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TEDxCaltech

Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse

ショーン・キャロル:遥かなる時間と多元宇宙の可能性

January 14, 2011

宇宙学者のショーン・キャロルがTEDxCaltechにおいて、時間と宇宙の本質を愉快にかつ刺激的に紹介し、一見簡単そうにも見える問題「なぜ時間が存在するのか?」に挑みます。その可能な答えは、宇宙の本質および宇宙における私たちの立場に関する驚くべき見解を示唆します。

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. Full bio

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Double-click the English subtitles below to play the video.
The universe
宇宙は
00:15
is really big.
実に広大です
00:17
We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.
私たちは銀河の1つ 天の川銀河にいます
00:19
There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.
天の川銀河には約1千億の星があります
00:22
And if you take a camera
カメラを空のどこかに向けて
00:25
and you point it at a random part of the sky,
シャッターを
00:27
and you just keep the shutter open,
開けたままにしておくだけで
00:29
as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,
カメラがハッブル宇宙望遠鏡に繋がっていればですが
00:31
it will see something like this.
このようなものが見えます
00:34
Every one of these little blobs
これらの小さな塊のそれぞれが
00:36
is a galaxy roughly the size of our Milky Way --
私たちの銀河系程の大きさの銀河で
00:39
a hundred billion stars in each of those blobs.
1つの塊ごとに1千億の星があります
00:41
There are approximately a hundred billion galaxies
観測できる限りの宇宙には
00:44
in the observable universe.
大体1千億の銀河があります
00:47
100 billion is the only number you need to know.
覚える数字は「1千億」だけです
00:49
The age of the universe, between now and the Big Bang,
ビッグバンから現在の宇宙の年齢は
00:51
is a hundred billion in dog years.
犬年齢で言う1千億年です
00:54
(Laughter)
(笑)
00:56
Which tells you something about our place in the universe.
宇宙での人間の身分が分かります
00:58
One thing you can do with a picture like this is simply admire it.
このような非常に美しい写真は
01:01
It's extremely beautiful.
見とれるだけでもかまいません
01:03
I've often wondered, what is the evolutionary pressure
銀河の写真などなかった頃に これを本当に楽しめるまで
01:05
that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve
アフリカ南部の草原にいた私たちの祖先を順応させ
01:08
to really enjoy pictures of galaxies
進化させた進化の要因は
01:11
when they didn't have any.
何だろうとよく考えます
01:13
But we would also like to understand it.
でも同時に理解もしたいのです
01:15
As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?
宇宙学者として「なぜ宇宙はこうなのだ?」と聞きたいのです
01:17
One big clue we have is that the universe is changing with time.
大きなヒントの1つは宇宙が時とともに変化していることです
01:21
If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,
銀河の1つをとってその速度を測ると
01:24
it would be moving away from you.
私たちから遠ざかっています
01:27
And if you look at a galaxy even farther away,
さらに遠い銀河を見ると
01:29
it would be moving away faster.
もっと速く遠ざかっています
01:31
So we say the universe is expanding.
宇宙は膨張しているということです
01:33
What that means, of course, is that, in the past,
つまり 過去の銀河はお互い
01:35
things were closer together.
もっと近かったということです
01:37
In the past, the universe was more dense,
昔の宇宙は今より密度が高く
01:39
and it was also hotter.
温度も高かったのです
01:41
If you squeeze things together, the temperature goes up.
物を圧縮すると温度が上がります
01:43
That kind of makes sense to us.
これはそれなりに理解できます
01:45
The thing that doesn't make sense to us as much
あまり理解できないのは
01:47
is that the universe, at early times, near the Big Bang,
初期のビッグバンに近い頃の宇宙が
01:49
was also very, very smooth.
非常に均一的だったことです
01:52
You might think that that's not a surprise.
驚くことでないと思うかもしれません
01:54
The air in this room is very smooth.
この会場の空気はとても均一的です
01:56
You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."
「物は自然に均一化するのでは」と言うかもしれません
01:58
But the conditions near the Big Bang are very, very different
でもビッグバンの頃の状態はこの会場の空気の状態とは
02:01
than the conditions of the air in this room.
非常に異なっていました
02:04
In particular, things were a lot denser.
特に物体の密度はもっと高く
02:06
The gravitational pull of things
重力が物体を引きつける働きは
02:08
was a lot stronger near the Big Bang.
ビッグバン直前はもっと強力でした
02:10
What you have to think about
考えてみてください
02:12
is we have a universe with a hundred billion galaxies,
宇宙には1千億の銀河があり
02:14
a hundred billion stars each.
それぞれ1千億の星があるのです
02:16
At early times, those hundred billion galaxies
その1千億の銀河が最初の頃は
02:18
were squeezed into a region about this big --
このくらいの大きさに圧縮されていたのです
02:21
literally -- at early times.
実際初期にはこの大きさでした
02:24
And you have to imagine doing that squeezing
その圧縮をどう行うか考えてみると
02:26
without any imperfections,
完璧でなくてはならず
02:28
without any little spots
ほんの少しでも原子の分布が
02:30
where there were a few more atoms than somewhere else.
不均等な場所があるとダメです
02:32
Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull
あれば重力に引き込まれ 巨大なブラックホールと
02:34
into a huge black hole.
なっていたはずだからです
02:37
Keeping the universe very, very smooth at early times
初期の宇宙をしっかり均等に保つのは簡単ではありません
02:39
is not easy; it's a delicate arrangement.
繊細な調節が必要です
02:42
It's a clue
これは初期の宇宙が無作為に
02:44
that the early universe is not chosen randomly.
選択されたのでないことを示唆します
02:46
There is something that made it that way.
何かがそうさせたのです
02:48
We would like to know what.
それが何か知りたいのです
02:50
So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,
これに対する理解の一部はオーストリアの物理学者
02:52
an Austrian physicist in the 19th century.
ルートヴィッヒ・ボルツマンが19世紀に提示しました
02:55
And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.
そしてエントロピーの理解を深めてくれました
02:58
You've heard of entropy.
エントロピーは聞いたことがありますね
03:01
It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.
ある体系における不確定さ 乱雑さ 無秩序さです
03:03
Boltzmann gave us a formula --
ボルツマンは方程式を作り―
03:06
engraved on his tombstone now --
彼の墓石に刻まれていますが―
03:08
that really quantifies what entropy is.
エントロピーを見事に数量化しました
03:10
And it's basically just saying
基本的にはエントロピーとは
03:12
that entropy is the number of ways
ある体系の構成物質を
03:14
we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,
マクロ的には同じに見える状態で幾通り
03:16
so that macroscopically it looks the same.
並び替えられるかです
03:19
If you have the air in this room,
この会場には空気がありますが
03:21
you don't notice each individual atom.
私たちに個々の原子は見分けられません
03:23
A low entropy configuration
低エントロピーな構造は
03:26
is one in which there's only a few arrangements that look that way.
外見がそう見える並べ方が少ないもので
03:28
A high entropy arrangement
高エントロピーの構造は
03:30
is one that there are many arrangements that look that way.
外見がそう見える並べ方が多いものです
03:32
This is a crucially important insight
これは非常に重要な見識です
03:34
because it helps us explain
熱力学第二法則の
03:36
the second law of thermodynamics --
説明に役立つからです
03:38
the law that says that entropy increases in the universe,
この法則によると 宇宙のエントロピーは増加します
03:40
or in some isolated bit of the universe.
隔離された宇宙の片隅もそうです
03:43
The reason why entropy increases
なぜ増加するかと言うと
03:45
is simply because there are many more ways
単純に 低エントロピーより高エントロピーとなる
03:47
to be high entropy than to be low entropy.
状態の方が多いからです
03:50
That's a wonderful insight,
これは素晴らしい見識ですが
03:52
but it leaves something out.
欠けているものがあります
03:54
This insight that entropy increases, by the way,
エントロピーが増加する見識は
03:56
is what's behind what we call the arrow of time,
いわゆる「時間の矢」の背景にあるものです
03:58
the difference between the past and the future.
過去と未来の違いです
04:01
Every difference that there is
過去と未来の間にある
04:03
between the past and the future
違いのすべては
04:05
is because entropy is increasing --
エントロピーの増加のため起こります
04:07
the fact that you can remember the past, but not the future.
過去を思い出せても未来は思い出せないという事実
04:09
The fact that you are born, and then you live, and then you die,
人は生まれ 生き 死ぬという事実
04:12
always in that order,
常にこの順番であること これらは
04:15
that's because entropy is increasing.
エントロピーが増加しているからです
04:17
Boltzmann explained that if you start with low entropy,
ボルツマンはエントロピーが低いものが
04:19
it's very natural for it to increase
高くなるのは全く自然だと説明しました
04:21
because there's more ways to be high entropy.
高エントロピーの形の方が多いからです
04:23
What he didn't explain
でも説明されなかったのは
04:26
was why the entropy was ever low in the first place.
エントロピーがなぜ最初の時点で低いのかということです
04:28
The fact that the entropy of the universe was low
宇宙のエントロピーが低かったのは
04:31
was a reflection of the fact
初期の宇宙が非常に
04:33
that the early universe was very, very smooth.
均一的だった事実を反映するものです
04:35
We'd like to understand that.
これを理解したいのです
04:37
That's our job as cosmologists.
それが宇宙学者の使命です
04:39
Unfortunately, it's actually not a problem
残念なことに この課題は実際
04:41
that we've been giving enough attention to.
十分に検討されているものでありません
04:43
It's not one of the first things people would say,
「取り組んでいる課題は何ですか?」と
04:45
if you asked a modern cosmologist,
近代の宇宙学者に聞いても
04:47
"What are the problems we're trying to address?"
最初に挙げられたりしません
04:49
One of the people who did understand that this was a problem
これが課題であると理解した1人は
04:51
was Richard Feynman.
リチャード・ファインマンでした
04:53
50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.
50年前に様々な講座を教え
04:55
He gave the popular lectures
のちに「物理法則の特性」として
04:57
that became "The Character of Physical Law."
出版された人気の講義も教えました
04:59
He gave lectures to Caltech undergrads
Caltechの学部生向けの講義が
05:01
that became "The Feynman Lectures on Physics."
「ファインマン物理学」となったり
05:03
He gave lectures to Caltech graduate students
Caltechの院生向けの講義が
05:05
that became "The Feynman Lectures on Gravitation."
「ファインマン重力学」となりました
05:07
In every one of these books, every one of these sets of lectures,
彼はこれら全部の本と講義で
05:09
he emphasized this puzzle:
次の疑問を強調しました:
05:12
Why did the early universe have such a small entropy?
初期の宇宙のエントロピーがこれほど小さかったのはなぜだ?
05:14
So he says -- I'm not going to do the accent --
口真似はしませんが こう言いました
05:17
he says, "For some reason, the universe, at one time,
「なぜか宇宙のエントロピーは一時期
05:19
had a very low entropy for its energy content,
そのエネルギー量に対して非常に低かったのだが
05:22
and since then the entropy has increased.
その後高くなったのである
05:25
The arrow of time cannot be completely understood
宇宙の歴史の始まりの謎がさらに解かれて
05:27
until the mystery of the beginnings of the history of the universe
臆測から理解となるまで
05:30
are reduced still further
この時間の方向性を完全に
05:33
from speculation to understanding."
理解することはできない」
05:35
So that's our job.
ですからこれが私たちの使命です
05:37
We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,
50年前の話ですから「さすがに
05:39
"we've figured it out by now."
もう解明しただろう」と思うでしょう
05:41
It's not true that we've figured it out by now.
でも解明していません
05:43
The reason the problem has gotten worse,
この課題は解明に近づく代わりに
05:45
rather than better,
遠ざかりました
05:47
is because in 1998
宇宙について知られていなかった
05:49
we learned something crucial about the universe that we didn't know before.
重要なことが1998年に明らかになったからです
05:51
We learned that it's accelerating.
宇宙は加速していたのです
05:54
The universe is not only expanding.
膨張だけではありませんでした
05:56
If you look at the galaxy, it's moving away.
銀河を見ると遠ざかっています
05:58
If you come back a billion years later and look at it again,
でも10億年後に再び見たら
06:00
it will be moving away faster.
もっと速く遠ざかっているのです
06:02
Individual galaxies are speeding away from us faster and faster
個々の銀河は加速して私たちから遠ざかっています
06:05
so we say the universe is accelerating.
宇宙は加速しているわけです
06:08
Unlike the low entropy of the early universe,
初期の宇宙の低エントロピーと違い
06:10
even though we don't know the answer for this,
解明はしていなくても この件には
06:12
we at least have a good theory that can explain it,
少なくとも優れた学説があり
06:14
if that theory is right,
その説が正しければ説明もつきます
06:16
and that's the theory of dark energy.
これはダークエネルギーの学説で
06:18
It's just the idea that empty space itself has energy.
何もない空間そのものにエネルギーがあるという説です
06:20
In every little cubic centimeter of space,
空間の隅々まで
06:23
whether or not there's stuff,
物質があってもなくても
06:26
whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,
粒子 物質 放射物などの有無に限らず
06:28
there's still energy, even in the space itself.
空間そのものにエネルギーがあるということです
06:30
And this energy, according to Einstein,
アインシュタインによると
06:33
exerts a push on the universe.
このエネルギーが宇宙を押しているとのことです
06:35
It is a perpetual impulse
銀河を押し離す
06:38
that pushes galaxies apart from each other.
果てしない力積なのです
06:40
Because dark energy, unlike matter or radiation,
これはダークエネルギーは物質や放射物と違い
06:42
does not dilute away as the universe expands.
宇宙が膨張しても密度が下がらないからです
06:45
The amount of energy in each cubic centimeter
たとえ宇宙がどんどん広くなっても
06:48
remains the same,
1立方センチの空間にあるエネルギー量は
06:50
even as the universe gets bigger and bigger.
変わらないのです
06:52
This has crucial implications
これは今後宇宙がどうなるかに対して
06:54
for what the universe is going to do in the future.
重要な意味合いを持ちます
06:57
For one thing, the universe will expand forever.
まず 宇宙は永遠に膨張します
07:00
Back when I was your age,
私がみなさんの年齢だった頃は
07:02
we didn't know what the universe was going to do.
宇宙がどうなるのか分かっておらず
07:04
Some people thought that the universe would recollapse in the future.
未来には再収縮すると思う人もいました
07:06
Einstein was fond of this idea.
アインシュタインはこの考えが好きでした
07:09
But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,
でも尽きることのないダークエネルギーがあるのなら
07:11
the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.
宇宙はただ永遠に膨張し続けます
07:14
14 billion years in the past,
過去は140億年
07:17
100 billion dog years,
犬年齢でも1千億年
07:19
but an infinite number of years into the future.
でも未来の年数は無限なのです
07:21
Meanwhile, for all intents and purposes,
一方 私たちからはどうしても
07:24
space looks finite to us.
宇宙には限りがあるように見えます
07:27
Space may be finite or infinite,
有限かも無限かもしれませんが
07:29
but because the universe is accelerating,
宇宙は加速しているので
07:31
there are parts of it we cannot see
今までもこれからも私たちが
07:33
and never will see.
目にすることのない部分があります
07:35
There's a finite region of space that we have access to,
宇宙で手が届くのは地平線に囲まれた
07:37
surrounded by a horizon.
限られた領域だけだからです
07:39
So even though time goes on forever,
ですから時間が永遠でも
07:41
space is limited to us.
私たちの宇宙は限られています
07:43
Finally, empty space has a temperature.
最後に 何もない空間にも温度があります
07:45
In the 1970s, Stephen Hawking told us
70年代にスティーブン・ホーキングが
07:48
that a black hole, even though you think it's black,
ブラックホールは暗黒に見えても
07:50
it actually emits radiation
量子力学を考慮すると
07:52
when you take into account quantum mechanics.
放射線を放出していると言いました
07:54
The curvature of space-time around the black hole
ブラックホール周辺の時空の歪みが
07:56
brings to life the quantum mechanical fluctuation,
量子力学的な揺らぎを生み出し
07:59
and the black hole radiates.
放射線が放出されるのです
08:02
A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons
ホーキングとゲリー・ギボンスの非常に似た計算によると
08:04
showed that if you have dark energy in empty space,
ダークエネルギーが何もない空間にあると
08:07
then the whole universe radiates.
宇宙全体が放射線を発するとのことです
08:10
The energy of empty space
何もない空間のエネルギーが
08:13
brings to life quantum fluctuations.
量子的揺らぎを引き起こすのです
08:15
And so even though the universe will last forever,
つまり宇宙が永遠に続いて
08:17
and ordinary matter and radiation will dilute away,
平凡な物質と放射線の密度が下がっても
08:19
there will always be some radiation,
一定の放射物や熱揺動は
08:22
some thermal fluctuations,
何もない空間にでも
08:24
even in empty space.
存在し続けるのです
08:26
So what this means
つまり宇宙は
08:28
is that the universe is like a box of gas
永遠に無くならない気体が入った
08:30
that lasts forever.
箱のようなものだということです
08:32
Well what is the implication of that?
だとしたらどうなるのか?
08:34
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.
これついてはボルツマンが19世紀に研究しています
08:36
He said, well, entropy increases
彼は「低エントロピーより高エントロピーの方が
08:39
because there are many, many more ways
多くのバリエーションがあるから
08:42
for the universe to be high entropy, rather than low entropy.
宇宙のエントロピーは増加する」と言いました
08:44
But that's a probabilistic statement.
でもこれは確率的な話です
08:47
It will probably increase,
たぶん増加するだろうし
08:50
and the probability is enormously huge.
その確率は非常に高いので
08:52
It's not something you have to worry about --
心配することではありません
08:54
the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.
会場の空気が1カ所に集まって私たちを窒息させるようなことは
08:56
It's very, very unlikely.
まずあり得ないことです
09:00
Except if they locked the doors
ただドアが閉鎖され
09:02
and kept us here literally forever,
永遠に出られないとしたら
09:04
that would happen.
いずれ起こることです
09:06
Everything that is allowed,
起こり得ることすべて
09:08
every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,
会場内の分子の構造で可能なものすべてが
09:10
would eventually be obtained.
最終的には起こるのです
09:13
So Boltzmann says, look, you could start with a universe
そこでボルツマンは「熱平衡である宇宙から始まったと
09:15
that was in thermal equilibrium.
することもできる」と言いました
09:18
He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.
彼はビッグバンや宇宙の膨張について知りませんでした
09:20
He thought that space and time were explained by Isaac Newton --
空間と時間は ニュートンが説明した通り
09:23
they were absolute; they just stuck there forever.
不変で永遠だと思っていました
09:26
So his idea of a natural universe
ですから彼は自然界では
09:28
was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --
空気の分子があらゆる場所に均等に
09:30
the everything molecules.
広がっているのだと思っていました
09:33
But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,
でもボルツマンの見解では 待っていれば
09:35
the random fluctuations of those molecules
いずれこれらの分子のランダムな揺動が
09:38
will occasionally bring them
低エントロピーな状態を
09:41
into lower entropy configurations.
時々作ると分かっています
09:43
And then, of course, in the natural course of things,
もちろんその後自然に
09:45
they will expand back.
元通り広がります エントロピーが
09:47
So it's not that entropy must always increase --
常に増加する必要はなく
09:49
you can get fluctuations into lower entropy,
揺動により低エントロピーなもっと秩序ある状態に
09:51
more organized situations.
なることもあるのです
09:54
Well if that's true,
それが本当ならどうなるだろうと
09:56
Boltzmann then goes onto invent
ボルツマンは非常に近代的な
09:58
two very modern-sounding ideas --
2つのアイデアを生み出しました
10:00
the multiverse and the anthropic principle.
多元宇宙論と人間原理です
10:02
He says, the problem with thermal equilibrium
熱平衡で問題なのは この状態で
10:05
is that we can't live there.
人間は生きていけないことです
10:07
Remember, life itself depends on the arrow of time.
生命そのものが「時間の矢」に依存しているからです
10:09
We would not be able to process information,
情報を処理することも
10:12
metabolize, walk and talk,
代謝や歩いたりしゃべったりも
10:14
if we lived in thermal equilibrium.
熱平衡にいたら不可能です
10:16
So if you imagine a very, very big universe,
もし非常に広大な宇宙があり
10:18
an infinitely big universe,
その無限に広がる宇宙で粒子が
10:20
with randomly bumping into each other particles,
ランダムにぶつかり合っているなら
10:22
there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,
低エントロピー状態への小さな揺動と復元は
10:24
and then they relax back.
時々起こります
10:27
But there will also be large fluctuations.
でも大きな揺動もあります
10:29
Occasionally, you will make a planet
まれに惑星を作ったり
10:31
or a star or a galaxy
恒星や銀河や
10:33
or a hundred billion galaxies.
1千億の銀河を作ったりします
10:35
So Boltzmann says,
そこでボルツマンは
10:37
we will only live in the part of the multiverse,
我々は多元宇宙の一部で生きているのだと言いました
10:39
in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,
揺動する粒子がある非常に広い領域の中で
10:42
where life is possible.
生命が存在できる部分 つまり
10:45
That's the region where entropy is low.
エントロピーが低い領域です
10:47
Maybe our universe is just one of those things
私たちの宇宙は たまに起こる現象の
10:49
that happens from time to time.
1つなのかもしれません
10:52
Now your homework assignment
ここで皆さんへの宿題は
10:54
is to really think about this, to contemplate what it means.
これが何を意味するか熟考することです
10:56
Carl Sagan once famously said
カール・セーガンが
10:58
that "in order to make an apple pie,
「アップルパイを作るには
11:00
you must first invent the universe."
まず宇宙の創造が必要だ」と言ったのは有名です
11:02
But he was not right.
でもそれは違います
11:05
In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,
ボルツマンの説だと アップルパイを作りたければ
11:07
you just wait for the random motion of atoms
原子のランダムな動きがアップルパイを作るのを
11:10
to make you an apple pie.
待てばいいだけとなります
11:13
That will happen much more frequently
こうなる確率の方が
11:15
than the random motions of atoms
原子がランダムに動いて
11:17
making you an apple orchard
りんご林を作り
11:19
and some sugar and an oven,
砂糖やオーブンを作って
11:21
and then making you an apple pie.
アップルパイを作るより高いのです
11:23
So this scenario makes predictions.
ですからこの見方から予測ができます
11:25
And the predictions are
その予測はと言うと
11:28
that the fluctuations that make us are minimal.
私たちは最小の揺動によってを創られたということです
11:30
Even if you imagine that this room we are in now
たとえ皆さんがこの会場は本当に存在し
11:33
exists and is real and here we are,
自分たちも存在すると思っていて
11:36
and we have, not only our memories,
外にはCaltechがあり米国があり
11:38
but our impression that outside there's something
天の川銀河というものがあるという
11:40
called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,
記憶のみならず印象を持っていても
11:42
it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain
これらのイメージがランダムに皆さんの脳で起こる方が
11:46
than for them actually to randomly fluctuate
原子がランダムに揺動して
11:49
into Caltech, the United States and the galaxy.
Caltechや米国や銀河系を作るより簡単なのです
11:51
The good news is that,
つまりありがたいことに
11:54
therefore, this scenario does not work; it is not right.
この理論はおかしいわけです 正しくないのです
11:56
This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.
この説によると私たちは最小の揺動でなくてはならないのです
11:59
Even if you left our galaxy out,
私たちの銀河系が例外だったとしても
12:02
you would not get a hundred billion other galaxies.
1千億の他の銀河はあり得ないのです
12:04
And Feynman also understood this.
ファインマンもこれを理解していました
12:06
Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,
彼は言いました 「世界は揺動によるものだという仮説を立てて
12:08
all the predictions are that
得られる予測によれば
12:12
if we look at a part of the world we've never seen before,
世界の未知の部分に目を向けたら
12:14
we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --
そこに見えるものとは違う
12:16
high entropy.
高エントロピーな混沌状態があるはずだ」
12:18
If our order were due to a fluctuation,
「我々の秩序が揺動によるものなら
12:20
we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.
既に見られる以外の秩序は想定できない
12:22
We therefore conclude the universe is not a fluctuation."
よって 宇宙は揺動によるものではないと結論できる」
12:24
So that's good. The question is then what is the right answer?
それは分かりました では正しい答えは何なのか?
12:28
If the universe is not a fluctuation,
宇宙が揺動によるものでないなら
12:31
why did the early universe have a low entropy?
宇宙の初期はなぜ低エントロピーだったのか?
12:33
And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
お答えしたいのですが時間がありません
12:36
(Laughter)
(笑)
12:39
Here is the universe that we tell you about,
説明されている宇宙に対し
12:41
versus the universe that really exists.
実際に存在する宇宙はこうです
12:43
I just showed you this picture.
この図は見せましたね
12:45
The universe is expanding for the last 10 billion years or so.
100億年間 宇宙は膨張してきて
12:47
It's cooling off.
冷却しつつあります
12:49
But we now know enough about the future of the universe
でも宇宙の未来について分かってきて
12:51
to say a lot more.
もっと説明できます
12:53
If the dark energy remains around,
ダークエネルギーが存続すれば
12:55
the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.
恒星は核エネルギーを使い尽くして燃焼を止め
12:57
They will fall into black holes.
ブラックホールに呑み込まれます
13:00
We will live in a universe
ブラックホール以外何もない
13:02
with nothing in it but black holes.
そんな宇宙に住むことになります
13:04
That universe will last 10 to the 100 years --
この宇宙は10の100乗年間続きます
13:06
a lot longer than our little universe has lived.
今までの歴史よりずっと長く続きます
13:10
The future is much longer than the past.
未来は過去よりもっと長いのです
13:12
But even black holes don't last forever.
でもブラックホールも永遠でなく
13:14
They will evaporate,
蒸発して
13:16
and we will be left with nothing but empty space.
何もない空間だけが残ります
13:18
That empty space lasts essentially forever.
この何もない空間は基本的に永遠に続きます
13:20
However, you notice, since empty space gives off radiation,
でもお気づきのように何もない空間は放射物を発し
13:24
there's actually thermal fluctuations,
実際に熱揺動があります
13:27
and it cycles around
そして何もない空間の
13:29
all the different possible combinations
自由度内で可能な
13:31
of the degrees of freedom that exist in empty space.
全ての組み合わせを繰り返すのです
13:33
So even though the universe lasts forever,
つまり永遠であっても
13:36
there's only a finite number of things
宇宙で起こりうることの
13:38
that can possibly happen in the universe.
数は限られているわけです
13:40
They all happen over a period of time
10の10乗の120乗年の間に
13:42
equal to 10 to the 10 to the 120 years.
すべてのことが起こります
13:44
So here's two questions for you.
そこで2つ問題です
13:47
Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,
問1:宇宙が10の10乗の120乗年続くのなら
13:49
why are we born
なぜ私たちは最初の140億年の
13:52
in the first 14 billion years of it,
ビッグバンの残光のある
13:54
in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?
暖かい快適な環境に生まれたのか?
13:57
Why aren't we in empty space?
なぜ何もない空間にいないのか?
14:00
You might say, "Well there's nothing there to be living,"
「生命があり得ないから」と
14:02
but that's not right.
言うかもしれませんが違います
14:04
You could be a random fluctuation out of the nothingness.
無から生まれた揺動であり得るのに
14:06
Why aren't you?
皆さんがそうでないのはなぜ?
14:08
More homework assignment for you.
これも宿題です
14:10
So like I said, I don't actually know the answer.
ですから私にも答えは分かりません
14:13
I'm going to give you my favorite scenario.
私の気に入っている仮説を挙げます
14:15
Either it's just like that. There is no explanation.
「これはただこういうもので 説明はできない
14:17
This is a brute fact about the universe
これは宇宙の単なる真実だから
14:20
that you should learn to accept and stop asking questions.
ただ受け入れて疑問を持つのはやめるべき」
14:22
Or maybe the Big Bang
または 「ビッグバンは
14:26
is not the beginning of the universe.
宇宙の始まりではないかも」です
14:28
An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,
割れてない卵は低エントロピーな構造です
14:30
and yet, when we open our refrigerator,
でも冷蔵庫を開けて
14:33
we do not go, "Hah, how surprising to find
「こんな低エントロピーなものが
14:35
this low entropy configuration in our refrigerator."
冷蔵庫にあるなんて!」とは言いません
14:37
That's because an egg is not a closed system;
これは卵が閉鎖系でないからです
14:39
it comes out of a chicken.
ニワトリが卵を産むからです
14:42
Maybe the universe comes out of a universal chicken.
宇宙も宇宙版のニワトリから生まれるのかもしれません
14:44
Maybe there is something that naturally,
私たちの宇宙を
14:48
through the growth of the laws of physics,
低エントロピーな形で産むような
14:50
gives rise to universe like ours
物理の法則に則った
14:53
in low entropy configurations.
自然な何かがあるのかもしれません
14:55
If that's true, it would happen more than once;
もしそうなら何回も起こっている筈で
14:57
we would be part of a much bigger multiverse.
私たちはもっと大きな多元宇宙の一部なわけです
14:59
That's my favorite scenario.
これが私の好きな説です
15:02
So the organizers asked me to end with a bold speculation.
主催者に大胆な推測で締めくくるよう言われましたが
15:04
My bold speculation
私の大胆な推測は
15:07
is that I will be absolutely vindicated by history.
「歴史が私の仮説を完全に立証するだろう」です
15:09
And 50 years from now,
そして50年後には
15:12
all of my current wild ideas will be accepted as truths
私の現在の突飛なアイデアが事実として
15:14
by the scientific and external communities.
科学やその他の分野で認められているということです
15:17
We will all believe that our little universe
人々は私たちの小さな宇宙は
15:20
is just a small part of a much larger multiverse.
より大きな多元宇宙のほんの一部だと認めるでしょう
15:22
And even better, we will understand what happened at the Big Bang
さらにはビッグバンで何が起こったか
15:25
in terms of a theory
理論として理解し 観察との比較が
15:28
that we will be able to compare to observations.
できるようになるでしょう
15:30
This is a prediction. I might be wrong.
これは予測で間違っているかもしれません
15:32
But we've been thinking as a human race
でも私たちは人類として
15:34
about what the universe was like,
宇宙がどんなものか
15:36
why it came to be in the way it did for many, many years.
どうしてこうなったのか 長い間考えてきました
15:38
It's exciting to think we may finally know the answer someday.
いつか答えが分かるかもしれないと思うとワクワクします
15:41
Thank you.
ありがとう
15:44
(Applause)
(拍手)
15:46
Translator:Sawa Horibe
Reviewer:Shuichi Sakai

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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.

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