15:55
TEDxCaltech

Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse

Sean Carroll: Thời gian xa xôi và dấu vết của đa vũ trụ

Filmed:

Tại TEDxCaltech, nhà vũ trụ học Sean Carroll tấn công một câu hỏi có vẻ đơn giản "Tại sao thời gian lại tồn tại?" bằng chuyến du hành đầy thú vị và gợi nhiều suy nghĩ về bản chất của thời gian và vũ trụ. Những câu trả lời tiềm tàng chỉ ra một tầm nhìn đáng ngạc nhiên về bản chất của vũ trụ và vị trí của chúng ta trong đó.

- 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
Vũ trụ
00:15
is really big.
thật sự rất lớn.
00:17
We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.
Chúng ra sống trong một thiên hà có tên gọi là Ngân Hà.
00:19
There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.
Có khoảng một trăm tỷ ngôi sao trong Ngân Hà.
00:22
And if you take a camera
Và nếu bạn cầm một chiếc máy ảnh
00:25
and you point it at a random part of the sky,
hướng nó ra một phần bất kỳ của bầu trời
00:27
and you just keep the shutter open,
và giữ cửa chớp mở
00:29
as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,
chừng nào máy ảnh của bạn còn được gắn với Kính Thiên Văn Vũ Trụ Hubble
00:31
it will see something like this.
nó sẽ cho thấy thứ như thế này.
00:34
Every one of these little blobs
Mỗi một đốm màu nho nhỏ ở đây
00:36
is a galaxy roughly the size of our Milky Way --
là một thiên hà xấp xỉ cỡ Ngân Hà của chúng ta -
00:39
a hundred billion stars in each of those blobs.
nghĩa là một trăm tỷ ngôi sao nằm trong mỗi đốm màu đó.
00:41
There are approximately a hundred billion galaxies
Có tới khoảng một trăm tỷ thiên hà
00:44
in the observable universe.
trong vũ trụ biểu kiến.
00:47
100 billion is the only number you need to know.
100 tỷ là con số duy nhất bạn cần biết.
00:49
The age of the universe, between now and the Big Bang,
Tuổi của vũ trụ, tính từ Vụ Nổ Lớn cho tới nay,
00:51
is a hundred billion in dog years.
là một trăm tỷ năm xét theo tuổi chó.
00:54
(Laughter)
(Cười)
00:56
Which tells you something about our place in the universe.
Điều đó sẽ cho bạn biết về vị trí của chúng ta trong vũ trụ.
00:58
One thing you can do with a picture like this is simply admire it.
Việc bạn có thể làm với bức tranh cỡ này đơn giản là chiêm ngưỡng nó.
01:01
It's extremely beautiful.
Đẹp tuyệt vời.
01:03
I've often wondered, what is the evolutionary pressure
Tôi thường tự hỏi: áp lực tiến hóa là cái gì
01:05
that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve
đã khiến tổ tiên của chúng ta ở vùng Veldt - cái nôi của loài người - thích nghi và tiến hóa
01:08
to really enjoy pictures of galaxies
đến độ có thể thật sự thưởng thức bức hình về các thiên hà
01:11
when they didn't have any.
khi mà họ chẳng có gì cả.
01:13
But we would also like to understand it.
Nhưng chúng ta cũng muốn hiểu điều đó.
01:15
As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?
Với vai trò nhà vũ trụ học, tôi muốn hỏi: tại sao sao vũ trụ lại như thế này?
01:17
One big clue we have is that the universe is changing with time.
Một manh mối quan trọng chúng ta có, đó là vũ trụ biến đổi theo thời gian.
01:21
If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,
Nếu bạn nhìn một trong số các thiên hà này và đo vận tốc của nó,
01:24
it would be moving away from you.
bạn sẽ thấy nó đang di chuyển xa khỏi bạn.
01:27
And if you look at a galaxy even farther away,
Và nếu bạn nhìn một thiên hà ở xa hơn,
01:29
it would be moving away faster.
bạn sẽ thấy nó đang di chuyển nhanh hơn.
01:31
So we say the universe is expanding.
Vì vậy chúng ta nói vũ trụ đang phình ra.
01:33
What that means, of course, is that, in the past,
Dĩ nhiên, điều đó có nghĩa là trong quá khứ,
01:35
things were closer together.
mọi thứ gần nhau hơn.
01:37
In the past, the universe was more dense,
Trong quá khứ, vũ trụ đông đúc hơn,
01:39
and it was also hotter.
và cũng nóng hơn.
01:41
If you squeeze things together, the temperature goes up.
Nếu bạn dồn mọi thứ lại với nhau, nhiệt độ sẽ tăng lên.
01:43
That kind of makes sense to us.
Cái đó dễ hiểu.
01:45
The thing that doesn't make sense to us as much
Điều khó hiểu là
01:47
is that the universe, at early times, near the Big Bang,
vũ trụ trong những thời khắc đầu tiên, gần Vụ Nổ Lớn,
01:49
was also very, very smooth.
lại rất, rất mịn.
01:52
You might think that that's not a surprise.
Có thể bạn nghĩ rằng điều đó chẳng có gì phải ngạc nhiên.
01:54
The air in this room is very smooth.
Không khí trong căn phòng này rất mịn.
01:56
You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."
Bạn có thể nói "Ừ, có lẽ mọi thứ tự làm chúng mịn ra."
01:58
But the conditions near the Big Bang are very, very different
Nhưng các điều kiện gần Vụ Nổ Lớn rất, rất khác
02:01
than the conditions of the air in this room.
so với các điều kiện của không khí trong căn phòng này.
02:04
In particular, things were a lot denser.
Cụ thể là mọi thứ đậm đặc hơn nhiều.
02:06
The gravitational pull of things
Lực hấp dẫn của mọi thứ
02:08
was a lot stronger near the Big Bang.
mạnh hơn nhiều tại thời điểm gần Vụ Nổ Lớn.
02:10
What you have to think about
Điều bạn phải nghĩ đến là
02:12
is we have a universe with a hundred billion galaxies,
chúng ta có một vũ trụ với một trăm tỷ thiên hà,
02:14
a hundred billion stars each.
mỗi thiên hà chứa một trăm tỷ sao.
02:16
At early times, those hundred billion galaxies
Trong những thời khắc đầu tiên, cả trăm tỷ thiên hà đó
02:18
were squeezed into a region about this big --
được nén lại trong một phạm vi lớn cỡ này -
02:21
literally -- at early times.
nghĩa đen đấy, ở những thời điểm đầu tiên.
02:24
And you have to imagine doing that squeezing
Và bạn phải hình dung rằng việc nén lại đó
02:26
without any imperfections,
không có một lỗi nào,
02:28
without any little spots
không có bất kỳ điểm nhỏ nào
02:30
where there were a few more atoms than somewhere else.
lại có nhiều hơn một vài nguyên tử hơn điểm khác.
02:32
Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull
Bởi nếu thế, chúng sẽ đổ sụp dưới tác dụng của lực hấp dẫn
02:34
into a huge black hole.
tạo thành một hố đen khổng lồ.
02:37
Keeping the universe very, very smooth at early times
Giữ cho vũ trụ hết sức mịn ở thời điểm ban đầu
02:39
is not easy; it's a delicate arrangement.
không hề dễ, đó là một sự sắp xếp tinh vi.
02:42
It's a clue
Đấy là manh mối
02:44
that the early universe is not chosen randomly.
cho thấy vũ trụ buổi ban đầu không phải được sắp xếp ngẫu nhiên.
02:46
There is something that made it that way.
Có điều gì đó đã khiến mọi sự theo hướng ấy.
02:48
We would like to know what.
Chúng ta muốn biết đó là gì.
02:50
So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,
Một phần hiểu biết của chúng ta về điều này được đưa ra bởi Ludwig Boltzmann,
02:52
an Austrian physicist in the 19th century.
nhà vật lý học người Áo ở thế kỷ 19.
02:55
And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.
Đóng góp của Boltzmann là ở chỗ ông ấy giúp ta hiểu về entropy.
02:58
You've heard of entropy.
Bạn đã nghe về entropy.
03:01
It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.
Nó là tính ngẫu nhiên, tính lộn xộn, tính hỗn loạn của một số hệ thống.
03:03
Boltzmann gave us a formula --
Boltzmann đã đưa ra một công thức -
03:06
engraved on his tombstone now --
hiện giờ được khắc trên bia mộ của ông -
03:08
that really quantifies what entropy is.
công thức giúp định lượng entropy.
03:10
And it's basically just saying
Về cơ bản mà nói
03:12
that entropy is the number of ways
entropy là số lượng các cách
03:14
we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,
mà chúng ta có thể sắp xếp các hợp phần của hệ thống sao cho bạn không chú ý,
03:16
so that macroscopically it looks the same.
sao cho nhìn bằng mắt thường nó không hề thay đổi.
03:19
If you have the air in this room,
Nếu xét về không khí trong phòng này,
03:21
you don't notice each individual atom.
bạn không chú ý đến từng nguyên tử đơn lẻ.
03:23
A low entropy configuration
Một tổ hợp entropy thấp
03:26
is one in which there's only a few arrangements that look that way.
là tổ hợp mà chỉ có một số cách sắp xếp để nó trông y hệt như thế.
03:28
A high entropy arrangement
Một tổ hợp entropy cao
03:30
is one that there are many arrangements that look that way.
là tổ hợp có nhiều cách sắp xếp để trông nó không đổi.
03:32
This is a crucially important insight
Đây là kiến thức có tính quan trọng chủ yếu,
03:34
because it helps us explain
vì nó giúp ta giải thích
03:36
the second law of thermodynamics --
nguyên lý thứ hai của nhiệt động lực học -
03:38
the law that says that entropy increases in the universe,
nguyên lý nói rằng entropy tăng trong vũ trụ,
03:40
or in some isolated bit of the universe.
hoặc trong một phần riêng rẽ của vũ trụ.
03:43
The reason why entropy increases
Lý do của sự tăng entropy
03:45
is simply because there are many more ways
đơn giản là bởi có nhiều hơn nhiều các cách
03:47
to be high entropy than to be low entropy.
để đạt mức entropy cao hơn là entropy thấp.
03:50
That's a wonderful insight,
Đây là một hiểu biết tuyệt vời,
03:52
but it leaves something out.
nhưng nó bỏ qua điều gì đó.
03:54
This insight that entropy increases, by the way,
Nhân tiện đây, hiểu biết về sự tăng entropy này
03:56
is what's behind what we call the arrow of time,
nằm sau cái mà chúng ta gọi là mũi tên thời gian,
03:58
the difference between the past and the future.
sự khác biệt giữa quá khứ và tương lai
04:01
Every difference that there is
Mọi sự khác biệt
04:03
between the past and the future
giữa quá khứ và tương lai
04:05
is because entropy is increasing --
là bởi entropy đang tăng lên -
04:07
the fact that you can remember the past, but not the future.
thực tế là bạn có thể nhớ quá khứ chứ không phải tương lai.
04:09
The fact that you are born, and then you live, and then you die,
Thực tế là bạn được sinh ra, rồi sống, rồi chết,
04:12
always in that order,
luôn luôn theo thứ tự đó,
04:15
that's because entropy is increasing.
là bởi entropy đang tăng lên.
04:17
Boltzmann explained that if you start with low entropy,
Boltzmann giải thích rằng nếu bắt bắt đầu với entropy thấp,
04:19
it's very natural for it to increase
thì lẽ tự nhiên là nó tăng lên,
04:21
because there's more ways to be high entropy.
bởi vì có nhiều hơn các cách để đạt entropy cao.
04:23
What he didn't explain
Điều mà ông ấy không giải thích là
04:26
was why the entropy was ever low in the first place.
tại sao ban đầu entropy lại thấp như vậy.
04:28
The fact that the entropy of the universe was low
Cái thực tế rằng entropy của vũ trụ thấp
04:31
was a reflection of the fact
là sự phản ánh cho thực tế
04:33
that the early universe was very, very smooth.
là vũ trụ buổi ban đầu rất, rất mịn.
04:35
We'd like to understand that.
Chúng ta muốn hiểu điều đó.
04:37
That's our job as cosmologists.
Đấy là việc của các nhà vũ trụ học chúng tôi.
04:39
Unfortunately, it's actually not a problem
Không may, đó không thật sự là chủ đề
04:41
that we've been giving enough attention to.
mà chúng tôi đã dành đủ sự chú ý cho.
04:43
It's not one of the first things people would say,
Đấy không phải là một trong những điều đầu tiên người ta sẽ nói,
04:45
if you asked a modern cosmologist,
nếu bạn hỏi một nhà vũ trụ học hiện đại,
04:47
"What are the problems we're trying to address?"
"Những vấn đề nào chúng ta đang cố gắng giải quyết vậy?"
04:49
One of the people who did understand that this was a problem
Một trong số những người hiểu rằng đây là một vấn đề
04:51
was Richard Feynman.
là Richard Feynman.
04:53
50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.
50 năm trước, ông ấy đã trình bày một loạt các bài giảng khác nhau,
04:55
He gave the popular lectures
Ông đã trình bày các bài giảng nổi tiếng
04:57
that became "The Character of Physical Law."
thứ đã trở thành "Đặc tính của nguyên lý vật lý."
04:59
He gave lectures to Caltech undergrads
Ông giảng cho sinh viên Caltech
05:01
that became "The Feynman Lectures on Physics."
và chúng trở thành "Bài giảng Feynman về Vật lý."
05:03
He gave lectures to Caltech graduate students
Ông giảng cho sinh viên đã tốt nghiệp của Caltech
05:05
that became "The Feynman Lectures on Gravitation."
và chúng trở thành "Bài giảng Feynmann về Hấp dẫn."
05:07
In every one of these books, every one of these sets of lectures,
Trong mỗi một cuốn sách, mỗi một nhóm bài giảng,
05:09
he emphasized this puzzle:
ông nhấn mạnh vấn đề khó hiểu này:
05:12
Why did the early universe have such a small entropy?
Tại sao vũ trụ ở buổi ban đầu lại có entropy nhỏ như vậy?
05:14
So he says -- I'm not going to do the accent --
Và ông nói - Tôi không giả giọng đâu nhé -
05:17
he says, "For some reason, the universe, at one time,
ông nói, "Vì lý do nào đó, vũ trụ ở một giai đoạn
05:19
had a very low entropy for its energy content,
có entropy rất thấp bởi năng lượng nội tại của nó,
05:22
and since then the entropy has increased.
và từ lúc đó, entropy đã tăng lên.
05:25
The arrow of time cannot be completely understood
Mũi tên thời gian không thể được hiểu hoàn toàn
05:27
until the mystery of the beginnings of the history of the universe
cho tới khi bí ẩn về khởi đầu của lịch sử vũ trụ
05:30
are reduced still further
được bóc tách xa hơn
05:33
from speculation to understanding."
đi từ suy đoán tới thấu hiểu."
05:35
So that's our job.
Và đó là việc của chúng tôi.
05:37
We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,
Chúng ta muốn biết - câu hỏi đó từ 50 năm trước, bạn đang nghĩ "Chắc là
05:39
"we've figured it out by now."
đến nay chúng ta đã tìm ra rồi."
05:41
It's not true that we've figured it out by now.
Nói đến nay chúng ta đã tìm ra là không đúng.
05:43
The reason the problem has gotten worse,
Lý do khiến vấn đề tệ hơn
05:45
rather than better,
chứ không khá hơn
05:47
is because in 1998
là bởi vì năm 1998
05:49
we learned something crucial about the universe that we didn't know before.
chúng ta phát hiện một điều cốt yếu của vụ trũ mà trước đó chưa biết.
05:51
We learned that it's accelerating.
Chúng ta biết rằng nó có gia tốc.
05:54
The universe is not only expanding.
Vũ trụ không chỉ đang phình ra.
05:56
If you look at the galaxy, it's moving away.
Nếu bạn nhìn thiên hà này, nó đang di chuyển ra xa.
05:58
If you come back a billion years later and look at it again,
Nếu bạn đi đến đến một tỷ năm sau và nhìn lại nó,
06:00
it will be moving away faster.
bạn sẽ thấy nó đang di chuyển nhanh hơn.
06:02
Individual galaxies are speeding away from us faster and faster
Tất cả các thiên hà đang di chuyển khỏi chúng ta càng ngày càng nhanh.
06:05
so we say the universe is accelerating.
Vì vậy ta nói vũ trụ đang gia tốc dương.
06:08
Unlike the low entropy of the early universe,
Không như entropy thấp ở vũ trụ buổi ban đầu,
06:10
even though we don't know the answer for this,
mặc dù chúng ta không biết câu trả lời cho điều này,
06:12
we at least have a good theory that can explain it,
ít nhất chúng ta có một lý thuyết hay có thể giải thích nó,
06:14
if that theory is right,
nếu lý thuyết này đúng,
06:16
and that's the theory of dark energy.
đó là lý thuyết về năng lượng tối.
06:18
It's just the idea that empty space itself has energy.
Đấy là ý tưởng rằng chân không có năng lượng tự thân.
06:20
In every little cubic centimeter of space,
Trong mỗi xentimét khối của không gian,
06:23
whether or not there's stuff,
bất kể có thứ gì hay không,
06:26
whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,
bất kể có các hạt, vật chất, bức xạ hoặc cái gì khác hay không,
06:28
there's still energy, even in the space itself.
vẫn có năng lượng, kể cả trong chính bản thân không gian.
06:30
And this energy, according to Einstein,
Và năng lượng này, theo Einstein,
06:33
exerts a push on the universe.
giải phóng sức ép vào vũ trụ.
06:35
It is a perpetual impulse
Nó là xung lực vĩnh cửu
06:38
that pushes galaxies apart from each other.
đã đẩy các thiên hà tách khỏi nhau.
06:40
Because dark energy, unlike matter or radiation,
Bởi vì năng lượng tối, không như vật chất hay bức xạ,
06:42
does not dilute away as the universe expands.
không mất dần khi vũ trụ phình ra.
06:45
The amount of energy in each cubic centimeter
Số năng lượng trong mỗi xentimét khối
06:48
remains the same,
giữ nguyên,
06:50
even as the universe gets bigger and bigger.
kể cả khi vũ trụ càng ngày càng lớn.
06:52
This has crucial implications
Điều này dẫn đến những hàm ý quan trọng
06:54
for what the universe is going to do in the future.
về việc vụ trụ sẽ ra sao trong tương lai.
06:57
For one thing, the universe will expand forever.
Một điều là: vũ trụ sẽ phình mãi mãi.
07:00
Back when I was your age,
Hồi tôi bằng tuổi bạn,
07:02
we didn't know what the universe was going to do.
chúng ta không biết vũ trụ sẽ tiếp diễn ra sao.
07:04
Some people thought that the universe would recollapse in the future.
Một số người nghĩ rằng trong tương lai vũ trụ sẽ tái sụp đổ.
07:06
Einstein was fond of this idea.
Einstein tin vào ý tưởng này.
07:09
But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,
Nhưng nếu có năng lượng tối, và nó không biến mất,
07:11
the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.
thì vũ trụ sẽ cứ tiếp tục phình ra, mãi mãi và mãi mãi.
07:14
14 billion years in the past,
14 tỷ năm đã tồn tại,
07:17
100 billion dog years,
100 tỷ năm theo tuổi chó,
07:19
but an infinite number of years into the future.
nhưng trong tương lai, số năm tồn tại là vô hạn.
07:21
Meanwhile, for all intents and purposes,
Trong lúc ấy, với tất cả ý nghĩa và mục đích,
07:24
space looks finite to us.
đối với chúng ta, không gian vũ trụ có vẻ giới hạn.
07:27
Space may be finite or infinite,
Không gian có thể giới hạn hoặc vô hạn,
07:29
but because the universe is accelerating,
nhưng vì vũ trụ đang gia tốc,
07:31
there are parts of it we cannot see
nên có những phần của vũ trụ chúng ta không thể thấy
07:33
and never will see.
và sẽ không bao giờ thấy.
07:35
There's a finite region of space that we have access to,
Có một phạm vi nhất định của không gian nơi chúng ta đến được
07:37
surrounded by a horizon.
bao quanh bởi đường chân trời.
07:39
So even though time goes on forever,
Vì vậy mặc dù thời gian tiếp diễn mãi,
07:41
space is limited to us.
đối với chúng ta, không gian có giới hạn.
07:43
Finally, empty space has a temperature.
Điều cuối cùng, chân không có nhiệt độ.
07:45
In the 1970s, Stephen Hawking told us
Trong những năm 1970, Stephen Hawking đã cho chúng ta biết
07:48
that a black hole, even though you think it's black,
rằng hố đen, mặc dầu bạn nghĩ nó đen,
07:50
it actually emits radiation
lại thực sự phát ra bức xạ,
07:52
when you take into account quantum mechanics.
khi bạn xét dưới góc độ cơ học lượng tử.
07:54
The curvature of space-time around the black hole
Đường cong không-thời gian quanh hố đen
07:56
brings to life the quantum mechanical fluctuation,
mang tới dao động cơ học lượng tử
07:59
and the black hole radiates.
và hố đen phát xạ.
08:02
A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons
Tính toán tương tự một cách chính xác bởi Hawking và Gary Gibbons
08:04
showed that if you have dark energy in empty space,
chỉ ra rằng, nếu có năng lượng tối trong chân không,
08:07
then the whole universe radiates.
thì toàn bộ vũ trụ đều phát xạ.
08:10
The energy of empty space
Năng lượng trong chân không
08:13
brings to life quantum fluctuations.
mang tới các dao động lượng tử.
08:15
And so even though the universe will last forever,
Và kể cả nếu vũ trụ sẽ trường tồn vĩnh viễn,
08:17
and ordinary matter and radiation will dilute away,
các vật chất và bức xạ thông thường mất dần đi,
08:19
there will always be some radiation,
sẽ luôn luôn còn một số bức xạ,
08:22
some thermal fluctuations,
một số thăng giáng nhiệt,
08:24
even in empty space.
kể cả trong chân không.
08:26
So what this means
Vậy điều này có nghĩa là
08:28
is that the universe is like a box of gas
vũ trụ giống như một hộp khí
08:30
that lasts forever.
tồn tại vĩnh viễn.
08:32
Well what is the implication of that?
Ồ, vậy thì hàm ý của điều này là gì?
08:34
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.
Hàm ý đó được nghiên cứu bởi Boltzmann hồi thế kỷ 19.
08:36
He said, well, entropy increases
Ông nói, à, entropy tăng
08:39
because there are many, many more ways
bởi có nhiều hơn nhiều các cách
08:42
for the universe to be high entropy, rather than low entropy.
để vũ trụ có entropy cao hơn là có entropy thấp.
08:44
But that's a probabilistic statement.
Nhưng đấy là phát biểu mang tính xác suất.
08:47
It will probably increase,
Nó chắc chắn sẽ tăng,
08:50
and the probability is enormously huge.
và xác suất lớn vô cùng.
08:52
It's not something you have to worry about --
Đó không phải là điều bạn cần lo lắng -
08:54
the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.
như việc không khí trong phòng này sẽ tụ tập vào một góc và làm chúng ta chết nghẹt.
08:56
It's very, very unlikely.
Điều đó gần như không thể xảy ra.
09:00
Except if they locked the doors
Trừ khi họ khóa cửa lại
09:02
and kept us here literally forever,
và nhốt chúng ta ở đây mãi mãi,
09:04
that would happen.
điều đó sẽ xảy ra liền.
09:06
Everything that is allowed,
Mọi thứ được cho phép,
09:08
every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,
mọi hình thể được cho phép có thể tạo ra bởi các phân tử trong căn phòng này,
09:10
would eventually be obtained.
sẽ dần dần được tạo ra.
09:13
So Boltzmann says, look, you could start with a universe
Vì thế Boltzmann nói, nhìn kìa, bạn có thể bắt đầu với một vũ trụ
09:15
that was in thermal equilibrium.
ở trạng thái cân bằng nhiệt.
09:18
He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.
Ông không biết về Vụ Nổ Lớn, không biết về sự phình của vũ trụ.
09:20
He thought that space and time were explained by Isaac Newton --
Ông nghĩ rằng không gian và thời gian được giải thích theo Isaac Newton -
09:23
they were absolute; they just stuck there forever.
chúng là tuyệt đối, không bao giờ thay đổi.
09:26
So his idea of a natural universe
Do đó ý tưởng của ông về vũ trụ tự nhiên
09:28
was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --
là vũ trụ trong đó các phân tử khí trải đều ở mọi nơi -
09:30
the everything molecules.
các phân tử trải đều.
09:33
But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,
Nhưng nếu bạn là Boltzmann, bạn sẽ biết rằng, nếu bạn chờ đủ lâu,
09:35
the random fluctuations of those molecules
các dao động ngẫu nhiên của các phân tử đó
09:38
will occasionally bring them
đôi lúc sẽ đưa chúng
09:41
into lower entropy configurations.
tới dạng entropy thấp hơn.
09:43
And then, of course, in the natural course of things,
Và rồi, tất nhiên, xét theo lẽ thường,
09:45
they will expand back.
chúng sẽ phình trở lại.
09:47
So it's not that entropy must always increase --
Vậy là entropy không phải là luôn tăng -
09:49
you can get fluctuations into lower entropy,
bạn có thể có các dao động chuyển thành entropy thấp
09:51
more organized situations.
các trạng thái được tổ chức cao hơn.
09:54
Well if that's true,
Mà nếu điều đó là thật,
09:56
Boltzmann then goes onto invent
thì Boltzmann đã phát minh ra
09:58
two very modern-sounding ideas --
hai ý tưởng nghe rất hiện đại -
10:00
the multiverse and the anthropic principle.
đó là đa vũ trụ và nguyên lý nhân quan.
10:02
He says, the problem with thermal equilibrium
Ông nói, vấn đề với cân bằng nhiệt
10:05
is that we can't live there.
là chúng ta không thể sống ở đó.
10:07
Remember, life itself depends on the arrow of time.
Nhớ rằng, bản thân cuộc sống phụ thuộc vào mũi tên thời gian.
10:09
We would not be able to process information,
Chúng ta sẽ không thể nào xử lý thông tin,
10:12
metabolize, walk and talk,
chuyển hóa năng lượng, đi lại và trò chuyện,
10:14
if we lived in thermal equilibrium.
nếu chúng ta sống trong cân bằng nhiệt.
10:16
So if you imagine a very, very big universe,
Vậy nếu bạn hình dung một vũ trụ vô cùng lớn
10:18
an infinitely big universe,
một vũ trụ lớn vô hạn,
10:20
with randomly bumping into each other particles,
với các phần nhỏ ngẫu nhiên đâm vào nhau,
10:22
there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,
thỉnh thoảng sẽ có các dao động nhỏ trong trạng thái entropy thấp,
10:24
and then they relax back.
và rồi chúng bình thường trở lại.
10:27
But there will also be large fluctuations.
Nhưng cũng sẽ có những dao động lớn.
10:29
Occasionally, you will make a planet
Thỉnh thoảng, bạn sẽ tạo ra một hành tinh,
10:31
or a star or a galaxy
một ngôi sao, hoặc một thiên hà
10:33
or a hundred billion galaxies.
hoặc một trăm tỷ thiên hà.
10:35
So Boltzmann says,
Do đó Boltzmann nói,
10:37
we will only live in the part of the multiverse,
chúng ta sẽ chỉ sống trong một phần của đa vũ trụ
10:39
in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,
trong phần tập hợp của các hạt dao động lớn vô hạn này,
10:42
where life is possible.
nơi cuộc sống có khả năng diễn ra.
10:45
That's the region where entropy is low.
Đó là khu vực có entropy thấp.
10:47
Maybe our universe is just one of those things
Có lẽ vũ trụ của chúng ta chỉ là một trong số những thứ
10:49
that happens from time to time.
đôi lúc xuất hiện.
10:52
Now your homework assignment
Giờ nhiệm vụ về nhà của bạn
10:54
is to really think about this, to contemplate what it means.
là suy nghĩ thật sự về chuyện này, suy ngẫm ý nghĩa của nó.
10:56
Carl Sagan once famously said
Carl Sagan có lần đã nói một câu nổi tiếng
10:58
that "in order to make an apple pie,
"để tạo ra một chiếc bánh táo
11:00
you must first invent the universe."
trước tiên bạn phải tạo ra cả vũ trụ."
11:02
But he was not right.
Nhưng ông ấy không đúng đâu.
11:05
In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,
Theo kịch bản của Botzmann, nếu bạn muốn làm bánh táo
11:07
you just wait for the random motion of atoms
bạn chỉ phải chờ di chuyển ngẫu nhiên của các nguyên tử
11:10
to make you an apple pie.
tạo thành chiếc bánh táo cho bạn.
11:13
That will happen much more frequently
Điều đó sẽ xuất hiện thường xuyên hơn nhiều
11:15
than the random motions of atoms
so với chuyển động của các nguyên tử
11:17
making you an apple orchard
tạo thành vườn táo
11:19
and some sugar and an oven,
tạo thành ít đường và lò nướng
11:21
and then making you an apple pie.
để rồi tạo thành chiếc bánh táo cho bạn.
11:23
So this scenario makes predictions.
Vậy là kịch bản này có những dự đoán.
11:25
And the predictions are
Và các dự đoán là
11:28
that the fluctuations that make us are minimal.
những dao động giúp tạo ra chúng ta là tối thiểu.
11:30
Even if you imagine that this room we are in now
Kể cả nếu bạn hình dung rằng căn phòng hiện chúng ta đang ở đây
11:33
exists and is real and here we are,
tồn tại, là thực và chúng ta ở đây,
11:36
and we have, not only our memories,
và chúng ta có không chỉ ký ức
11:38
but our impression that outside there's something
mà còn cảm giác rằng có điều gì đó bên ngoài kia
11:40
called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,
được gọi là Caltech, là nước Mỹ, là Ngân Hà.
11:42
it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain
việc những ấn tượng đó dao động ngẫu nhiên trong não của bạn dễ hơn nhiều
11:46
than for them actually to randomly fluctuate
so với việc chúng thực sự dao động ngẫu nhiên
11:49
into Caltech, the United States and the galaxy.
ở Caltech, ở Mỹ và trong thiên hà.
11:51
The good news is that,
Tin tốt là
11:54
therefore, this scenario does not work; it is not right.
bởi kịch bản này không phản ánh sự thực, nó không đúng.
11:56
This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.
Cái kịch bản dự đoán rằng chúng ta sẽ là dao động tối thiểu.
11:59
Even if you left our galaxy out,
Thậm chí nếu bạn bỏ thiên hà của chúng ta ra
12:02
you would not get a hundred billion other galaxies.
bạn sẽ không có cả trăm tỷ thiên hà khác.
12:04
And Feynman also understood this.
Và Feynman cũng hiểu điều này.
12:06
Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,
Feynman nói, "Từ giả thuyết rằng thế giới là một dao động
12:08
all the predictions are that
tất cả các dự đoán cho thấy
12:12
if we look at a part of the world we've never seen before,
nếu chúng ta nhìn vào một phần thế giới nơi ta chưa từng thấy trước đây,
12:14
we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --
chúng ta sẽ thấy nó hỗn độn, và không giống phần chúng ta vừa nhìn -
12:16
high entropy.
đó là entropy cao.
12:18
If our order were due to a fluctuation,
Nếu trật tự của chúng ta là do dao động
12:20
we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.
chúng ta sẽ không trông chờ trật tự ở bất cứ đâu ngoại trừ nơi ta vừa chú ý.
12:22
We therefore conclude the universe is not a fluctuation."
Do vậy chúng ta kết luận vũ trụ không phải là một dao động."
12:24
So that's good. The question is then what is the right answer?
Ồ, tốt quá. Câu hỏi là vậy thì câu trả lời đúng là gì?
12:28
If the universe is not a fluctuation,
Nếu vũ trụ không phải là một dao động
12:31
why did the early universe have a low entropy?
vậy tại sao vũ trụ buổi ban đầu lại có entropy thấp?
12:33
And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
Và tôi rất muốn nói cho bạn câu trả lời, nhưng mà hết giờ mất rồi.
12:36
(Laughter)
(Cười)
12:39
Here is the universe that we tell you about,
Đây là vũ trụ mà chúng tôi kể cho bạn
12:41
versus the universe that really exists.
so với vũ trụ thật sự tồn tại.
12:43
I just showed you this picture.
Tôi mới chỉ cho bạn tấm hình này.
12:45
The universe is expanding for the last 10 billion years or so.
Vũ trụ đang phình ra trong suốt 10 tỷ năm qua hoặc tầm đó.
12:47
It's cooling off.
Nó đang nguội đi.
12:49
But we now know enough about the future of the universe
Nhưng giờ chúng ta biết đủ về tương lai của vũ trụ
12:51
to say a lot more.
để có thể nói nhiều hơn.
12:53
If the dark energy remains around,
Nếu năng lượng tối còn ở xung quanh,
12:55
the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.
các ngôi sao xung quanh chúng ta sẽ dùng hết nhiên liệu hạt nhân của chúng, và sẽ ngừng cháy.
12:57
They will fall into black holes.
Chúng sẽ sụp thành các hố đen.
13:00
We will live in a universe
Chúng ta sẽ sống trong một vũ trụ
13:02
with nothing in it but black holes.
không có gì ngoại trừ các hố đen.
13:04
That universe will last 10 to the 100 years --
Vũ trụ đó sẽ kéo dài 10 mũ 100 năm -
13:06
a lot longer than our little universe has lived.
lâu hơn nhiều vũ trụ bé nhỏ của chúng ta đã sống.
13:10
The future is much longer than the past.
Tương lai sẽ dài hơn nhiều so với quá khứ.
13:12
But even black holes don't last forever.
Nhưng kể cả các hố đen cũng không kéo dài vĩnh viễn.
13:14
They will evaporate,
Chúng sẽ tàn lụi
13:16
and we will be left with nothing but empty space.
và chúng ta sẽ không còn gì ngoài chân không.
13:18
That empty space lasts essentially forever.
Về cơ bản, chân không đó kéo dài vĩnh viễn.
13:20
However, you notice, since empty space gives off radiation,
Tuy nhiên, bạn chú ý là chân không phát ra bức xạ
13:24
there's actually thermal fluctuations,
thực sự có các dao động nhiệt
13:27
and it cycles around
và nó chuyển hóa trong
13:29
all the different possible combinations
tất cả những kết hợp khả dĩ khác nhau
13:31
of the degrees of freedom that exist in empty space.
của các góc độ tự do tồn tại trong chân không.
13:33
So even though the universe lasts forever,
Vì thế kể cả nếu vũ trụ kéo dài vĩnh viễn
13:36
there's only a finite number of things
sẽ chỉ có một số nhất định những thứ
13:38
that can possibly happen in the universe.
có khả năng xảy ra trong vũ trụ.
13:40
They all happen over a period of time
Tất cả chúng diễn ra qua một giai đoạn thời gian
13:42
equal to 10 to the 10 to the 120 years.
tương đương với 10 mũ 10 mũ 120 năm.
13:44
So here's two questions for you.
Đây là hai câu hỏi dành cho bạn.
13:47
Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,
Thứ nhất: Nếu vũ trụ kéo dài tới 10 mũ 10 mũ 120 năm
13:49
why are we born
vậy thì tại sao chúng ta lại được sinh ra
13:52
in the first 14 billion years of it,
trong 14 tỷ năm đầu tiên
13:54
in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?
trong ánh hồng ấm áp, dễ chịu của Vụ Nổ Lớn?
13:57
Why aren't we in empty space?
Tại sao chúng ta không sinh ra trong chân không?
14:00
You might say, "Well there's nothing there to be living,"
Bạn có thể nói, "Ồ làm gì có gì mà sống,"
14:02
but that's not right.
nhưng điều đó không đúng.
14:04
You could be a random fluctuation out of the nothingness.
Bạn có thể là một dao động ngẫu nhiên xuất hiện từ hư không.
14:06
Why aren't you?
Sao lại không như thế?
14:08
More homework assignment for you.
Thêm công việc về nhà cho bạn.
14:10
So like I said, I don't actually know the answer.
Như tôi đã nói, không hẳn là tôi biết câu trả lời.
14:13
I'm going to give you my favorite scenario.
Tôi đang trình bày cho bạn kịch bản ưa thích của tôi.
14:15
Either it's just like that. There is no explanation.
Hoặc mọi chuyện đơn giản là như thế. Chẳng có giải thích nào cả.
14:17
This is a brute fact about the universe
Đây là sự thật tàn bạo về vũ trụ
14:20
that you should learn to accept and stop asking questions.
mà bạn nên biết để chấp nhận và đừng hỏi nữa.
14:22
Or maybe the Big Bang
Hoặc có thể là Vụ Nổ Lớn
14:26
is not the beginning of the universe.
không phải khởi đầu của vũ trụ.
14:28
An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,
Một quả trứng, một quả trứng lành lặn, là một dạng entropy thấp,
14:30
and yet, when we open our refrigerator,
tuy nhiên, khi chúng ta mở tủ lạnh
14:33
we do not go, "Hah, how surprising to find
chúng ta không nói, "A, ngạc nhiên làm sao
14:35
this low entropy configuration in our refrigerator."
lại thấy dạng entropy thấp này trong tủ lạnh nhà mình."
14:37
That's because an egg is not a closed system;
Đó là bởi quả trứng không phải là một hệ kín;
14:39
it comes out of a chicken.
nó chui ra từ con gà.
14:42
Maybe the universe comes out of a universal chicken.
Biết đâu vũ trụ chui ra từ một con gà vũ trụ.
14:44
Maybe there is something that naturally,
Biết đâu có một thứ gì đó tự nhiên,
14:48
through the growth of the laws of physics,
qua sự phát triển của các quy luật vật lý
14:50
gives rise to universe like ours
tạo ra cái gốc của vũ trụ, như vũ trụ của chúng ta
14:53
in low entropy configurations.
có dạng entropy thấp.
14:55
If that's true, it would happen more than once;
Nếu điều này là thật thì nó đã diễn ra nhiều hơn một lần;
14:57
we would be part of a much bigger multiverse.
chúng ta có thể là một phần của đa vũ trụ lớn hơn nhiều.
14:59
That's my favorite scenario.
Đó là kịch bản ưa thích của tôi.
15:02
So the organizers asked me to end with a bold speculation.
Các nhà tổ chức đã yêu cầu tôi kết thúc bằng một suy đoán táo bạo.
15:04
My bold speculation
Suy đoán táo bạo của tôi
15:07
is that I will be absolutely vindicated by history.
là dứt khoát tôi sẽ được xác nhận bởi lịch sử.
15:09
And 50 years from now,
Và 50 năm nữa tính từ bây giờ,
15:12
all of my current wild ideas will be accepted as truths
tất cả những ý tưởng ngông cuồng hiện tại của tôi sẽ được chấp nhận như lẽ phải
15:14
by the scientific and external communities.
bởi giới khoa học và cộng đồng không chuyên môn.
15:17
We will all believe that our little universe
Tất cả chúng ta sẽ tin rằng vũ trụ bé nhỏ của chúng ta
15:20
is just a small part of a much larger multiverse.
chỉ là một phần nhỏ của đa vũ trụ lớn hơn nhiều.
15:22
And even better, we will understand what happened at the Big Bang
Và hay hơn nữa, chúng ta sẽ hiểu điều gì đã diễn ra trong Vụ Nổ Lớn
15:25
in terms of a theory
về mặt giả thuyết
15:28
that we will be able to compare to observations.
chúng ta sẽ có thể so sánh với những gì quan sát được.
15:30
This is a prediction. I might be wrong.
Đây chỉ là dự đoán. Tôi có thể sai.
15:32
But we've been thinking as a human race
Nhưng chúng ta, loài người, đã và đang suy nghĩ
15:34
about what the universe was like,
về việc vũ trụ như thế nào
15:36
why it came to be in the way it did for many, many years.
tại sao nó lại như vậy, trong suốt nhiều, nhiều năm.
15:38
It's exciting to think we may finally know the answer someday.
Thật háo hức khi nghĩ rằng cuối cùng một ngày nào đó, chúng ta có thể biết câu trả lời.
15:41
Thank you.
Cảm ơn.
15:44
(Applause)
(Vỗ tay)
15:46
Translated by trang nguyen
Reviewed by Lace Nguyen

▲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