15:55
TEDxCaltech

Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse

شاون كارول: الزمن البعيد و لمحة عن الكون المتعدد

Filmed:

في تيد إكس كالتك ،عالم الكون شاون كارول يعالج--في رحلة مسلية وتدعو للتفكر عن طبيعة الزمن و الكون--سؤال بسيط و مخادع: لماذا يوجد الزمن أصلاً؟ الإجابات المحتملة تشير إلى رؤية مدهشة لطبيعة الكون، ومكاننا فيها.

- Physicist, cosmologist
A physicist, cosmologist and gifted science communicator, Sean Carroll is asking himself -- and asking us to consider -- questions that get at the fundamental nature of the universe. Full bio

The universe
الكون
00:15
is really big.
كبير جداُ.
00:17
We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.
نحن نعيش في مجرة، مجرة درب التبانة.
00:19
There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.
يوجد نحو مائة بليون نجمة في مجرة درب التبانة.
00:22
And if you take a camera
و لو أخذت كاميرا
00:25
and you point it at a random part of the sky,
و وجهتها نحو أي جزء من السماء عشوائياً،
00:27
and you just keep the shutter open,
و أبقيت عدسة الكاميرا مفتوحة،
00:29
as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,
طالما أن كاميراتك متصلة مع تلسكوب هابل الفضائي،
00:31
it will see something like this.
سوف ترى شيئا من هذا القبيل.
00:34
Every one of these little blobs
كل واحدة من هذه البقع
00:36
is a galaxy roughly the size of our Milky Way --
عبارة عن مجرة بنفس حجم مجرتنا تقريبا--
00:39
a hundred billion stars in each of those blobs.
يوجد مائة بليون نجمة في كل بقعة منها.
00:41
There are approximately a hundred billion galaxies
يوجد ما يقارب مائة بليون مجرة
00:44
in the observable universe.
في الكون المرئي.
00:47
100 billion is the only number you need to know.
مائة بليون هو الرقم الوحيد الذي تحتاجون معرفته.
00:49
The age of the universe, between now and the Big Bang,
عمر الكون، بين هذه اللحظة والإنفجار الكبير،
00:51
is a hundred billion in dog years.
هو مائة بليون سنة قياساً بعمر الكلاب.
00:54
(Laughter)
(ضحك)
00:56
Which tells you something about our place in the universe.
مما يخبركم شيئا عن وضعنا في هذا الكون.
00:58
One thing you can do with a picture like this is simply admire it.
هنالك شئ يمكن أن تفعله بصورة كهذه، هو ببساطة أن تعجب بها.
01:01
It's extremely beautiful.
إنها جميلة لأبعد الحدود.
01:03
I've often wondered, what is the evolutionary pressure
لطالما تساءلت ، ما هو الضغط التطوري
01:05
that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve
الذي جعل أسلافنا في المروج يتأقلموا و يتطوروا
01:08
to really enjoy pictures of galaxies
ليصلوا إلى فكرة الإستمتاع الحقيقي بصور المجرات
01:11
when they didn't have any.
عندما لم يكن لديهم أي منها.
01:13
But we would also like to understand it.
و لكننا نريد أيضا أن نفهمها.
01:15
As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?
كعالم كون، أريد أن أسأل ، لماذا الكون هكذا؟
01:17
One big clue we have is that the universe is changing with time.
عندنا دليل كبير واحد و هو أن الكون يتغير مع الزمن.
01:21
If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,
إذا نظرتم إلى إحدى هذه المجرات و قمتم بقياس سرعتها،
01:24
it would be moving away from you.
سوف تجدون أنها تتحرك مبتعدة عنكم.
01:27
And if you look at a galaxy even farther away,
و لو نظرتم إلى مجرة أبعد،
01:29
it would be moving away faster.
سوف تجدون أنها تبتعد عنا أسرع.
01:31
So we say the universe is expanding.
لذلك نقول أن الكون يتمدد.
01:33
What that means, of course, is that, in the past,
ما يعنيه ذلك، بالتأكيد، هو أنه في الماضي،
01:35
things were closer together.
كانت الأشياء أقرب لبعضها.
01:37
In the past, the universe was more dense,
في الماضي، كان الكون أكبر كثافة،
01:39
and it was also hotter.
و كان أيضا أسخن.
01:41
If you squeeze things together, the temperature goes up.
إذا ضعطت الأشياء مع بعضها ، فإن درجة الحرارة ترتفع.
01:43
That kind of makes sense to us.
هذا الأمر منطقي بالنسبة لنا.
01:45
The thing that doesn't make sense to us as much
الأمر الغير منظقي بالنسبة لنا بنفس القدر
01:47
is that the universe, at early times, near the Big Bang,
هو أن الكون، في الأزمنة القديمة، قرب زمن الإنفجار الكبير،
01:49
was also very, very smooth.
كان أيضا متجانس، بصورة كبيرة جدا.
01:52
You might think that that's not a surprise.
قد تعتقد أن هذا الامر ليس بالمفاجأة.
01:54
The air in this room is very smooth.
الهواء في الغرفة متجانس للغاية.
01:56
You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."
قد تقول،" حسن ، ربما الأمور تجانست من تلقاء نفسها"
01:58
But the conditions near the Big Bang are very, very different
لكن الأحوال قرب الإنفجار الكبير ، مختلفة للغاية ،
02:01
than the conditions of the air in this room.
من حال الهواء في هذه العرفة.
02:04
In particular, things were a lot denser.
بالتحديد الأشياء ، كانت كثافتها أكبر بكثير.
02:06
The gravitational pull of things
سحب الجاذبية للأشياء
02:08
was a lot stronger near the Big Bang.
كان أقوى بكثير قرب الإنفجار الكبير.
02:10
What you have to think about
ما يجب أن تفكر فيه
02:12
is we have a universe with a hundred billion galaxies,
هو أننا نملك كوناً بمائة بليون مجرة،
02:14
a hundred billion stars each.
بمائة بليون نجمة لكل مجرة.
02:16
At early times, those hundred billion galaxies
في الأزمنة السحيقة، المائة بليون مجرة هذه
02:18
were squeezed into a region about this big --
كانت مضغوطة في منطقة بهذا الحجم--
02:21
literally -- at early times.
حرفيا، في الأزمنة السحيقة.
02:24
And you have to imagine doing that squeezing
و لك أن تتخيل عمل هذا الضغط
02:26
without any imperfections,
بدون أي خلل،
02:28
without any little spots
بدون أي نقاط صغيرة
02:30
where there were a few more atoms than somewhere else.
تحتوي على عدد أكبر بقليل من الذرات، أكبر من عدد الذرات الموجودة في نقطة أخرى.
02:32
Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull
لأنه لو كانت كذلك، كانت ستنهار تحت سحب الجاذبية
02:34
into a huge black hole.
داخل ثقب أسود كبير.
02:37
Keeping the universe very, very smooth at early times
الإحتفاظ بالكون في غاية التجانس في الأزمنة السحيقة
02:39
is not easy; it's a delicate arrangement.
ليس سهلا، إنه ترتيب دقيق.
02:42
It's a clue
إنه دليل
02:44
that the early universe is not chosen randomly.
على أن الكون البدائي لم يتم إختياره عشوائياً.
02:46
There is something that made it that way.
هنالك قوة جعلته بهذه الطريقة.
02:48
We would like to know what.
نريد أن نعرف ما هي هذه القوة.
02:50
So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,
جزء من فهمنا لهذا ،تم إعطاؤه لنا من لدويج بولتزمان،
02:52
an Austrian physicist in the 19th century.
عالم فيزياء نمساوي في القرن التاسع عشر.
02:55
And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.
و مساهمة بولتزمان كانت أنه ساعدنا على فهم الإنتروبيا.
02:58
You've heard of entropy.
سمعتم عن الأنتروبيا.
03:01
It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.
إنها العشوائية، الإضطراب، الفوضوية في بعض الأنظمة.
03:03
Boltzmann gave us a formula --
لقد أعطانا بولتزمان معادلة--
03:06
engraved on his tombstone now --
محفورة على شاهد قبره اليوم--
03:08
that really quantifies what entropy is.
و التي حقا تساعد في قياس كمية الأنتروبيا.
03:10
And it's basically just saying
و هي جوهريا تقول
03:12
that entropy is the number of ways
أن الأنتروبيا هي عدد الطرق
03:14
we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,
التي يمكن بها إعادة ترتيب مكونات النظام من دون ملاحظة ذلك التغيير،
03:16
so that macroscopically it looks the same.
بحيث تبدو متشابهة بوضوح للعين.
03:19
If you have the air in this room,
إذا أخذنا الهواء في هذه الغرفة،
03:21
you don't notice each individual atom.
فأنت لا تلاحظ كل ذرة مستقلة.
03:23
A low entropy configuration
تكوين إنتروبيا منخفض
03:26
is one in which there's only a few arrangements that look that way.
يكون فيه فقط عدد قليل من الترتيبات التي تبدو بهذه الطريقة.
03:28
A high entropy arrangement
ترتيب إنتروبيا مرتفع
03:30
is one that there are many arrangements that look that way.
يوجد فيه عدد كبير من الترتييات التي تبدو بهذه الطريقة.
03:32
This is a crucially important insight
هذه هي نظرة في غاية الأهمية،
03:34
because it helps us explain
لأنها تساعدنا على تفسير
03:36
the second law of thermodynamics --
القانون الثاني للدينميكا الحرارية--
03:38
the law that says that entropy increases in the universe,
القانون الذي يقول أن الإنتروبيا في تزايد في الكون،
03:40
or in some isolated bit of the universe.
أو في جزء معزول من الكون.
03:43
The reason why entropy increases
السبب الذي يجعل الإنتروبيا تتزايد
03:45
is simply because there are many more ways
لأنه ببساطة توجد طرق كثيرة
03:47
to be high entropy than to be low entropy.
لتصبح إنتروبيا مرتفعة أكثر من أن تصبح أنتروبيا منخفضة.
03:50
That's a wonderful insight,
هذه نظرة رائعة،
03:52
but it leaves something out.
لكنها تستبعد شيئا.
03:54
This insight that entropy increases, by the way,
هذه الفكرة التي تقول أن الإنتروبيا تتزايد، بالمناسبة،
03:56
is what's behind what we call the arrow of time,
هي السبب وراء ما نسمية خط الزمن،
03:58
the difference between the past and the future.
الفرق بين الماضي والمستقبل.
04:01
Every difference that there is
كل فرق موجود
04:03
between the past and the future
بين الماضي والمستقبل
04:05
is because entropy is increasing --
هو بسبب تزايد الأنتروبيا--
04:07
the fact that you can remember the past, but not the future.
حقيقة أنك تستطيع تذكر الماضي، و لكن ليس المستقبل.
04:09
The fact that you are born, and then you live, and then you die,
حقيقة أنك تولد، ثم تعيش، ثم تموت،
04:12
always in that order,
دائما بهذا الترتيب،
04:15
that's because entropy is increasing.
هذا بسبب تزايد الإنتروبيا.
04:17
Boltzmann explained that if you start with low entropy,
بولتزمان شرح أنه إذا بدأت بإنتروبيا منخفضة،
04:19
it's very natural for it to increase
فإنه من الطبيعي أن تتزايد،
04:21
because there's more ways to be high entropy.
لأنه توجد طرق أكثر لتصبح إنتروبيا مرتفعة.
04:23
What he didn't explain
ما لم يشرحه
04:26
was why the entropy was ever low in the first place.
هو لماذا كانت الإنتروبيا منخفضة أصلاً في البدء.
04:28
The fact that the entropy of the universe was low
حقيقة أن إنتروبيا الكون كانت منخفضة
04:31
was a reflection of the fact
كانت إنعكاسا لحقيقة
04:33
that the early universe was very, very smooth.
أن الكون كان في غاية التجانس.
04:35
We'd like to understand that.
نحن نريد فهم ذلك.
04:37
That's our job as cosmologists.
هذا هو عملنا كعلماء كون.
04:39
Unfortunately, it's actually not a problem
للأسف الشديد ، إنها في الواقع مسألة
04:41
that we've been giving enough attention to.
لم نعطها الكثير من الإهتمام.
04:43
It's not one of the first things people would say,
إنها ليست من الأشياء الأولى التي سيقولها الناس،
04:45
if you asked a modern cosmologist,
إذا سألت عالم كون حديث،
04:47
"What are the problems we're trying to address?"
" ما هي المشاكل التي نحاول أن نعالجها؟"
04:49
One of the people who did understand that this was a problem
أحد الأشخاص الذين فهموا هذه مشكلة
04:51
was Richard Feynman.
كان ريتشارد فاينمان.
04:53
50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.
من خمسين عاماً، أعطى سلسلة من المحاضرات المتنوعة.
04:55
He gave the popular lectures
أعطى تلك المحاضرات الشائعة
04:57
that became "The Character of Physical Law."
التي أصبحت تسمى: " طابع القانون الفيزيائي"
04:59
He gave lectures to Caltech undergrads
لقد أعطى محاضرات لطلبة كالتك الغير متخرجين
05:01
that became "The Feynman Lectures on Physics."
و أصبحت تسمى " محاضرات فاينمان في الفيزياء"
05:03
He gave lectures to Caltech graduate students
و أعطى محاضرات لطلبة كالتك المتخرجين
05:05
that became "The Feynman Lectures on Gravitation."
و أصبحت تسمى " محاضرات فاينمان في الجاذبية"
05:07
In every one of these books, every one of these sets of lectures,
في كل واحد من هذه الكتب ، و كل واحدة من هذه المحاضرات،
05:09
he emphasized this puzzle:
لقد ركز على هذا اللغز :
05:12
Why did the early universe have such a small entropy?
لماذا كان للكون إنتروبيا منخفضة بهذا الشكل ؟
05:14
So he says -- I'm not going to do the accent --
و يذهب ليقول--لن أقلد لهجته--
05:17
he says, "For some reason, the universe, at one time,
إنه يقول ،" لسبب ما ، الكون ، في لحظة ما،
05:19
had a very low entropy for its energy content,
كان له إنتروبيا منخفضة للغاية لمحتوى طاقته،
05:22
and since then the entropy has increased.
و منذ ذلك الوقت فإن الإنتروبيا في تزايد.
05:25
The arrow of time cannot be completely understood
خط الزمن لا يمكن فهمه بصورة كاملة
05:27
until the mystery of the beginnings of the history of the universe
حتي يتم فهم بدايات تاريخ الكون و غموضه
05:30
are reduced still further
بصورة أوضح و الإنتقال
05:33
from speculation to understanding."
من التخمينات إلى الفهم الحقيقي"
05:35
So that's our job.
و هذا هو عملنا.
05:37
We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,
نحن نريد أن نعرف-- هذا منذ خمسين سنه،" أنتم بكل تأكيد تفكرون،
05:39
"we've figured it out by now."
أكيد لقد حللنا اللغز منذ ذلك الوقت."
05:41
It's not true that we've figured it out by now.
و هذا ليس حقيقيا أننا حللنا اللغز الآن.
05:43
The reason the problem has gotten worse,
السبب الذي جعل المسألة تسوء ،
05:45
rather than better,
بدلاً من أن تتحسن،
05:47
is because in 1998
أنه في عام 1998
05:49
we learned something crucial about the universe that we didn't know before.
تعلمنا شيئا مصيريا عن الكون لم نكن نعرفه من قبل.
05:51
We learned that it's accelerating.
لقد تعلمنا أنه يتسارع.
05:54
The universe is not only expanding.
الكون لا يتمدد فحسب.
05:56
If you look at the galaxy, it's moving away.
إذا نظرت إلى المجرة، فإنها تتحرك مبتعدة.
05:58
If you come back a billion years later and look at it again,
إذا عدت بعد بليون سنة و نظرت مرة أخرى،
06:00
it will be moving away faster.
سوف تكون مبتعدة بصورة أكبر.
06:02
Individual galaxies are speeding away from us faster and faster
كل مجرة تتسارع مبتعدة عنا أسرع و أسرع.
06:05
so we say the universe is accelerating.
فنحن نقول الكون يتسارع.
06:08
Unlike the low entropy of the early universe,
خلافاً للإنتروبيا المنخفضة للكون في الزمن الأول،
06:10
even though we don't know the answer for this,
و بالرغم من أننا لا نملك الإجابة لهذا،
06:12
we at least have a good theory that can explain it,
على الأقل فإننا نملك نظرية جيدة تستطيع تفسير ذلك،
06:14
if that theory is right,
إذا كانت هذه النظرية صحيحة،
06:16
and that's the theory of dark energy.
و هذه هي نظرية الطاقة المظلمة.
06:18
It's just the idea that empty space itself has energy.
إنها فكرة أن ذلك الفضاء الفارغ يمتلك في نفسه طاقة.
06:20
In every little cubic centimeter of space,
في كل سنتميتر مكعب من الفضاء،
06:23
whether or not there's stuff,
بغض النظر عن وجود شئ،
06:26
whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,
بغض النظر عن وجود جسيمات، مادة،إشعاع ، أو أي شئ آخر،
06:28
there's still energy, even in the space itself.
فإنه توجد طاقة ، في الفضاء نفسه.
06:30
And this energy, according to Einstein,
و هذه الطاقة وفقاً لآينشتاين،
06:33
exerts a push on the universe.
تبذل دفعاً على الكون.
06:35
It is a perpetual impulse
إنه دفع أبدي
06:38
that pushes galaxies apart from each other.
قام بدفع المجرات بعيدا عن بعضها.
06:40
Because dark energy, unlike matter or radiation,
لأن الطاقة المظلمة، بخلاف المادة و الإشعاع،
06:42
does not dilute away as the universe expands.
لا تتخافت مع تمدد الكون.
06:45
The amount of energy in each cubic centimeter
كمية الطاقة في كل سنتميتر مكعب
06:48
remains the same,
تبقى نفسها،
06:50
even as the universe gets bigger and bigger.
حتى عندما يكبر الكون أكثر و أكثر.
06:52
This has crucial implications
هذا يترتب عليه آثار حاسمة
06:54
for what the universe is going to do in the future.
على ما سيفعله الكون في المستقبل.
06:57
For one thing, the universe will expand forever.
الشئ الأول ، أن الكون سوف يتمدد للأبد.
07:00
Back when I was your age,
عندما كنت في عمركم،
07:02
we didn't know what the universe was going to do.
لم نكن نعرف ما الذي سيفعله الكون.
07:04
Some people thought that the universe would recollapse in the future.
بعض الناس إعتقدوا أن الكون سوف يعود و ينهار في المستقبل.
07:06
Einstein was fond of this idea.
آينشتاين كان مولعاً بهذه الفكرة.
07:09
But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,
لكن إذا كان هنالك طاقة مظلمة ، وهذه الطاقة المظلمة لا تتبدد،
07:11
the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.
فإن الكون سوف يظل يتمدد لأبد الآبدين.
07:14
14 billion years in the past,
أربعة عشر بليون سنة في الماضي،
07:17
100 billion dog years,
مائة بليون سنة بعمر الكلاب،
07:19
but an infinite number of years into the future.
و لكن برقم غير محدود من السنين في المستقبل.
07:21
Meanwhile, for all intents and purposes,
في هذه الأثناء، لمقاصدنا و أغراضنا،
07:24
space looks finite to us.
فإن الفضاء يبدو محدوداً بالنسبة لنا.
07:27
Space may be finite or infinite,
الفضاء قد يكون محدوداً أو غير محدود،
07:29
but because the universe is accelerating,
و لكن لأن الكون يتسارع،
07:31
there are parts of it we cannot see
هنالك أجزاء منه لا نستطيع رؤيتها
07:33
and never will see.
و لن نراها أبداً.
07:35
There's a finite region of space that we have access to,
توجد منطقة محدودة في الفضاء نستطيع الوصول إليها،
07:37
surrounded by a horizon.
محاطة بأفق.
07:39
So even though time goes on forever,
و بالرغم من أن الزمن مستمر للأبد،
07:41
space is limited to us.
الفضاء محدود بالنسبة لنا.
07:43
Finally, empty space has a temperature.
أخيرا، الفضاء الفارغ يمتلك درجة حرارة.
07:45
In the 1970s, Stephen Hawking told us
في سبعينات القرن الماضي ، أخبرنا ستيفن هوكنج
07:48
that a black hole, even though you think it's black,
أن الثقب الأسود، حتى لو بدا لنا أسوداً،
07:50
it actually emits radiation
فإنه في الحقيقة ينبعث منه إشعاع،
07:52
when you take into account quantum mechanics.
عندما تضع في إعتبارك ميكانيكا الكم.
07:54
The curvature of space-time around the black hole
فإن منحنى الفضاء-الزمن حول الثقب الأسود
07:56
brings to life the quantum mechanical fluctuation,
يحي تردد ميكانيكا الكم،
07:59
and the black hole radiates.
و الثقب الأسود يشع.
08:02
A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons
حسابات مماثلة من هوكنج و جاري جيبونز
08:04
showed that if you have dark energy in empty space,
أظهرت ، أنه لو كان لديك طاقة مظلمة في الفضاء الفارغ،
08:07
then the whole universe radiates.
فإن الكون كله يشع.
08:10
The energy of empty space
طاقة الفضاء الفارغ
08:13
brings to life quantum fluctuations.
تحي ترددات الكم.
08:15
And so even though the universe will last forever,
و لذلك و بالرغم من أن الكون سوف يدوم للأبد،
08:17
and ordinary matter and radiation will dilute away,
والمادة والإشعاع العاديين سوف يتخافتان بعيدا،
08:19
there will always be some radiation,
سوف يكون هنالك دائما بعض الإشعاع،
08:22
some thermal fluctuations,
بعض الترددات الحرارية،
08:24
even in empty space.
حتى في الفضاء الفارغ.
08:26
So what this means
فما يعنيه ذلك
08:28
is that the universe is like a box of gas
هو أن الكون كصندوق من الغاز
08:30
that lasts forever.
يدوم للأبد.
08:32
Well what is the implication of that?
فما هي إذن الآثار المترتبة على ذلك ؟
08:34
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.
الآثار درست من قبل بولتزمان في القرن التاسع عشر.
08:36
He said, well, entropy increases
لقد قال، أن الأنتروبيا تتزايد
08:39
because there are many, many more ways
لأنه توجد طرق كثيرة أكثر بكثير
08:42
for the universe to be high entropy, rather than low entropy.
للكون ليصبح بأنتروبيا مرتفعة، من أن يصبح بأنتروبيا منخفضة.
08:44
But that's a probabilistic statement.
لكن هذه عبارة إحتمالية.
08:47
It will probably increase,
من المحتمل أن يتزايد،
08:50
and the probability is enormously huge.
و الإحتمال كبير للغاية.
08:52
It's not something you have to worry about --
هذا ليس شيئاً يجب أن تقلق بشأنه--
08:54
the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.
تجمع الهواء في هذه الغرفة في جزء صغير منها ، مما سيؤدي لإختناقنا.
08:56
It's very, very unlikely.
إنه أمر غير محتمل على أكثر الفروض.
09:00
Except if they locked the doors
فيما عدا لو قاموا بغلق الأبواب
09:02
and kept us here literally forever,
و أبقونا هنا حرفيا للأبد،
09:04
that would happen.
فإن ذلك سيحدث.
09:06
Everything that is allowed,
كل ما هو مسموح به،
09:08
every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,
كل ترتيب مسموح به من الجزيئات الموجودة في هذه الغرفة،
09:10
would eventually be obtained.
يمكن الحصول عليها في النهاية.
09:13
So Boltzmann says, look, you could start with a universe
فبولتزمان يقول، أنظروا، يمكن أن تبدأ بكون
09:15
that was in thermal equilibrium.
بإتزان حراري.
09:18
He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.
لم يكن يعرف عن الإنفجار الكبير . لم يكن يعلم عن تمدد الكون.
09:20
He thought that space and time were explained by Isaac Newton --
لقد ظن أن الفضاء والزمن تم شرحهم من قبل إسحق نيوتن--
09:23
they were absolute; they just stuck there forever.
و هما مطلقان ، و هما عالقان هنالك للأبد.
09:26
So his idea of a natural universe
لذا ففكرته عن كون طبيعي
09:28
was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --
كانت جزيئات هوائية موزعة بالتساوي في كل مكان--
09:30
the everything molecules.
الجزيئات هي كل شئ.
09:33
But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,
لكنك لو كنت بولتزمان، أنت تعرف، أنه لو انتظرت فترة كافية،
09:35
the random fluctuations of those molecules
الترددات العشوائية لهذه الجزيئات
09:38
will occasionally bring them
سوف ترتبهم من حين لآخر
09:41
into lower entropy configurations.
بصورة أنتروبيا منخفضة.
09:43
And then, of course, in the natural course of things,
و بعد ذلك ،بكل تأكيد،المسار الطبيعي للأشياء،
09:45
they will expand back.
سوف تتمدد مرة أخرى.
09:47
So it's not that entropy must always increase --
فالأمر ليس أن الأنتروبيا يجب أن تتزايد دائماً--
09:49
you can get fluctuations into lower entropy,
يمكن أن تحصل على ترددات في الإنتروبيا المنخفضة،
09:51
more organized situations.
حالات أكثر ترتيباً.
09:54
Well if that's true,
حسن، إذا كان ذلك صحيحاً،
09:56
Boltzmann then goes onto invent
بولتزمان يستمر في إبتكار
09:58
two very modern-sounding ideas --
فكرتين حين تسمعهما فهما يوحيان بالحداثة--
10:00
the multiverse and the anthropic principle.
الكون المتعدد و المبدأ الأنثروبي.
10:02
He says, the problem with thermal equilibrium
يقول ، أن المشكلة مع التوازن الحراري
10:05
is that we can't live there.
أننا لا نستطيع أن نعيش هنالك.
10:07
Remember, life itself depends on the arrow of time.
تذكروا، الحياة نفسها تعتمد على خط الزمن.
10:09
We would not be able to process information,
لم نكن لنقدر على معالجة المعلومات،
10:12
metabolize, walk and talk,
القيام بعمليات الإستقلاب، المشي و الكلام،
10:14
if we lived in thermal equilibrium.
لو كنا نعيش في توازن حراري.
10:16
So if you imagine a very, very big universe,
إذن لو تخيلتم ، كونا كبيرا للغاية،
10:18
an infinitely big universe,
كون بلا حدود،
10:20
with randomly bumping into each other particles,
بأجسام تتصادم مع بعضها عشوائياً،
10:22
there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,
سوف يكون هنالك بين الحين و الآخر ترددات صغيرة في حالات الأنتروبيا المنخفضة،
10:24
and then they relax back.
ثم سوف تتمدد مرة أخرى.
10:27
But there will also be large fluctuations.
و لكن سيوجد أيضاً ترددات كبيرة.
10:29
Occasionally, you will make a planet
بين حين و آخر ، سوف يتكون كوكب
10:31
or a star or a galaxy
أو نجم أو مجرة
10:33
or a hundred billion galaxies.
أو حتى مئات البلايين من المجرات.
10:35
So Boltzmann says,
إذن فبولتزمان يقول،
10:37
we will only live in the part of the multiverse,
نحن فقط سنسكن في جزء الأكوان المتعددة،
10:39
in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,
في الجزء الذي به هذه المجموعة الكبيرة من ترددات الأجسام الغير محدودة،
10:42
where life is possible.
حيث الحياة ممكنة.
10:45
That's the region where entropy is low.
هذه هي المنطقة التي فيها الأنتروبيا منخفضة.
10:47
Maybe our universe is just one of those things
ربما كان كوننا أحد هذه الأشياء
10:49
that happens from time to time.
التي تحدث من مرة إلى أخرى.
10:52
Now your homework assignment
و الآن واجبكم المنزلي
10:54
is to really think about this, to contemplate what it means.
هو أن تفكروا حقا في هذا ، و التأمل فيما يعنيه.
10:56
Carl Sagan once famously said
كارل ساجان قال قولته المشهورة
10:58
that "in order to make an apple pie,
"من أجل أن تصنع فطيرة تفاح،
11:00
you must first invent the universe."
يجب أن تخترع أولا الكون"
11:02
But he was not right.
لكنه لم يكن على صواب.
11:05
In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,
حسب سيناريو بولتزمان ، إذا كنت تريد عمل فطيرة تفاح،
11:07
you just wait for the random motion of atoms
تنتظر فقط الحركة العشوائية للذرات
11:10
to make you an apple pie.
لعمل فطيرة تفاح.
11:13
That will happen much more frequently
هذا سيحدث بتكرار أكبر
11:15
than the random motions of atoms
من الحركات العشوائية للذرات
11:17
making you an apple orchard
تكون لك بستان تفاح
11:19
and some sugar and an oven,
و بعض السكر و فرن،
11:21
and then making you an apple pie.
و بعد ذلك تكون لك فطيرة التفاح.
11:23
So this scenario makes predictions.
إذن هذا السيناريو يوفر تنبؤات.
11:25
And the predictions are
و هذه التنبؤات هي
11:28
that the fluctuations that make us are minimal.
أن الترددات التي تصنعنا هي في الحد الأدنى.
11:30
Even if you imagine that this room we are in now
حتى لو تخيلتم هذه الغرفة التي نحن فيها الآن
11:33
exists and is real and here we are,
موجودة و حقيقية و ها نحن ذا ،
11:36
and we have, not only our memories,
و لا نملك ذاكرتنا فقط ،
11:38
but our impression that outside there's something
و لكن إنطباعاتنا أن في الخارج يوجد شئ ما
11:40
called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,
يدعى كالتك و الولايات المتحدة الأمريكية و مجرة درب التبانة ،
11:42
it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain
إنه من الأسهل أن تتردد كل هذه الإنطباعات عشوائيا في أذهاننا
11:46
than for them actually to randomly fluctuate
من أن تتردد واقعياً
11:49
into Caltech, the United States and the galaxy.
لتصبح كالتك ، الولايات المتحدة و المجرة.
11:51
The good news is that,
الخبر السار هو
11:54
therefore, this scenario does not work; it is not right.
أن هذا السيناريو لا يعمل ، إنه غير صحيح.
11:56
This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.
هذا السيناريو يتنبأ أننا يجب أن نكون تردداً أدنى.
11:59
Even if you left our galaxy out,
حتى لو استبعدتم مجرتنا ،
12:02
you would not get a hundred billion other galaxies.
لن تحصلوا على مائة بليون مجرة أخرى.
12:04
And Feynman also understood this.
و فاينمان فهم ذلك أيضاً.
12:06
Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,
فاينمان يقول ،" من فرضية أن العالم هو تردد،
12:08
all the predictions are that
كل التنبؤات هي،
12:12
if we look at a part of the world we've never seen before,
أننا لو نظرنا إلى جزء من الكون لم نره من قبل،
12:14
we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --
نجده مضطرب ، و ليس كالجزء الذي نظرنا إليه في--
12:16
high entropy.
حالة إنتروبيا مرتفعة.
12:18
If our order were due to a fluctuation,
لو كان نظامنا ناتجاً عن تردد ،
12:20
we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.
لن نتوقع النظام في أي مكان سوي في المكان الذي لاحظناه.
12:22
We therefore conclude the universe is not a fluctuation."
لذلك نستنتج أن الكون ليس تردداً"
12:24
So that's good. The question is then what is the right answer?
حسن ذلك جيد. السؤال هو ما هي إذن الإجابة الصحيحة ؟
12:28
If the universe is not a fluctuation,
إذا كان الكون ليس تردداً،
12:31
why did the early universe have a low entropy?
لماذا كان للكون إنتروبيا منخفضة ؟
12:33
And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
و أرغب كثيراً أن أخبركم الإجابة ، لكن الزمن بدأ يداهمني.
12:36
(Laughter)
(ضحك)
12:39
Here is the universe that we tell you about,
ها هو الكون الذي نخبركم عنه ،
12:41
versus the universe that really exists.
في مقابل الكون الحقيقي الموجود.
12:43
I just showed you this picture.
لقد عرضت لكم هذه الصورة للتو.
12:45
The universe is expanding for the last 10 billion years or so.
الكون يتمدد منذ العشر بلايين سنة الماضية.
12:47
It's cooling off.
و هو يبرد.
12:49
But we now know enough about the future of the universe
و كلنا الآن نعرف ما فيه الكفاية عن مستقبل الكون
12:51
to say a lot more.
لقول أكثر من ذلك.
12:53
If the dark energy remains around,
إذا استمرت الطاقة المظلمة في التواجد،
12:55
the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.
النجوم من حولنا سوف تستخدم كل طاقتها النووية ، و سوف تتوقف عن الإحتراق.
12:57
They will fall into black holes.
سوف تتهاوي في الثقوب السوداء.
13:00
We will live in a universe
سوف نعيش في كون
13:02
with nothing in it but black holes.
لا شئ فيه سوى الثقوب السوداء.
13:04
That universe will last 10 to the 100 years --
هذا الكون سوف يعيش عشرة أس مائة سنة --
13:06
a lot longer than our little universe has lived.
أطول بكثير مما عاشه كوننا الصغير.
13:10
The future is much longer than the past.
المستقبل أطول بكثير من الماضي.
13:12
But even black holes don't last forever.
لكن حتى الثقوب السوداء لا تستمر للأبد.
13:14
They will evaporate,
سوف تتبخر،
13:16
and we will be left with nothing but empty space.
و سوف لن يبقى لنا سوى الفضاء الفارغ.
13:18
That empty space lasts essentially forever.
هذا الفضاء الفارغ سوف يدوم للأبد.
13:20
However, you notice, since empty space gives off radiation,
و لكن ، تلاحظون ، بما أن الفضاء الفارغ ينتج إشعاع ،
13:24
there's actually thermal fluctuations,
فإنه توجد ترددات حرارية ،
13:27
and it cycles around
و تدور
13:29
all the different possible combinations
حول كل الترتيبات الممكنة
13:31
of the degrees of freedom that exist in empty space.
لدرجات الحرية الموجودة في الفضاء الفارغ.
13:33
So even though the universe lasts forever,
فإذن و بالرغم من أن الكون يدوم للأبد ،
13:36
there's only a finite number of things
يوجد عدد محدود من الأشياء
13:38
that can possibly happen in the universe.
التي من الممكن أن تحدث في الكون.
13:40
They all happen over a period of time
و كلها تحدث في فترة من الزمن
13:42
equal to 10 to the 10 to the 120 years.
تساوي عشرة أس عشرة أس مائة و عشرون عاماً.
13:44
So here's two questions for you.
أوجه سؤالين لكم.
13:47
Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,
السؤال الأول :إذا كان الكون يمتد لعشرة أس عشرة أس مائة و عشرون عاماً،
13:49
why are we born
لماذا نولد
13:52
in the first 14 billion years of it,
في السنوات الأربعة عشر بليون الأولى منها،
13:54
in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?
في الشفق المريح الدافئ للإنفجار الكبير ؟
13:57
Why aren't we in empty space?
لماذ نحن لسنا في الفضاء الفارغ ؟
14:00
You might say, "Well there's nothing there to be living,"
قد تقولون ، " لأنه لا يوجد شئ حي هنالك "
14:02
but that's not right.
لكن هذا ليس صحيحاً.
14:04
You could be a random fluctuation out of the nothingness.
يمكن أن تكونوا تردداً عشوائياً من لا شئ.
14:06
Why aren't you?
لماذا لستم كذلك؟
14:08
More homework assignment for you.
المزيد من الواجبات المنزلية لكم.
14:10
So like I said, I don't actually know the answer.
إذن كما قلت ، فإني لا أملك حقيقة الإجابة.
14:13
I'm going to give you my favorite scenario.
سوف أعطيكم السيناريو المفضل بالنسبة لي.
14:15
Either it's just like that. There is no explanation.
إما أن الأمر هكذا. لا يوجد تفسير.
14:17
This is a brute fact about the universe
هذه حقيقة قاسية عن الكون.
14:20
that you should learn to accept and stop asking questions.
عليك أن تقبل بها و تتوقف عن الأسئلة.
14:22
Or maybe the Big Bang
أو ربما الإنفجار الكبير
14:26
is not the beginning of the universe.
ليس بداية الكون.
14:28
An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,
البيضة ،بيضة غير مكسورة، هو تكوين منخفض الأنتروبيا،
14:30
and yet, when we open our refrigerator,
و مع ذلك ، عندما نفتح باب الثلاجة،
14:33
we do not go, "Hah, how surprising to find
لا تقول ،" هاه، يا للمفاجأة وجدت
14:35
this low entropy configuration in our refrigerator."
تكوينا منخفض الأنتروبيا في ثلاجتنا"
14:37
That's because an egg is not a closed system;
هذا لأن البيضة ليست منظومة مغلقة ؛
14:39
it comes out of a chicken.
إنها تأتي من الدجاجة.
14:42
Maybe the universe comes out of a universal chicken.
ربما الكون يأتي من دجاجة كونية.
14:44
Maybe there is something that naturally,
ربما يوجد شيئاً طبيعياً
14:48
through the growth of the laws of physics,
عبر نمو قوانين الفيزياء،
14:50
gives rise to universe like ours
ينتج عنه كوناً مثل كوننا
14:53
in low entropy configurations.
في تكوين إنتروبيا منخفضة.
14:55
If that's true, it would happen more than once;
إذا كان ذلك صحيحاً فسوف يحدث أكثر من مرة؛
14:57
we would be part of a much bigger multiverse.
سوف نكون جزءاً من أكوان متعددة أكبر بكثير.
14:59
That's my favorite scenario.
هذا هو السيناريو المفضل بالنسبة لي.
15:02
So the organizers asked me to end with a bold speculation.
المنظمون طلبوا مني أن أنهي بتوقع جرئ.
15:04
My bold speculation
توقعي الجرئ
15:07
is that I will be absolutely vindicated by history.
هو أنني سوف أجد تبريري تماما -من قبل التاريخ.
15:09
And 50 years from now,
و خمسون سنة من الآن،
15:12
all of my current wild ideas will be accepted as truths
كل أفكاري المجنونة سوف يتم قبولها كحقائق
15:14
by the scientific and external communities.
من المجتمعين العلمي و الخارجي.
15:17
We will all believe that our little universe
سوف نؤمن جميعنا أن كوننا الصغير
15:20
is just a small part of a much larger multiverse.
هو فقط جزء صغير من أكوان متعددة أكبر.
15:22
And even better, we will understand what happened at the Big Bang
و الأفضل من ذلك ، سوف نفهم ما حدث في الإنفجار الكبير
15:25
in terms of a theory
كنظرية
15:28
that we will be able to compare to observations.
يمكن مقارنتها مع الملاحظات.
15:30
This is a prediction. I might be wrong.
هذا تنبؤ.قد أكون مخطئاً.
15:32
But we've been thinking as a human race
و لكننا ظللنا نفكر كبشرية
15:34
about what the universe was like,
عن كيف هو الكون،
15:36
why it came to be in the way it did for many, many years.
و كيف أصبح على ما هو عليه ، لسنوات طويلة جداً.
15:38
It's exciting to think we may finally know the answer someday.
إنه من المثير أن نفكر أننا ربما نتوصل أخيراً إلى الإجابة في يوم ما.
15:41
Thank you.
شكراً.
15:44
(Applause)
(تصفيق)
15:46
Translated by Lubna Elsanousi
Reviewed by Faisal Jeber

▲Back to top

About the Speaker:

Sean M. Carroll - Physicist, cosmologist
A physicist, cosmologist and gifted science communicator, Sean Carroll is asking himself -- and asking us to consider -- questions that get at the fundamental nature of the universe.

Why you should listen

Sean Carroll is a theoretical physicist at Caltech in Pasadena, California, where he researches theoretical aspects of cosmology, field theory and gravitation -- exploring the nature of fundamental physics by studying the structure and evolution of the universe.

His book on cosmology and the arrow of time, From Eternity to Here: The Quest for the Ultimate Theory of Time, was published in 2010. He keeps a regular blog at Cosmic Variance.

More profile about the speaker
Sean M. Carroll | Speaker | TED.com