druhej strane sa nám priestor zdá byť v každom zmysle konečný. Priestor môže byť konečný alebo nekonečný, ale pretože sa vesmír zrýchľuje, existujú časti, ktoré nemôžeme vidieť a ani ich nikdy neuvidíme. Máme prístup len do obmedzenej oblasti vesmíru, ktorá je obklopená horizontom. Teda, aj keď čas bude navždy plynúť, vesmír je pre nás obmedzený. Nakoniec, prázdny priestor má teplotu.
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?
V 70-tych rokoch nám Stephen Hawking povedal, že čierna diera, aj keď si myslíte, že je čierna, vlastne vyžaruje radiáciu, ak vezmete do úvahy kvantovú mechaniku. Zakrivenie časopriestoru okolo čiernej diery prebúdza k životu kvantovo-mechanickú fluktuáciu a čierna diera vydáva žiarenie. V úplne podobnom výpočte Hawkinga a Garyho Gibbonsa sa ukázalo, že ak máte tmavú energiu v prázdnom priestore, potom celý vesmír vydáva žiarenie. Energia prázdneho priestoru oživuje kvantové fluktuácie a tak hoci vesmír bude trvať naveky a normálna hmota a radiácia sa rozplynie, stále bude existovať istá forma radiácie, nejaké termálne fluktuácie, dokonca aj v prázdnom priestore. Znamená to, že vesmír je ako krabica s plynom, ktorý vydrží naveky. Aký to má teda zmysel?
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.
Toto tvrdenie študoval v 19. storočí Boltzmann. Povedal: „Entropia stúpa, pretože pre vesmír existuje oveľa, oveľa viac spôsobov, ako mať vysokú entropiu a nie nízku.“ Je to však pravdepodobnostný výrok. Pravdepodobne bude stúpať a pravdepodobnosť je nesmierne obrovská. Nemusíte si však robiť starosti kvôli tomu, že vzduch v tejto miestnosti sa presunie len do jednej jej časti a tak nás udusí. Je to veľmi, veľmi nepravdepodobné. Ak neberieme do úvahy možnosť, že by zamkli dvere a nechali nás tu doslova navždy. Vtedy by sa to stalo. Všetko, čo je povolené, každé usporiadanie, v ktorom môžu existovať molekuly v tejto miestnosti, nakoniec môže byť realitou.
So Boltzmann says, look, you could start with a universe that was in thermal equilibrium. He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe. He thought that space and time were explained by Isaac Newton -- they were absolute; they just stuck there forever. So his idea of a natural universe was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere -- the everything molecules. But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough, the random fluctuations of those molecules will occasionally bring them into lower entropy configurations. And then, of course, in the natural course of things, they will expand back. So it's not that entropy must always increase -- you can get fluctuations into lower entropy, more organized situations.
Boltzmann teda hovorí: „Pozrite, môžete začať s vesmírom, ktorý sa nachádzal v tepelnej rovnováhe.“ Nevedel o Veľkom tresku. Nevedel o rozpínaní vesmíru. Myslel si, že priestor a čas vysvetlil Isaac Newton, a že boli absolútne a jednoducho tak navždy ostali. Jeho myšlienka prirodzeného vesmíru bola teda tou, v ktorej boli molekuly vzduchu len tak pravidelne rozmiestnené, molekuly všetkého. Ak by ste však boli Boltzmannom, vedeli by ste, že keby ste čakali dostatočne dlho, náhodná fluktuácia týchto molekúl ich z času na čas dovedie do usporiadania s nízkou entropiou a potom, samozrejme, v prirodzenom slede, sa budú naspäť rozpínať. Entropia teda nemusí vždy stúpať. Fluktuácie dokážete dostať na nízku entropiu, do usporiadanejších situácií.
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.
Nuž, ak je to pravda, Boltzmann teda vynachádza dve veľmi moderne znejúce myšlienky, multivesmír a antropogenetický princíp. Hovorí, že problém s tepelnou rovnováhou je v tom, že tam nedokážeme žiť. Pamätajte, samotný život závisí na šípe času. Nemohli by sme spracovávať informácie, metabolizovať, chodiť a hovoriť, ak by sme žili v tepelnej rovnováhe. Ak si teda predstavíte veľmi, veľmi veľký vesmír, nekonečne veľký vesmír, s časticami náhodne vrážajúcimi do seba, občas sa tam vyskytnú malé fluktuácie v stavoch nízkej entropie a potom sa opäť uvoľnia. Vyskytnú sa tam však aj veľké fluktuácie. Z času na čas vytvoríte planétu, hviezdu, galaxiu alebo stovky miliárd galaxií. Boltzmann teda hovorí, že budeme žiť len v tej časti multivesmíru, v časti, kde je nekonečne veľká množina fluktuačných častíc, kde je možný život. To je oblasť, kde je entropia nízka. Náš vesmír je možno len jeden z takýchto vecí, ktoré sa z času na čas stávajú.
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.
Vašou domácou úlohou je teraz o tom naozaj premýšľať a uvažovať, čo to znamená. Carl Sagan raz príslovečne povedal, že ak chcete upiecť jablkový koláč, musíte najprv vynájsť vesmír. Nemal však pravdu. Ak by ste v Boltzmannovom scenári chceli upiecť jablkový koláč, stačí, keď len počkáte na náhodný pohyb atómov, ktorý by vám jablkový koláč upiekol. Stane sa to oveľa častejšie, ako náhodný pohyb atómov, ktorý vám vytvorí sad jabloní, trochu cukru, rúru na pečenie a potom vám upečie jablkový koláč. Tento scenár vytvára predpovede. Tieto predpovede sú založené na tom, že fluktuácie, ktoré nás vytvárajú, sú minimálne. Dokonca aj keď si predstavíte, že miestnosť, v ktorej teraz sme, existuje a je skutočná, my sme tu a máme nielen naše spomienky, ale aj pocit, že vonku je niečo, čo sa volá Caltech, Spojené štáty americké a Galaxia Mliečna cesta, pre tieto pocity je oveľa ľahšie fluktuovať do nášho mozgu, ako keby sa mali náhodne zmeniť na Caltech, Spojené štáty americké a našu galaxiu.
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.
Dobrá správa je tá, že tento scenár preto nefunguje, nie je správny. Tento scenár predpovedá, že by sme mali byť v stave minimálnej fluktuácie. Aj keby ste vynechali našu galaxiu, nedostali by ste sto miliárd iných galaxií. Pochopil to aj Feynman. Hovorí: „Z hypotézy, že svet je fluktuáciou, sú všetky predpovede také, že ak sa pozrieme na časť sveta, ktorú sme nikdy predtým nevideli, nájdeme ju premiešanú a nie ako časť, na ktorú sme sa práve pozerali, vysokú entropiu. Ak tu bol náš systém ako výsledok fluktuácie, nečakali by sme poriadok nikde inde ako tam, kde sme ho práve pozorovali. Náš záver je preto taký, že vesmír nie je fluktuácia“ To je dobré. Otázka však potom znie: „Aká je správna odpoveď?“ Ak vesmír nie je fluktuáciou, prečo mal raný vesmír nízku entropiu? Veľmi rád by som vám na to odpovedal, ale končí sa mi čas.
(Laughter)
(Smiech)
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.
Toto je vesmír, o ktorom vám hovoríme, oproti vesmíru, ktorý naozaj existuje. Práve som vám ukázal tento obrázok. Vesmír sa rozpína približne posledných 10 miliárd rokov. Chladne. Vieme však dostatočne veľa informácií o budúcnosti vesmíru, aby sme mohli povedať oveľa viac. Ak tu tmavá energia ostane, hviezdy okolo nás vyčerpajú svoje nukleárne palivo a prestanú horieť. Prepadnú sa do čiernych dier. Budeme žiť vo vesmíre, kde nie je nič, len čierne diery. Tento vesmír bude trvať 10 až 100 rokov, čo je dlhšie ako žil náš malý vesmír. Budúcnosť je omnoho dlhšia ako minulosť, ale ani čierne diery netrvajú večne. Vyparia sa a neostane nám nič iné len prázdny priestor. Tento prázdny priestor bude trvať v podstate navždy. Ak si však všimnete, pretože prázdny priestor vyžaruje radiáciu, tak tu vlastne existujú termálne fluktuácie a dokola prebiehajú všetky možné kombinácie stupňov slobody, ktoré v prázdnom priestore existujú. Aj keď teda vesmír bude trvať navždy, existuje len obmedzený počet vecí, ktoré sa v ňom môžu stať. Všetky sa udejú počas obdobia, ktoré sa rovná 10 na desiatu na stodvadsiatu rokov.
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.
Tu sú pre vás dve otázky. Otázka č.1: Ak vesmír trvá 10 na desiatu na stodvadsiatu rokov, prečo sme sa narodili v jeho prvých 14 miliardách rokov v teplom, pohodlnom dozvuku Veľkého tresku? Prečo nie sme v prázdnom priestore? Možno poviete: „Nuž, neexistuje tam nič živé.“ To však nie je pravda. Môžete byť náhodnou fluktuáciou z ničoty. Prečo ňou nie ste? To je vaša ďalšia domáca úloha.
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.
Ako som povedal, naozaj nepoznám odpoveď. Poviem vám môj obľúbený scenár. Buď je to presne tak a vysvetlenie neexistuje, je to surový fakt o vesmíre, ktorý by ste sa mali naučiť prijať a prestať klásť otázky alebo Veľký tresk možno nie je začiatok vesmíru. Vajíčko, nerozbité vajíčko, má nízku úroveň entropie, a predsa, keď otvoríme našu chladničku, neskríkneme: „Ha, aké prekvapujúce, nájsť v našej chladničke toto usporiadanie s nízkou entropiou.“ Je to preto, že vajíčko nie je uzavretý systém a pochádza zo sliepky. Možno vesmír pochádza z vesmírnej sliepky. Možno existuje niečo, čo prirodzene, pomocou vývoja fyzikálnych zákonov, umožňuje vesmíru, ako je ten náš, rásť v usporiadaniach s nízkou entropiou. Ak by to bola pravda, stalo by sa to viac ako len raz. Boli by sme časťou oveľa väčšieho multivesmíru. Je to môj obľúbený scenár.
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.
Organizátori ma teda poprosili skončiť smelou špekuláciou. Moja smelá špekulácia spočíva v tom, že história mi dá úplne za pravdu a o 50 rokov vedecké a externé komunity akceptujú všetky moje divoké myšlienky ako pravdivé. Všetci uveríme, že náš malý vesmír je len malou časťou oveľa väčšieho multivesmíru a dokonca ešte pochopíme, čo sa stalo pri Veľkom tresku v rámci teórie, že to budeme môcť porovnať s pozorovaniami. Toto je moja predpoveď. Možno sa mýlim, ale my ako ľudská rasa premýšľame o tom, ako vesmír vyzeral a prečo sa zrodil tak, ako sa zrodil, po mnoho, mnoho rokov. Je vzrušujúce pomyslieť na to, že raz budeme konečne poznať odpoveď.
Thank you.
Ďakujem.
(Applause)
(Potlesk)