TEDxCaltech
Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse
Sean Caroll: Vzdálený čas a náznak multivesmíru
Filmed:
Readability: 4.2
1,776,253 views
Na TEDxCaltech se kosmolog Sean Carrol pouští, pomocí zábavného výletu nutícího k přemýšlení a vedoucího přes povahu času a vesmíru, do zdánlivě jednoduché otázky: Proč vůbec existuje čas? Možné odpovědi nás přivádějí k překvapivému pohledu na povahu vesmíru a na naše místo v něm.
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
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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:15
The universe
0
0
2000
Vesmír
00:17
is really big.
1
2000
2000
je skutečně veliký.
00:19
We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.
2
4000
3000
Žijeme v galaxii, v galaxii Mléčná dráha.
00:22
There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.
3
7000
3000
V Mléčné dráze je asi sto miliard hvězd.
00:25
And if you take a camera
4
10000
2000
A když vezmete foťák,
00:27
and you point it at a random part of the sky,
5
12000
2000
zamíříte jím na náhodné místo oblohy
00:29
and you just keep the shutter open,
6
14000
2000
a necháte otevřenou závěrku,
00:31
as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,
7
16000
3000
pokud je váš foťák připevněný k Hubbleovu vesmírnému teleskopu,
00:34
it will see something like this.
8
19000
2000
uvidíte něco jako toto.
00:36
Every one of these little blobs
9
21000
3000
Každá z těchto malých teček
00:39
is a galaxy roughly the size of our Milky Way --
10
24000
2000
je galaxie zhruba stejně velká jako naše Mléčná dráha -
00:41
a hundred billion stars in each of those blobs.
11
26000
3000
sto miliard hvězd v každé z těchto teček.
00:44
There are approximately a hundred billion galaxies
12
29000
3000
V pozorovatelném vesmíru je
00:47
in the observable universe.
13
32000
2000
zhruba sto miliard galaxií.
00:49
100 billion is the only number you need to know.
14
34000
2000
Sto miliard je jediné číslo, které potřebujete znát.
00:51
The age of the universe, between now and the Big Bang,
15
36000
3000
Stáří vesmíru, od tohoto okamžiku až po Velký třesk,
00:54
is a hundred billion in dog years.
16
39000
2000
je sto miliard psích let.
00:56
(Laughter)
17
41000
2000
(Smích)
00:58
Which tells you something about our place in the universe.
18
43000
3000
Což vám něco říká o našem místě ve vesmíru.
01:01
One thing you can do with a picture like this is simply admire it.
19
46000
2000
Jednou z věcí, kterou můžete s takovou fotkou udělat, je jednoduše ji obdivovat.
01:03
It's extremely beautiful.
20
48000
2000
Je nesmírně krásná.
01:05
I've often wondered, what is the evolutionary pressure
21
50000
3000
Často se divím, jaký evoluční tlak
01:08
that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve
22
53000
3000
přiměl naše předky ze stepí k adaptaci a takovému vývoji,
01:11
to really enjoy pictures of galaxies
23
56000
2000
aby si dovedli užívat fotky galaxií,
01:13
when they didn't have any.
24
58000
2000
když žádné neměli.
01:15
But we would also like to understand it.
25
60000
2000
My bychom jim však také chtěli porozumět.
01:17
As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?
26
62000
4000
Jako kosmolog se chci zeptat, proč je vesmír takovýto?
01:21
One big clue we have is that the universe is changing with time.
27
66000
3000
Velkou nápovědou, kterou máme, je skutečnost, že vesmír se mění v čase.
01:24
If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,
28
69000
3000
Kdybyste se podívali na jednu z těchto galaxií a změřili její rychlost,
01:27
it would be moving away from you.
29
72000
2000
pohybovala by se od vás pryč.
01:29
And if you look at a galaxy even farther away,
30
74000
2000
A kdybyste se podívali na ještě vzdálenější galaxii,
01:31
it would be moving away faster.
31
76000
2000
pohybovala by se pryč rychleji.
01:33
So we say the universe is expanding.
32
78000
2000
Proto hovoříme o tom, že se vesmír rozpíná.
01:35
What that means, of course, is that, in the past,
33
80000
2000
To samozřejmě znamená, že v minulosti
01:37
things were closer together.
34
82000
2000
byly věci blíže u sebe.
01:39
In the past, the universe was more dense,
35
84000
2000
V minulosti měl vesmír větší hustotu
01:41
and it was also hotter.
36
86000
2000
a také vyšší teplotu.
01:43
If you squeeze things together, the temperature goes up.
37
88000
2000
Když stlačíte věci dohromady, teplota se zvýší.
01:45
That kind of makes sense to us.
38
90000
2000
To nám celkem dává smysl.
01:47
The thing that doesn't make sense to us as much
39
92000
2000
Co nám však smysl tak moc nedává je,
01:49
is that the universe, at early times, near the Big Bang,
40
94000
3000
že vesmír byl zpočátku, nedlouho po Velkém třesku,
01:52
was also very, very smooth.
41
97000
2000
také opravdu velmi uspořádaný.
01:54
You might think that that's not a surprise.
42
99000
2000
Možná vám to nepřijde jako žádné překvapení.
01:56
The air in this room is very smooth.
43
101000
2000
Vzduch v této místnosti je velice uspořádaný.
01:58
You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."
44
103000
3000
Možná řeknete: "Dobře, snad se věci samy uspořádaly."
02:01
But the conditions near the Big Bang are very, very different
45
106000
3000
Podmínky v době blízké Velkému třesku byly ale ohromně odlišné
02:04
than the conditions of the air in this room.
46
109000
2000
od podmínek vzduchu v této místnosti.
02:06
In particular, things were a lot denser.
47
111000
2000
Zejména byly věci mnohem hustější.
02:08
The gravitational pull of things
48
113000
2000
Gravitační přitažlivost objektů
02:10
was a lot stronger near the Big Bang.
49
115000
2000
byla v době blízké Velkému třesku mnohem silnější.
02:12
What you have to think about
50
117000
2000
Musíte mít na paměti,
02:14
is we have a universe with a hundred billion galaxies,
51
119000
2000
že máme vesmír se stovkou miliard galaxií,
02:16
a hundred billion stars each.
52
121000
2000
a v každé z nich je sto miliard hvězd.
02:18
At early times, those hundred billion galaxies
53
123000
3000
Zpočátku bylo těchto sto miliard galaxií
02:21
were squeezed into a region about this big --
54
126000
3000
nahuštěno do asi takhle velkého prostoru --
02:24
literally -- at early times.
55
129000
2000
doslova -- na počátku.
02:26
And you have to imagine doing that squeezing
56
131000
2000
A musíte si představit, že to stlačení proběhlo
02:28
without any imperfections,
57
133000
2000
bez jakýchkoli nedokonalostí,
02:30
without any little spots
58
135000
2000
bez místeček,
02:32
where there were a few more atoms than somewhere else.
59
137000
2000
kde by bylo o něco více atomů než jinde.
02:34
Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull
60
139000
3000
Kdyby tam totiž byly, zhroutily by se pod gravitační silou
02:37
into a huge black hole.
61
142000
2000
do obrovské černé díry.
02:39
Keeping the universe very, very smooth at early times
62
144000
3000
Udržovat vesmír v jeho počátcích opravdu uspořádaný
02:42
is not easy; it's a delicate arrangement.
63
147000
2000
není nic snadného; je to velice křehké uspořádání.
02:44
It's a clue
64
149000
2000
Je to náznak toho,
02:46
that the early universe is not chosen randomly.
65
151000
2000
že raný vesmír nebyl vybrán náhodně.
02:48
There is something that made it that way.
66
153000
2000
Něco jej udělalo takovým, jakým je.
02:50
We would like to know what.
67
155000
2000
Chtěli bychom vědět, co to bylo.
02:52
So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,
68
157000
3000
Částečné porozumění v této věci nám poskytl Ludwig Boltzmann,
02:55
an Austrian physicist in the 19th century.
69
160000
3000
rakouský fyzik, který žil v 19. století.
02:58
And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.
70
163000
3000
Boltzmannovým přínosem bylo, že nám pomohl porozumět entropii.
03:01
You've heard of entropy.
71
166000
2000
O entropii jste už slyšeli.
03:03
It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.
72
168000
3000
Je to nahodilost, neuspořádanost, chaotičnost některých systémů.
03:06
Boltzmann gave us a formula --
73
171000
2000
Bolzmann nám zanechal vzorec -
03:08
engraved on his tombstone now --
74
173000
2000
nyní vytesán na jeho náhrobním kameni -
03:10
that really quantifies what entropy is.
75
175000
2000
který vskutku stanovuje, čím entropie je.
03:12
And it's basically just saying
76
177000
2000
V podstatě jenom říká,
03:14
that entropy is the number of ways
77
179000
2000
že entropie představuje počet různých možností,
03:16
we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,
78
181000
3000
kterými lze změnit uspořádání složek systému, aniž byste si toho všimli,
03:19
so that macroscopically it looks the same.
79
184000
2000
takže systém vypadá z makroskopického pohledu stejně.
03:21
If you have the air in this room,
80
186000
2000
Když máte v této místnosti vzduch,
03:23
you don't notice each individual atom.
81
188000
3000
nevnímáte každý jednotlivý atom.
03:26
A low entropy configuration
82
191000
2000
Konfigurace s nízkou entropií
03:28
is one in which there's only a few arrangements that look that way.
83
193000
2000
je taková, ve které existuje pouze několik podobných uspořádání.
03:30
A high entropy arrangement
84
195000
2000
Konfigurace s vysokou entropií
03:32
is one that there are many arrangements that look that way.
85
197000
2000
je taková, v níž existuje mnoho podobných uspořádání.
03:34
This is a crucially important insight
86
199000
2000
Toto je klíčový postřeh,
03:36
because it helps us explain
87
201000
2000
protože nám pomáhá vysvětlit
03:38
the second law of thermodynamics --
88
203000
2000
druhý zákon termodynamiky --
03:40
the law that says that entropy increases in the universe,
89
205000
3000
zákon, který říká, že entropie narůstá ve vesmíru
03:43
or in some isolated bit of the universe.
90
208000
2000
nebo v nějaké jeho izolované části.
03:45
The reason why entropy increases
91
210000
2000
Důvodem nárůstu entropie
03:47
is simply because there are many more ways
92
212000
3000
je jednoduše to, že existuje mnohem více možností,
03:50
to be high entropy than to be low entropy.
93
215000
2000
jak mít entropii vysokou spíš než nízkou.
03:52
That's a wonderful insight,
94
217000
2000
Je to úžasný postřeh,
03:54
but it leaves something out.
95
219000
2000
ale něco v něm chybí.
03:56
This insight that entropy increases, by the way,
96
221000
2000
Chápání rostoucí entropie stojí
03:58
is what's behind what we call the arrow of time,
97
223000
3000
mimochodem za podstatou toho, co nazýváme časovou šipkou,
04:01
the difference between the past and the future.
98
226000
2000
rozdílem mezi minulostí a budoucností.
04:03
Every difference that there is
99
228000
2000
Jakýkoli rozdíl, který existuje
04:05
between the past and the future
100
230000
2000
mezi minulostí a budoucností,
04:07
is because entropy is increasing --
101
232000
2000
existuje díky rostoucí entropii --
04:09
the fact that you can remember the past, but not the future.
102
234000
3000
skutečnost, že jste schopni zapamatovat si minulost, ale nikoli budoucnost.
04:12
The fact that you are born, and then you live, and then you die,
103
237000
3000
Skutečnost, že se narodíte, pak žijete, a pak zemřete,
04:15
always in that order,
104
240000
2000
vždy v tomto pořadí,
04:17
that's because entropy is increasing.
105
242000
2000
je způsobena nárůstem entropie.
04:19
Boltzmann explained that if you start with low entropy,
106
244000
2000
Boltzmann vysvětlil, že když začnete u nízké entropie,
04:21
it's very natural for it to increase
107
246000
2000
je pro ni velmi přirozené, aby vzrůstala,
04:23
because there's more ways to be high entropy.
108
248000
3000
protože existuje více způsobů, jak přejít k vysoké entropii.
04:26
What he didn't explain
109
251000
2000
Nevysvětlil však,
04:28
was why the entropy was ever low in the first place.
110
253000
3000
proč vůbec byla entropie zpočátku nízká.
04:31
The fact that the entropy of the universe was low
111
256000
2000
Skutečnost, že entropie vesmíru byla nízká,
04:33
was a reflection of the fact
112
258000
2000
je odrazem toho,
04:35
that the early universe was very, very smooth.
113
260000
2000
že raný vesmír byl opravdu velmi uspořádaný.
04:37
We'd like to understand that.
114
262000
2000
Rádi bychom tomu porozuměli.
04:39
That's our job as cosmologists.
115
264000
2000
To je práce nás, kosmologů.
04:41
Unfortunately, it's actually not a problem
116
266000
2000
Bohužel to však není problém,
04:43
that we've been giving enough attention to.
117
268000
2000
jemuž bychom věnovali dostatek pozornosti.
04:45
It's not one of the first things people would say,
118
270000
2000
Není to jedna z prvních věcí, kterou by jmenoval,
04:47
if you asked a modern cosmologist,
119
272000
2000
kdybyste se zeptali moderního kosmologa:
04:49
"What are the problems we're trying to address?"
120
274000
2000
"Jaké problémy se snažíme řešit?"
04:51
One of the people who did understand that this was a problem
121
276000
2000
Jedním z lidí, kteří pochopili, že to je problém,
04:53
was Richard Feynman.
122
278000
2000
byl Richard Feynman.
04:55
50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.
123
280000
2000
Před 50 lety uspořádal sérii různých přednášek.
04:57
He gave the popular lectures
124
282000
2000
Uspořádal populární přednášky,
04:59
that became "The Character of Physical Law."
125
284000
2000
které vyšly jako kniha O povaze fyzikálních zákonů.
05:01
He gave lectures to Caltech undergrads
126
286000
2000
Přednášel bakalářům Kalifornského technologického institutu,
05:03
that became "The Feynman Lectures on Physics."
127
288000
2000
které se staly Feynmanovými přednáškami z fyziky.
05:05
He gave lectures to Caltech graduate students
128
290000
2000
Pořádal přednášky pro studenty vyšších ročníků,
05:07
that became "The Feynman Lectures on Gravitation."
129
292000
2000
které se staly Feynmanovými přednáškami o gravitaci.
05:09
In every one of these books, every one of these sets of lectures,
130
294000
3000
V každé z těchto knih, v každém z tohoto souboru přednášek,
05:12
he emphasized this puzzle:
131
297000
2000
klade důraz na hádanku:
05:14
Why did the early universe have such a small entropy?
132
299000
3000
Proč měl raný vesmír tak nízkou entropii?
05:17
So he says -- I'm not going to do the accent --
133
302000
2000
Takže říká -- nebudu napodobovat jeho přízvuk --
05:19
he says, "For some reason, the universe, at one time,
134
304000
3000
říká: "Z nějakého důvodu měl vesmír v nějakém čase
05:22
had a very low entropy for its energy content,
135
307000
3000
velmi nízkou entropii vzhledem k obsahu energie
05:25
and since then the entropy has increased.
136
310000
2000
a od té doby se entropie zvětšuje.
05:27
The arrow of time cannot be completely understood
137
312000
3000
Šipce času nemůžeme plně porozumět,
05:30
until the mystery of the beginnings of the history of the universe
138
315000
3000
dokud není tajemství počátku historie vesmíru
05:33
are reduced still further
139
318000
2000
dále redukováno
05:35
from speculation to understanding."
140
320000
2000
od spekulace až k porozumění."
05:37
So that's our job.
141
322000
2000
Takže to je naše práce.
05:39
We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,
142
324000
2000
Chceme vědět -- bylo to před 50 lety, "Jistě," myslíte si,
05:41
"we've figured it out by now."
143
326000
2000
"jsme to už vyřešili."
05:43
It's not true that we've figured it out by now.
144
328000
2000
Pravda je však taková, že jsme na to doteď nepřišli.
05:45
The reason the problem has gotten worse,
145
330000
2000
Důvodem, proč se ten problém zhoršil,
05:47
rather than better,
146
332000
2000
spíše než zjednodušil,
05:49
is because in 1998
147
334000
2000
je to, že v roce 1998
05:51
we learned something crucial about the universe that we didn't know before.
148
336000
3000
jsme se dozvěděli o vesmíru něco klíčového, co jsme dříve nevěděli.
05:54
We learned that it's accelerating.
149
339000
2000
Zjistili jsme, že se pohybuje stále rychleji.
05:56
The universe is not only expanding.
150
341000
2000
Vesmír se nejen rozpíná.
05:58
If you look at the galaxy, it's moving away.
151
343000
2000
Pokud se podíváte na galaxii, pohybuje se pryč.
06:00
If you come back a billion years later and look at it again,
152
345000
2000
Pokud přijdete zpět o miliardu let později a opět se na ni podíváte,
06:02
it will be moving away faster.
153
347000
3000
bude se vzdalovat rychleji.
06:05
Individual galaxies are speeding away from us faster and faster
154
350000
3000
Jednotlivé galaxie se od nás vzdalují čím dál tím rychleji,
06:08
so we say the universe is accelerating.
155
353000
2000
takže říkáme, že vesmír zrychluje.
06:10
Unlike the low entropy of the early universe,
156
355000
2000
Na rozdíl od nízké entropie raného vesmíru,
06:12
even though we don't know the answer for this,
157
357000
2000
přestože na tohle neznáme odpověď,
06:14
we at least have a good theory that can explain it,
158
359000
2000
máme alespoň dobrou teorii, která to může vysvětlit --
06:16
if that theory is right,
159
361000
2000
pokud je tato teorie správná.
06:18
and that's the theory of dark energy.
160
363000
2000
A tou teorií je teorie temné energie.
06:20
It's just the idea that empty space itself has energy.
161
365000
3000
Je to myšlenka, že i samotný prázdný prostor má energii.
06:23
In every little cubic centimeter of space,
162
368000
3000
V každém krychlovém centimetru prostoru,
06:26
whether or not there's stuff,
163
371000
2000
ať už v něm je či není materiál,
06:28
whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,
164
373000
2000
ať už v něm jsou či nejsou částice, hmota, záření nebo cokoliv jiného,
06:30
there's still energy, even in the space itself.
165
375000
3000
stále je tam energie, dokonce i v prázdných místech.
06:33
And this energy, according to Einstein,
166
378000
2000
A podle Einsteina tato energie
06:35
exerts a push on the universe.
167
380000
3000
vyvíjí ve vesmíru tlak.
06:38
It is a perpetual impulse
168
383000
2000
Je to stálý podnět,
06:40
that pushes galaxies apart from each other.
169
385000
2000
který tlačí galaxie od sebe.
06:42
Because dark energy, unlike matter or radiation,
170
387000
3000
Protože temná energie se, na rozdíl od hmoty či záření,
06:45
does not dilute away as the universe expands.
171
390000
3000
rozpínáním vesmíru nezřeďuje.
06:48
The amount of energy in each cubic centimeter
172
393000
2000
Množství energie v každém krychlovém centimetru
06:50
remains the same,
173
395000
2000
zůstává stejné,
06:52
even as the universe gets bigger and bigger.
174
397000
2000
i když vesmír se stává větším a větším.
06:54
This has crucial implications
175
399000
3000
To má zásadní dopad na to,
06:57
for what the universe is going to do in the future.
176
402000
3000
co se bude dít s vesmírem v budoucnu.
07:00
For one thing, the universe will expand forever.
177
405000
2000
Jednou z věcí je, že se bude roztahovat donekonečna.
07:02
Back when I was your age,
178
407000
2000
Dříve, když jsem byl ve vašem věku,
07:04
we didn't know what the universe was going to do.
179
409000
2000
jsme nevěděli, co se s vesmírem stane.
07:06
Some people thought that the universe would recollapse in the future.
180
411000
3000
Někteří lidé si mysleli, že se vesmír v budoucnu znovu zhroutí.
07:09
Einstein was fond of this idea.
181
414000
2000
Einstein byl příznivcem této myšlenky.
07:11
But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,
182
416000
3000
Ale pokud je zde temná energie, a ta nemizí,
07:14
the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.
183
419000
3000
vesmír se bude navždy rozpínat stále dál a dál.
07:17
14 billion years in the past,
184
422000
2000
Čtrnáct miliard let v minulosti,
07:19
100 billion dog years,
185
424000
2000
nebo 100 miliard psích let,
07:21
but an infinite number of years into the future.
186
426000
3000
ale nekonečně mnoho let do budoucnosti.
07:24
Meanwhile, for all intents and purposes,
187
429000
3000
Prozatím vypadá vesmír
07:27
space looks finite to us.
188
432000
2000
ve všech směrech konečný.
07:29
Space may be finite or infinite,
189
434000
2000
Prostor může být konečný či nekonečný,
07:31
but because the universe is accelerating,
190
436000
2000
ale protože rozpínání vesmíru se zrychluje,
07:33
there are parts of it we cannot see
191
438000
2000
existují jeho části, které nejsme
07:35
and never will see.
192
440000
2000
a nikdy nebudeme schopni vidět.
07:37
There's a finite region of space that we have access to,
193
442000
2000
Je zde určitá oblast prostoru, do níž máme přístup,
07:39
surrounded by a horizon.
194
444000
2000
obklopená horizontem.
07:41
So even though time goes on forever,
195
446000
2000
Takže i když čas pokračuje donekonečna,
07:43
space is limited to us.
196
448000
2000
prostor je pro nás omezený.
07:45
Finally, empty space has a temperature.
197
450000
3000
Nakonec, prázdný prostor má nějakou teplotu.
07:48
In the 1970s, Stephen Hawking told us
198
453000
2000
V 70. letech nám Stephen Hawking řekl,
07:50
that a black hole, even though you think it's black,
199
455000
2000
že černá díra, přestože si myslíte, že je černá,
07:52
it actually emits radiation
200
457000
2000
ve skutečnosti vydává záření,
07:54
when you take into account quantum mechanics.
201
459000
2000
pokud bereme v potaz kvantovou mechaniku.
07:56
The curvature of space-time around the black hole
202
461000
3000
Zakřivení časoprostoru okolo černé díry
07:59
brings to life the quantum mechanical fluctuation,
203
464000
3000
přivádí k životu kvantově-mechanickou fluktuaci
08:02
and the black hole radiates.
204
467000
2000
a černá díra září.
08:04
A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons
205
469000
3000
Navlas stejné úvahy Hawkinga a Garyho Gibbonse ukázaly,
08:07
showed that if you have dark energy in empty space,
206
472000
3000
že pokud máte temnou energii v prázdném prostoru,
08:10
then the whole universe radiates.
207
475000
3000
pak celý vesmír vysílá záření.
08:13
The energy of empty space
208
478000
2000
Energie prázdného prostoru
08:15
brings to life quantum fluctuations.
209
480000
2000
dává vzniknout kvantové fluktuaci.
08:17
And so even though the universe will last forever,
210
482000
2000
Takže navzdory tomu, že vesmír bude trvat věčně
08:19
and ordinary matter and radiation will dilute away,
211
484000
3000
a běžná hmota a záření se rozptýlí,
08:22
there will always be some radiation,
212
487000
2000
vždy bude existovat nějaké záření,
08:24
some thermal fluctuations,
213
489000
2000
nějaká tepelná fluktuace,
08:26
even in empty space.
214
491000
2000
dokonce i v prázdném prostoru.
08:28
So what this means
215
493000
2000
Takže to znamená,
08:30
is that the universe is like a box of gas
216
495000
2000
že vesmír je jako krabice s plynem,
08:32
that lasts forever.
217
497000
2000
která trvá věčně.
08:34
Well what is the implication of that?
218
499000
2000
Jaké to má tedy důsledky?
08:36
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.
219
501000
3000
Botlzmann je studoval v 19. století.
08:39
He said, well, entropy increases
220
504000
3000
Říkal, že entropie vzrůstá,
08:42
because there are many, many more ways
221
507000
2000
protože je mnohem více možností
08:44
for the universe to be high entropy, rather than low entropy.
222
509000
3000
jak může mít vesmír vysokou entropii spíše než nízkou.
08:47
But that's a probabilistic statement.
223
512000
3000
Ale je to tvrzení založené na pravděpodobnosti.
08:50
It will probably increase,
224
515000
2000
Ona pravděpodobně vzroste
08:52
and the probability is enormously huge.
225
517000
2000
a ta pravděpodobnost je obrovská.
08:54
It's not something you have to worry about --
226
519000
2000
Není to nic, co by vás mělo trápit --
08:56
the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.
227
521000
4000
jako kdyby se vzduch v této místnosti všechen přeskupil z jedné části místnosti do druhé a udusil nás.
09:00
It's very, very unlikely.
228
525000
2000
To je velmi, velmi nepravděpodobné.
09:02
Except if they locked the doors
229
527000
2000
S výjimkou toho, že by zamkli dveře
09:04
and kept us here literally forever,
230
529000
2000
a nechali nás zde doslova věčně,
09:06
that would happen.
231
531000
2000
pak by se to stalo.
09:08
Everything that is allowed,
232
533000
2000
Vše, co je dovolené,
09:10
every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,
233
535000
3000
jakékoliv uspořádání, které může mezi molekulami v této místnosti nastat,
09:13
would eventually be obtained.
234
538000
2000
by se časem skutečně přihodilo.
09:15
So Boltzmann says, look, you could start with a universe
235
540000
3000
Takže Boltzmann říká, že můžete začít s vesmírem,
09:18
that was in thermal equilibrium.
236
543000
2000
který byl v tepelné rovnováze.
09:20
He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.
237
545000
3000
Nevěděl o Velkém třesku. Nevěděl o rozpínání vesmíru.
09:23
He thought that space and time were explained by Isaac Newton --
238
548000
3000
Myslel si, že prostor a čas byly vysvětleny Isaacem Newtonem --
09:26
they were absolute; they just stuck there forever.
239
551000
2000
že jsou absolutní; prostě tu budou navždy.
09:28
So his idea of a natural universe
240
553000
2000
Jeho představa přirozeného vesmíru
09:30
was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --
241
555000
3000
tedy byla taková, že molekuly vzduchu jsou prostě všude rozprostřené rovnoměrně --
09:33
the everything molecules.
242
558000
2000
molekuly všeho.
09:35
But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,
243
560000
3000
Ale pokud jste Boltzmannem, tak víte, že když počkáte dostatečně dlouho,
09:38
the random fluctuations of those molecules
244
563000
3000
náhodná fluktuace těchto molekul
09:41
will occasionally bring them
245
566000
2000
je čas od času přivede
09:43
into lower entropy configurations.
246
568000
2000
k uspořádání s nižší entropií.
09:45
And then, of course, in the natural course of things,
247
570000
2000
A potom se samozřejmě, za normálního běhu věcí,
09:47
they will expand back.
248
572000
2000
zase rozšíří zpět.
09:49
So it's not that entropy must always increase --
249
574000
2000
Takže to není tak, že entropie musí vždycky vzrůstat --
09:51
you can get fluctuations into lower entropy,
250
576000
3000
může dojít k fluktuaci do nižší entropie,
09:54
more organized situations.
251
579000
2000
do uspořádanějších situací.
09:56
Well if that's true,
252
581000
2000
Pokud je to pravda,
09:58
Boltzmann then goes onto invent
253
583000
2000
pak Boltzmann přichází se
10:00
two very modern-sounding ideas --
254
585000
2000
dvěma velmi moderně znějícími myšlenkami --
10:02
the multiverse and the anthropic principle.
255
587000
3000
multivesmírem a antropickým principem.
10:05
He says, the problem with thermal equilibrium
256
590000
2000
Říká, že problém s tepelnou rovnováhou je,
10:07
is that we can't live there.
257
592000
2000
že v ní nemůžeme žít.
10:09
Remember, life itself depends on the arrow of time.
258
594000
3000
Nezapomínejte, že samotný život závisí na směru časové šipky.
10:12
We would not be able to process information,
259
597000
2000
Nebyli bychom schopní zpracovávat informace,
10:14
metabolize, walk and talk,
260
599000
2000
trávit, chodit a mluvit,
10:16
if we lived in thermal equilibrium.
261
601000
2000
kdybychom žili v tepelné rovnováze.
10:18
So if you imagine a very, very big universe,
262
603000
2000
Takže když si představíte skutečně velký vesmír,
10:20
an infinitely big universe,
263
605000
2000
nekonečně velký vesmír,
10:22
with randomly bumping into each other particles,
264
607000
2000
kde do sebe částice náhodně narážejí,
10:24
there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,
265
609000
3000
občas by se objevily malé výkyvy ke stavům nižší entropie,
10:27
and then they relax back.
266
612000
2000
které by se pak zase vrátily zpět.
10:29
But there will also be large fluctuations.
267
614000
2000
Ale také tam budou velké výkyvy.
10:31
Occasionally, you will make a planet
268
616000
2000
Občas vytvoříte planetu
10:33
or a star or a galaxy
269
618000
2000
nebo hvězdu nebo galaxii
10:35
or a hundred billion galaxies.
270
620000
2000
nebo sto miliard galaxií.
10:37
So Boltzmann says,
271
622000
2000
Boltzmann tvrdí,
10:39
we will only live in the part of the multiverse,
272
624000
3000
že my budeme žít jenom v té části multivemíru,
10:42
in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,
273
627000
3000
v části tohoto nekonečně velkého souboru proudících částic,
10:45
where life is possible.
274
630000
2000
kde je život možný.
10:47
That's the region where entropy is low.
275
632000
2000
To je oblast, v níž je entropie nízká.
10:49
Maybe our universe is just one of those things
276
634000
3000
Možná je náš vesmír jenom jednou z věcí,
10:52
that happens from time to time.
277
637000
2000
která čas od času vznikne.
10:54
Now your homework assignment
278
639000
2000
Vaším domácím úkolem
10:56
is to really think about this, to contemplate what it means.
279
641000
2000
je opravdu se nad tím zamyslet, uvažovat, co to znamená.
10:58
Carl Sagan once famously said
280
643000
2000
Jedním ze známých výroků Carla Sagana je,
11:00
that "in order to make an apple pie,
281
645000
2000
že "k udělání jablečného koláče
11:02
you must first invent the universe."
282
647000
3000
musíte nejprve vynalézt vesmír".
11:05
But he was not right.
283
650000
2000
Ale neměl pravdu.
11:07
In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,
284
652000
3000
Podle Boltzmannova scénáře, pokud chcete udělat jablečný koláč,
11:10
you just wait for the random motion of atoms
285
655000
3000
jednoduše počkáte na náhodný pohyb atomů,
11:13
to make you an apple pie.
286
658000
2000
které vám ten koláč udělají.
11:15
That will happen much more frequently
287
660000
2000
To se stane mnohem častěji,
11:17
than the random motions of atoms
288
662000
2000
než že náhodný pohyb atomů
11:19
making you an apple orchard
289
664000
2000
vytvoří ovocný sad
11:21
and some sugar and an oven,
290
666000
2000
a nějaký cukr a troubu
11:23
and then making you an apple pie.
291
668000
2000
a potom jablečný koláč.
11:25
So this scenario makes predictions.
292
670000
3000
Takže tento scénář sestavuje předpovědi.
11:28
And the predictions are
293
673000
2000
A ty předpovídají,
11:30
that the fluctuations that make us are minimal.
294
675000
3000
že fluktuace, které nás tvoří, jsou minimální.
11:33
Even if you imagine that this room we are in now
295
678000
3000
Dokonce i když si představíte, že tato místnost, v níž teď jsme,
11:36
exists and is real and here we are,
296
681000
2000
existuje a je skutečná a my tu jsme
11:38
and we have, not only our memories,
297
683000
2000
a máme nejen svoje vzpomínky,
11:40
but our impression that outside there's something
298
685000
2000
ale i dojem, že venku je něco
11:42
called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,
299
687000
4000
jako Kalifornský technologický institut a Spojené státy a Mléčná dráha,
11:46
it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain
300
691000
3000
je mnohem jednodušší pro tyto pocity, aby náhodně proudily do vašeho mozku,
11:49
than for them actually to randomly fluctuate
301
694000
2000
než že by skutečně náhodně tvořily
11:51
into Caltech, the United States and the galaxy.
302
696000
3000
Kalifornský technologický institut, Spojené státy a galaxii.
11:54
The good news is that,
303
699000
2000
Dobrá zpráva je,
11:56
therefore, this scenario does not work; it is not right.
304
701000
3000
že díky tomu tento scénář nefunguje, není správný.
11:59
This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.
305
704000
3000
Tento scénář předpokládá, že bychom měli být jenom minimální fluktuací.
12:02
Even if you left our galaxy out,
306
707000
2000
I když vynecháte naši galaxii,
12:04
you would not get a hundred billion other galaxies.
307
709000
2000
nedostali byste dalších sto miliard dalších.
12:06
And Feynman also understood this.
308
711000
2000
A Feynman to také pochopil.
12:08
Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,
309
713000
4000
Feynmann tvrdí, že: "Podle hypotézy, že svět je fluktuací,
12:12
all the predictions are that
310
717000
2000
všechny předpovědi vedou k tomu,
12:14
if we look at a part of the world we've never seen before,
311
719000
2000
že pokud se podíváme na část světa, který jsme nikdy předtím neviděli,
12:16
we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --
312
721000
2000
nalezneme ji promíchanou a ne jako část, na níž jsme se právě podívali --
12:18
high entropy.
313
723000
2000
s vysokou entropií.
12:20
If our order were due to a fluctuation,
314
725000
2000
Pokud by měl být náš systém zapříčiněn fluktuací,
12:22
we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.
315
727000
2000
nečekali bychom pořádek nikde jinde než tam, kde jsme ho právě zaznamenali.
12:24
We therefore conclude the universe is not a fluctuation."
316
729000
4000
Proto usuzujeme, že vesmír není fluktuací."
12:28
So that's good. The question is then what is the right answer?
317
733000
3000
Takže to je dobré. Otázka potom je, co je správnou odpovědí?
12:31
If the universe is not a fluctuation,
318
736000
2000
Pokud vesmír není fluktuací,
12:33
why did the early universe have a low entropy?
319
738000
3000
proč měl ve svých počátcích nízkou entropii?
12:36
And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
320
741000
3000
A já bych vám moc rád řekl odpověď, ale už nemám čas.
12:39
(Laughter)
321
744000
2000
(Smích)
12:41
Here is the universe that we tell you about,
322
746000
2000
Je tu vesmír, o němž vám vyprávíme,
12:43
versus the universe that really exists.
323
748000
2000
versus vesmír, který skutečně existuje.
12:45
I just showed you this picture.
324
750000
2000
Právě jsem vám ukázal tuto fotku.
12:47
The universe is expanding for the last 10 billion years or so.
325
752000
2000
Vesmír se rozpíná posledních asi 10 miliard let.
12:49
It's cooling off.
326
754000
2000
Ochlazuje se.
12:51
But we now know enough about the future of the universe
327
756000
2000
Ale my teď víme o budoucnosti vesmíru tolik,
12:53
to say a lot more.
328
758000
2000
že bychom mohli říct mnohem více.
12:55
If the dark energy remains around,
329
760000
2000
Pokud temná energie nezmizí,
12:57
the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.
330
762000
3000
hvězdy kolem nás spotřebují své nukleární palivo, přestanou hořet.
13:00
They will fall into black holes.
331
765000
2000
Zhroutí se do černých děr.
13:02
We will live in a universe
332
767000
2000
Budeme žít ve vesmíru,
13:04
with nothing in it but black holes.
333
769000
2000
kde nebude nic jiného než černé díry.
13:06
That universe will last 10 to the 100 years --
334
771000
4000
Ten vesmír bude trvat 10 na 100 let --
13:10
a lot longer than our little universe has lived.
335
775000
2000
mnohem déle než trval náš malý vesmír.
13:12
The future is much longer than the past.
336
777000
2000
Budoucnost je mnohem delší než minulost.
13:14
But even black holes don't last forever.
337
779000
2000
Ale ani černé díry netrvají donekonečna.
13:16
They will evaporate,
338
781000
2000
Vypaří se
13:18
and we will be left with nothing but empty space.
339
783000
2000
a nám nezbude nic víc než prázdný prostor.
13:20
That empty space lasts essentially forever.
340
785000
4000
Ten prázdný prostor bude trvat v podstatě věčně.
13:24
However, you notice, since empty space gives off radiation,
341
789000
3000
Všimněte si nicméně, že prázdný prostor vydává záření
13:27
there's actually thermal fluctuations,
342
792000
2000
a tím pádem v něm existují teplotní fluktuace
13:29
and it cycles around
343
794000
2000
a ty v cyklech probíhají
13:31
all the different possible combinations
344
796000
2000
všemi možnými kombinacemi
13:33
of the degrees of freedom that exist in empty space.
345
798000
3000
stupňů volnosti, které v prázdném prostoru existují.
13:36
So even though the universe lasts forever,
346
801000
2000
Takže i když vesmír trvá věčně,
13:38
there's only a finite number of things
347
803000
2000
existuje jenom omezené množství věcí,
13:40
that can possibly happen in the universe.
348
805000
2000
které se ve vesmíru mohou přihodit.
13:42
They all happen over a period of time
349
807000
2000
Všechny z nich se stanou během časového období
13:44
equal to 10 to the 10 to the 120 years.
350
809000
3000
trvajícího 10 na 10 na 120 let.
13:47
So here's two questions for you.
351
812000
2000
Tady jsou pro vás dvě otázky.
13:49
Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,
352
814000
3000
První: Pokud vesmír trvá 10 na 10 na 120 let,
13:52
why are we born
353
817000
2000
proč jsme se narodili
13:54
in the first 14 billion years of it,
354
819000
3000
v jeho prvních 14 miliardách,
13:57
in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?
355
822000
3000
v teplém, příjemném doznívání velkého třesku?
14:00
Why aren't we in empty space?
356
825000
2000
Proč nejsme v prázdném prostoru?
14:02
You might say, "Well there's nothing there to be living,"
357
827000
2000
Možná řeknete: "Vždyť se tam nedá žít,"
14:04
but that's not right.
358
829000
2000
ale to není správně.
14:06
You could be a random fluctuation out of the nothingness.
359
831000
2000
Mohli byste být náhodnou fluktuací z prázdnoty.
14:08
Why aren't you?
360
833000
2000
Proč jí nejste?
14:10
More homework assignment for you.
361
835000
3000
To je váš další domácí úkol.
14:13
So like I said, I don't actually know the answer.
362
838000
2000
Takže jak jsem řekl, odpověď skutečně neznám.
14:15
I'm going to give you my favorite scenario.
363
840000
2000
Řeknu vám však svůj nejoblíbenější scénář.
14:17
Either it's just like that. There is no explanation.
364
842000
3000
Buď to tak prostě je. Neexistuje žádné vysvětlení.
14:20
This is a brute fact about the universe
365
845000
2000
Je to hrubý fakt o vesmíru,
14:22
that you should learn to accept and stop asking questions.
366
847000
3000
který byste se měli naučit přijmout a přestat klást otázky.
14:26
Or maybe the Big Bang
367
851000
2000
Nebo možná Velký třesk
14:28
is not the beginning of the universe.
368
853000
2000
není počátkem vesmíru.
14:30
An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,
369
855000
3000
Vajíčko, nerozbité vajíčko, má nízkou entropii
14:33
and yet, when we open our refrigerator,
370
858000
2000
a přece když otevřeme ledničku,
14:35
we do not go, "Hah, how surprising to find
371
860000
2000
nedivíme se: "Ach, jak je to zvláštní najít
14:37
this low entropy configuration in our refrigerator."
372
862000
2000
toto uspořádání s nízkou entropií v naší lednici."
14:39
That's because an egg is not a closed system;
373
864000
3000
Je to proto, že vajíčko není uzavřeným systémem.
14:42
it comes out of a chicken.
374
867000
2000
Pochází ze slepice.
14:44
Maybe the universe comes out of a universal chicken.
375
869000
4000
Možná, že vesmír pochází z vesmírné slepice.
14:48
Maybe there is something that naturally,
376
873000
2000
Možná je zde něco, co umožňuje přirozeně
14:50
through the growth of the laws of physics,
377
875000
3000
přes vývoj fyzikálních zákonů
14:53
gives rise to universe like ours
378
878000
2000
vznik vesmíru, jako je ten náš,
14:55
in low entropy configurations.
379
880000
2000
s nízkou entropií.
14:57
If that's true, it would happen more than once;
380
882000
2000
Pokud je to pravda, stalo by se to víckrát než jednou.
14:59
we would be part of a much bigger multiverse.
381
884000
3000
Byli bychom součástí o poznání většího multivesmíru.
15:02
That's my favorite scenario.
382
887000
2000
To je můj nejoblíbenější scénář.
15:04
So the organizers asked me to end with a bold speculation.
383
889000
3000
Organizátoři mě poprosili, abych skončil smělou spekulací.
15:07
My bold speculation
384
892000
2000
Má smělá spekulace je,
15:09
is that I will be absolutely vindicated by history.
385
894000
3000
že historie mi dá naprosto za pravdu.
15:12
And 50 years from now,
386
897000
2000
A za 50 let
15:14
all of my current wild ideas will be accepted as truths
387
899000
3000
budou všechny z mých divokých představ přijaty jako pravdy
15:17
by the scientific and external communities.
388
902000
3000
vědci i externími komunitami.
15:20
We will all believe that our little universe
389
905000
2000
Všichni budeme věřit, že náš malý vesmír
15:22
is just a small part of a much larger multiverse.
390
907000
3000
je jen částečkou v mnohem větším multivesmíru.
15:25
And even better, we will understand what happened at the Big Bang
391
910000
3000
A co víc, porozumíme, co se stalo během velkém třesku
15:28
in terms of a theory
392
913000
2000
v rámci teorie,
15:30
that we will be able to compare to observations.
393
915000
2000
která bude srovnatelná s pozorováním.
15:32
This is a prediction. I might be wrong.
394
917000
2000
Toto je předpověď. Možná se mýlím.
15:34
But we've been thinking as a human race
395
919000
2000
Ale jako lidstvo už mnoho a mnoho let
15:36
about what the universe was like,
396
921000
2000
přemýšlíme o tom, jak vesmír vypadal
15:38
why it came to be in the way it did for many, many years.
397
923000
3000
a proč vznikl tak, jak vznikl.
15:41
It's exciting to think we may finally know the answer someday.
398
926000
3000
Je vzrušující si představit, že jednoho dne se snad konečně dozvíme odpověď.
15:44
Thank you.
399
929000
2000
Děkuji vám.
15:46
(Applause)
400
931000
2000
(Potlesk)
ABOUT THE SPEAKER
Sean M. Carroll - Physicist, cosmologistA 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.
Sean M. Carroll | Speaker | TED.com