TEDxCaltech
Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse
Sean Carroll: D'un temps lointain au soupçon d'un multi-univers.
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A TEDxCaltech, le cosmologiste Sean Carroll s'attaque, via une présentation ludique et qui porte à réflexion sur la nature du temps et de l'univers, à une question d'une simplicité trompeuse: pourquoi est-ce que le temps existe? Les réponses possibles présentent une surprenante vision de la nature de l'univers ainsi que de notre place en son sein.
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
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The universe
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L'univers
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is really big.
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est vraiment grand.
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We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.
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4000
3000
Nous vivons dans une galaxie, la Galaxie de la Voie Lactée.
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There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.
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7000
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Il y a environ une centaine de milliards d'étoiles dans la Voie Lactée.
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And if you take a camera
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Si vous prenez un appareil-photo,
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and you point it at a random part of the sky,
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2000
que vous le pointez vers une partie quelconque du ciel,
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and you just keep the shutter open,
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14000
2000
et que vous maintenez l'obturateur ouvert,
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as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,
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16000
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tant que votre appareil est rattaché au télescope spatial Hubble,
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it will see something like this.
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19000
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vous verrez quelque chose qui ressemble à cela.
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Every one of these little blobs
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3000
Chacune de ces petites tâches
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is a galaxy roughly the size of our Milky Way --
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24000
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est une galaxie d'environ la taille de la Voie Lactée --
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a hundred billion stars in each of those blobs.
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et chacune possède une centaine de milliards d'étoiles.
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There are approximately a hundred billion galaxies
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3000
Il y a environ une centaine de milliards de galaxies
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in the observable universe.
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dans l'univers observable.
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100 billion is the only number you need to know.
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34000
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Le seul chiffre qu'il vous faut connaître c'est 100 milliards.
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The age of the universe, between now and the Big Bang,
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36000
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L'âge de l'univers, entre aujourd'hui et le Big Bang,
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is a hundred billion in dog years.
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39000
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est de cent milliards en années de chien.
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(Laughter)
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2000
(Rires)
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Which tells you something about our place in the universe.
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Ce qui en dit long sur notre place dans l'univers.
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One thing you can do with a picture like this is simply admire it.
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Une telle image ne peut être qu'admirée.
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It's extremely beautiful.
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Elle est d'une extrême beauté.
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I've often wondered, what is the evolutionary pressure
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50000
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Je me suis souvent demandé quelle pression évolutive
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that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve
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a poussé nos ancêtres de la région du Veld à s'adapter et évoluer
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to really enjoy pictures of galaxies
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afin d'apprécier pleinement des images de galaxies
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when they didn't have any.
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alors qu'ils n'en avaient aucune.
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But we would also like to understand it.
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Mais nous aimerions aussi comprendre l'univers.
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As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?
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62000
4000
En tant que cosmologiste, je demande: pourquoi l'univers est-il ainsi?
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One big clue we have is that the universe is changing with time.
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66000
3000
Nous possédons un indice majeur: l'univers change avec le temps.
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If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,
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3000
Si nous regardions une de ces galaxies et mesurions sa vitesse,
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it would be moving away from you.
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2000
elle s'éloignerait de nous.
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And if you look at a galaxy even farther away,
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Et si nous observons une galaxie encore plus lointaine,
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it would be moving away faster.
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elle s'éloignerait encore plus rapidement.
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So we say the universe is expanding.
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Ainsi, on dit que l'univers est en expansion.
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What that means, of course, is that, in the past,
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80000
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Ce que cela signifie est que, par le passé,
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things were closer together.
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82000
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les choses étaient plus proches les unes des autres.
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In the past, the universe was more dense,
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84000
2000
Jadis, l'univers était plus dense,
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and it was also hotter.
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86000
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et plus chaud aussi.
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If you squeeze things together, the temperature goes up.
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2000
Si on concentre des substances, la température augmente.
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That kind of makes sense to us.
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Cela nous semble plutôt logique.
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The thing that doesn't make sense to us as much
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Ce qui nous est plus difficile de comprendre
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is that the universe, at early times, near the Big Bang,
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94000
3000
est que l'univers, aux premiers instants, près du Big Bang,
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was also very, very smooth.
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97000
2000
était très, très plat.
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You might think that that's not a surprise.
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Vous pensez peut-être que ce n'est pas surprenant.
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The air in this room is very smooth.
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101000
2000
L'air dans cette pièce est très plat.
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You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."
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103000
3000
Vous pouvez penser, "Peut-être que les choses se sont elles-mêmes aplaties."
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But the conditions near the Big Bang are very, very different
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106000
3000
Mais les conditions près du Big Bang sont bien plus différentes
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than the conditions of the air in this room.
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109000
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que les conditions de l'air dans cette pièce.
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In particular, things were a lot denser.
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111000
2000
Notamment, tout était beaucoup plus dense.
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The gravitational pull of things
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113000
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L'attraction gravitationnelle des choses
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was a lot stronger near the Big Bang.
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115000
2000
était beaucoup plus forte près du Big Bang.
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What you have to think about
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117000
2000
Il faut garder à l'esprit
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is we have a universe with a hundred billion galaxies,
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2000
que l'univers a une centaine de milliards de galaxies,
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a hundred billion stars each.
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121000
2000
qui possèdent chacune une centaine de milliards d'étoiles.
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At early times, those hundred billion galaxies
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123000
3000
Aux premiers instants, ces centaines de milliards de galaxies
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were squeezed into a region about this big --
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126000
3000
étaient concentrées dans une zone de cette taille environ --
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literally -- at early times.
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129000
2000
littéralement, aux premiers instants.
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And you have to imagine doing that squeezing
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131000
2000
Et il faut imaginer cette concentration en train de se faire
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without any imperfections,
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133000
2000
sans aucune imperfection,
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without any little spots
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sans aucune petite tache
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where there were a few more atoms than somewhere else.
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137000
2000
là où il y avait un peu plus d'atomes qu'à d'autres endroits.
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Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull
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139000
3000
Autrement, sous la force de gravitation, ces galaxies se seraient effondrées sur elles-mêmes
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into a huge black hole.
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142000
2000
dans un immense trou noir.
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Keeping the universe very, very smooth at early times
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144000
3000
Le fait que l'univers reste très plat aux premiers instants
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is not easy; it's a delicate arrangement.
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147000
2000
n'est pas chose facile, c'est une formation complexe.
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It's a clue
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149000
2000
Cela nous indique
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that the early universe is not chosen randomly.
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151000
2000
que le début de l'univers n'est pas dû au hasard.
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There is something that made it that way.
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153000
2000
Quelque chose a provoqué ce phénomène.
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We would like to know what.
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155000
2000
Nous voudrions savoir de quoi il s'agit.
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So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,
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157000
3000
Un début de réponse a été apporté par Ludwig Boltzmann,
02:55
an Austrian physicist in the 19th century.
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160000
3000
un physicien autrichien du 19ème siècle.
02:58
And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.
70
163000
3000
Boltzmann nous a permis de comprendre l'entropie.
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You've heard of entropy.
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166000
2000
Vous avez entendu parler de l'entropie.
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It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.
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168000
3000
Il s'agit du caractère aléatoire, désordonné, chaotique de certains systèmes.
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Boltzmann gave us a formula --
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171000
2000
Boltzmann a fourni une formule --
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engraved on his tombstone now --
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173000
2000
aujourd'hui gravée sur sa tombe --
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that really quantifies what entropy is.
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175000
2000
qui quantifie vraiment ce qu'est l'entropie.
03:12
And it's basically just saying
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177000
2000
En gros, l'entropie
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that entropy is the number of ways
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179000
2000
c'est le nombre de façons
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we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,
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181000
3000
de réorganiser les constituants d'un système pour que l'on ne s'aperçoive de rien,
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so that macroscopically it looks the same.
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184000
2000
afin qu'au niveau macroscopique, il ait la même apparence.
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If you have the air in this room,
80
186000
2000
Prenons l'air dans cette pièce,
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you don't notice each individual atom.
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188000
3000
vous ne remarquez pas chaque atome individuellement.
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A low entropy configuration
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2000
Un système où l'entropie est faible
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is one in which there's only a few arrangements that look that way.
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193000
2000
ne comprend que quelques formations qui ressemblent à cela.
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A high entropy arrangement
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195000
2000
Un système où l'entropie est élevée
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is one that there are many arrangements that look that way.
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197000
2000
comprend de nombreuses formations qui ressemblent à cela.
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This is a crucially important insight
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199000
2000
C'est une information à l'importance cruciale,
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because it helps us explain
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201000
2000
puisqu'elle permet d'expliquer
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the second law of thermodynamics --
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203000
2000
le deuxième principe de la thermodynamique --
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the law that says that entropy increases in the universe,
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205000
3000
le principe qui dit que l'entropie augmente dans l'univers,
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or in some isolated bit of the universe.
90
208000
2000
ou bien dans un endroit isolé de l'univers.
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The reason why entropy increases
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210000
2000
L'entropie augmente simplement parce
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is simply because there are many more ways
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212000
3000
qu'il existe beaucoup plus de systèmes avec
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to be high entropy than to be low entropy.
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215000
2000
une entropie élevée plutôt qu'une entropie faible.
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That's a wonderful insight,
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217000
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C'est une formidable information
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but it leaves something out.
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219000
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mais qui oublie de mentionner autre chose.
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This insight that entropy increases, by the way,
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221000
2000
Cette idée que l'entropie augmente, au fait,
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is what's behind what we call the arrow of time,
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223000
3000
se trouve derrière ce que l'on appelle la flèche du temps,
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the difference between the past and the future.
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226000
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la différence entre le passé et le futur.
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Every difference that there is
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228000
2000
Chaque différence que l'on peut trouver
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between the past and the future
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230000
2000
entre le passé et le futur
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is because entropy is increasing --
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232000
2000
s'explique par l'augmentation de l'entropie --
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the fact that you can remember the past, but not the future.
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234000
3000
le fait que l'on peut se rappeler du passé mais pas du futur.
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The fact that you are born, and then you live, and then you die,
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237000
3000
Le fait que l'on naît, puis que l'on vit et enfin que l'on meurt,
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always in that order,
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240000
2000
toujours dans cet ordre,
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that's because entropy is increasing.
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242000
2000
s'explique par l'augmentation de l'entropie.
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Boltzmann explained that if you start with low entropy,
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244000
2000
Boltzmann explique que si on commence avec une faible entropie,
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it's very natural for it to increase
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246000
2000
cette dernière va naturellement augmenter
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because there's more ways to be high entropy.
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248000
3000
parce qu'il existe plus de systèmes avec une entropie élevée.
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What he didn't explain
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251000
2000
Ce qu'il n'a pas expliqué
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was why the entropy was ever low in the first place.
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253000
3000
est la raison pour laquelle l'entropie était faible en premier lieu.
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The fact that the entropy of the universe was low
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256000
2000
Le fait que l'entropie de l'univers était faible
04:33
was a reflection of the fact
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258000
2000
s'explique par le fait
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that the early universe was very, very smooth.
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260000
2000
que l'univers à son début était très, très plat.
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We'd like to understand that.
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262000
2000
Nous voulons comprendre cela.
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That's our job as cosmologists.
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264000
2000
C'est notre travail en tant que cosmologistes.
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Unfortunately, it's actually not a problem
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266000
2000
Malheureusement, ce n'est pas vraiment un problème
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that we've been giving enough attention to.
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268000
2000
auquel nous avons apporté beaucoup d'attention.
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It's not one of the first things people would say,
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270000
2000
Ce n'est pas l'une des premières choses dont on fait mention
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if you asked a modern cosmologist,
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272000
2000
si on demande à un cosmologiste aujourd'hui,
04:49
"What are the problems we're trying to address?"
120
274000
2000
"Quels sont les problèmes auxquels on essaye de répondre?"
04:51
One of the people who did understand that this was a problem
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276000
2000
Un de ceux qui avait bien compris qu'il y avait bien là un problème
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was Richard Feynman.
122
278000
2000
était Richard Feynman.
04:55
50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.
123
280000
2000
Il y a 50 ans, il a donné de nombreuses conférences.
04:57
He gave the popular lectures
124
282000
2000
Il a présenté des conférences à succès
04:59
that became "The Character of Physical Law."
125
284000
2000
qui ont été éditées sous le titre : "La nature de la physique"
05:01
He gave lectures to Caltech undergrads
126
286000
2000
Les cours qu'il a donné à des étudiants de 1er cycle de la faculté Caltech
05:03
that became "The Feynman Lectures on Physics."
127
288000
2000
ont été publiés dans l'ouvrage "Cours de physique de Feynman"
05:05
He gave lectures to Caltech graduate students
128
290000
2000
Les cours qu'il a donné à des étudiants de 2ème cycle de la faculté Caltech
05:07
that became "The Feynman Lectures on Gravitation."
129
292000
2000
ont été publiés dans l'ouvrage "Leçons sur la gravitation"
05:09
In every one of these books, every one of these sets of lectures,
130
294000
3000
Dans chacun de ses livres, chacune de ses conférences,
05:12
he emphasized this puzzle:
131
297000
2000
il a insisté sur ce mystère:
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Why did the early universe have such a small entropy?
132
299000
3000
Pourquoi le début de l'univers avait-il une entropie si faible?
05:17
So he says -- I'm not going to do the accent --
133
302000
2000
Il a dit -- je ne vais pas imiter son accent --
05:19
he says, "For some reason, the universe, at one time,
134
304000
3000
"Pour une raison ou l'autre, à un moment donné, le contenu énergétique
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had a very low entropy for its energy content,
135
307000
3000
de l'univers présentait une très faible entropie,
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and since then the entropy has increased.
136
310000
2000
et depuis, l'entropie a augmenté.
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The arrow of time cannot be completely understood
137
312000
3000
Le concept de la flèche du temps ne peut pas être entièrement compris
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until the mystery of the beginnings of the history of the universe
138
315000
3000
tant que le mystère des origines de l'histoire de l'univers
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are reduced still further
139
318000
2000
ne s'éloigne pas davantage
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from speculation to understanding."
140
320000
2000
de la spéculation au profit de la compréhension."
05:37
So that's our job.
141
322000
2000
Voilà notre travail.
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We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,
142
324000
2000
Nous voulons savoir -- c'était il y a 50 ans, vous vous dites,
05:41
"we've figured it out by now."
143
326000
2000
"On a sûrement tout compris depuis."
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It's not true that we've figured it out by now.
144
328000
2000
Ce n'est pas vrai, on a pas la solution à ce jour.
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The reason the problem has gotten worse,
145
330000
2000
La raison pour laquelle le problème a empiré,
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rather than better,
146
332000
2000
plutôt que le contraire,
05:49
is because in 1998
147
334000
2000
est qu'en 1998
05:51
we learned something crucial about the universe that we didn't know before.
148
336000
3000
on a appris sur l'univers une chose cruciale qu'on ignorait jusqu'alors.
05:54
We learned that it's accelerating.
149
339000
2000
On a appris qu'il accélère.
05:56
The universe is not only expanding.
150
341000
2000
L'univers n'est pas seulement en expansion.
05:58
If you look at the galaxy, it's moving away.
151
343000
2000
Si vous regardez la galaxie, elle s'éloigne.
06:00
If you come back a billion years later and look at it again,
152
345000
2000
Si vous revenez dans un milliard d'années et la regardez de nouveau,
06:02
it will be moving away faster.
153
347000
3000
elle s'éloignera encore plus rapidement.
06:05
Individual galaxies are speeding away from us faster and faster
154
350000
3000
Des galaxies s'éloignent de nous à une vitesse grandissante.
06:08
so we say the universe is accelerating.
155
353000
2000
Ainsi, on dit que l'univers accélère.
06:10
Unlike the low entropy of the early universe,
156
355000
2000
Contrairement à la faible entropie du début de l'univers,
06:12
even though we don't know the answer for this,
157
357000
2000
bien que nous en ignorions la raison,
06:14
we at least have a good theory that can explain it,
158
359000
2000
nous avons au moins une bonne théorie pour expliquer la chose,
06:16
if that theory is right,
159
361000
2000
si cette théorie s'avère juste,
06:18
and that's the theory of dark energy.
160
363000
2000
alors il s'agit de la théorie de l'énergie noire.
06:20
It's just the idea that empty space itself has energy.
161
365000
3000
C'est l'idée que le vide possède une énergie propre.
06:23
In every little cubic centimeter of space,
162
368000
3000
Dans chaque petit centimètre cube de l'espace,
06:26
whether or not there's stuff,
163
371000
2000
qu'il y ait ou non quelque chose,
06:28
whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,
164
373000
2000
qu'il y ait ou non des particules, de la matière, des rayonnements ou autres,
06:30
there's still energy, even in the space itself.
165
375000
3000
il y a toujours de l'énergie, même dans l'espace lui-même.
06:33
And this energy, according to Einstein,
166
378000
2000
Et selon Einstein, cette énergie
06:35
exerts a push on the universe.
167
380000
3000
exerce une poussée sur l'univers.
06:38
It is a perpetual impulse
168
383000
2000
C'est une impulsion en continu
06:40
that pushes galaxies apart from each other.
169
385000
2000
qui a éloigné les galaxies les unes des autres.
06:42
Because dark energy, unlike matter or radiation,
170
387000
3000
Parce que l'énergie noire, contrairement à la matière ou aux rayonnements,
06:45
does not dilute away as the universe expands.
171
390000
3000
ne s'atténue pas avec l'expansion de l'univers.
06:48
The amount of energy in each cubic centimeter
172
393000
2000
La quantité d'énergie dans chaque centimètre cube
06:50
remains the same,
173
395000
2000
reste la même,
06:52
even as the universe gets bigger and bigger.
174
397000
2000
alors même que l'univers continue de grandir.
06:54
This has crucial implications
175
399000
3000
Ceci à des conséquences majeures
06:57
for what the universe is going to do in the future.
176
402000
3000
concernant le futur de l'univers.
07:00
For one thing, the universe will expand forever.
177
405000
2000
D'abord, l'univers sera toujours en expansion.
07:02
Back when I was your age,
178
407000
2000
Quand j'avais votre âge,
07:04
we didn't know what the universe was going to do.
179
409000
2000
on ignorait ce qu'il adviendrait de l'univers.
07:06
Some people thought that the universe would recollapse in the future.
180
411000
3000
Certains pensaient que l'univers allait de nouveau s'effondrer dans le futur.
07:09
Einstein was fond of this idea.
181
414000
2000
Einstein aimait cette idée.
07:11
But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,
182
416000
3000
Mais s'il y a l'énergie noire, et si celle-ci ne disparaît pas,
07:14
the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.
183
419000
3000
l'univers continuera à s'étendre indéfiniment.
07:17
14 billion years in the past,
184
422000
2000
Vieux de 14 milliards d'années,
07:19
100 billion dog years,
185
424000
2000
100 milliards en années de chien,
07:21
but an infinite number of years into the future.
186
426000
3000
mais un nombre infini d'années dans le futur.
07:24
Meanwhile, for all intents and purposes,
187
429000
3000
En attendant, l'espace nous semble
07:27
space looks finite to us.
188
432000
2000
limité, en principe.
07:29
Space may be finite or infinite,
189
434000
2000
L'espace peut être fini ou infini,
07:31
but because the universe is accelerating,
190
436000
2000
mais en raison de l'accélération de l'univers,
07:33
there are parts of it we cannot see
191
438000
2000
il y a des endroits que nous ne pouvons pas voir
07:35
and never will see.
192
440000
2000
et ne verrons jamais.
07:37
There's a finite region of space that we have access to,
193
442000
2000
Il y a une partie limitée de l'espace à laquelle nous avons accès,
07:39
surrounded by a horizon.
194
444000
2000
entourée par un horizon.
07:41
So even though time goes on forever,
195
446000
2000
Ainsi, même si le temps perdure à jamais,
07:43
space is limited to us.
196
448000
2000
l'espace est, pour nous, limité.
07:45
Finally, empty space has a temperature.
197
450000
3000
Enfin, le vide présente une température.
07:48
In the 1970s, Stephen Hawking told us
198
453000
2000
Dans les années 1970, Stephen Hawking nous a dit
07:50
that a black hole, even though you think it's black,
199
455000
2000
qu'un trou noir, bien qu'on l'imagine noir,
07:52
it actually emits radiation
200
457000
2000
émet en réalité un rayonnement,
07:54
when you take into account quantum mechanics.
201
459000
2000
lorsqu'on prend en compte la mécanique quantique.
07:56
The curvature of space-time around the black hole
202
461000
3000
La courbure de l'espace-temps autour du trou noir
07:59
brings to life the quantum mechanical fluctuation,
203
464000
3000
entraîne une variation de la mécanique quantique,
08:02
and the black hole radiates.
204
467000
2000
et le trou noir émet un rayonnement.
08:04
A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons
205
469000
3000
Un calcul rigoureusement similaire de Hawking et Gary Gibbons
08:07
showed that if you have dark energy in empty space,
206
472000
3000
a montré que, si de l'énergie noire est présente dans le vide,
08:10
then the whole universe radiates.
207
475000
3000
alors tout l'univers émet des rayonnements.
08:13
The energy of empty space
208
478000
2000
L'énergie du vide
08:15
brings to life quantum fluctuations.
209
480000
2000
entraîne des variantes quantiques.
08:17
And so even though the universe will last forever,
210
482000
2000
Ainsi, même si l'univers perdure à jamais,
08:19
and ordinary matter and radiation will dilute away,
211
484000
3000
et que la matière ordinaire et les rayonnements se dissipent,
08:22
there will always be some radiation,
212
487000
2000
il y aura toujours des rayonnements,
08:24
some thermal fluctuations,
213
489000
2000
des variantes thermiques,
08:26
even in empty space.
214
491000
2000
même dans le vide.
08:28
So what this means
215
493000
2000
Ce que cela signifie
08:30
is that the universe is like a box of gas
216
495000
2000
est que l'univers s'apparente à une boîte de gaz
08:32
that lasts forever.
217
497000
2000
qui va durer pour toujours.
08:34
Well what is the implication of that?
218
499000
2000
Qu'est-ce que cela implique?
08:36
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.
219
501000
3000
Boltzman a étudié cette implication au 19ème siècle.
08:39
He said, well, entropy increases
220
504000
3000
Il a dit que l'entropie augmente
08:42
because there are many, many more ways
221
507000
2000
parce qu'il existe beaucoup plus de systèmes dans l'univers
08:44
for the universe to be high entropy, rather than low entropy.
222
509000
3000
présentant une entropie élevée plutôt qu'une entropie faible.
08:47
But that's a probabilistic statement.
223
512000
3000
Mais c'est une déclaration probabiliste.
08:50
It will probably increase,
224
515000
2000
Elle va probablement augmenter,
08:52
and the probability is enormously huge.
225
517000
2000
et la probabilité est extrêmement grande.
08:54
It's not something you have to worry about --
226
519000
2000
Ce n'est pas quelque chose qui doit vous inquiéter --
08:56
the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.
227
521000
4000
l'air dans cette pièce qui se concentre en un même endroit pour nous faire suffoquer.
09:00
It's very, very unlikely.
228
525000
2000
C'est très, très improbable.
09:02
Except if they locked the doors
229
527000
2000
Sauf s'ils verrouillent les portes
09:04
and kept us here literally forever,
230
529000
2000
et nous laissent enfermés là, littéralement pour toujours,
09:06
that would happen.
231
531000
2000
ça pourrait arriver.
09:08
Everything that is allowed,
232
533000
2000
Toutes les configurations possibles
09:10
every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,
233
535000
3000
que l'on peut obtenir à partir des molécules dans cette pièce,
09:13
would eventually be obtained.
234
538000
2000
on finirait par les obtenir.
09:15
So Boltzmann says, look, you could start with a universe
235
540000
3000
Donc selon Boltzmann, on peut commencer avec un univers
09:18
that was in thermal equilibrium.
236
543000
2000
qui se trouve en équilibre thermique.
09:20
He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.
237
545000
3000
Il ignorait tout du Big Bang. Il ignorait tout de l'expansion de l'univers.
09:23
He thought that space and time were explained by Isaac Newton --
238
548000
3000
Pour lui, l'espace et le temps avaient été élucidés par Isaac Newton --
09:26
they were absolute; they just stuck there forever.
239
551000
2000
Ces notions étaient absolues; valables pour toujours.
09:28
So his idea of a natural universe
240
553000
2000
Alors, son idée d'un univers naturel
09:30
was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --
241
555000
3000
consistait en un univers où les molécules d'air étaient réparties de manière égale de partout --
09:33
the everything molecules.
242
558000
2000
les molécules de tout.
09:35
But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,
243
560000
3000
Si vous êtes Boltzmann, vous savez que, si vous êtes assez patients,
09:38
the random fluctuations of those molecules
244
563000
3000
les variantes aléatoires de ces molécules
09:41
will occasionally bring them
245
566000
2000
vont parfois les transformer
09:43
into lower entropy configurations.
246
568000
2000
en systèmes à faible entropie.
09:45
And then, of course, in the natural course of things,
247
570000
2000
Et puis, suivant le cours naturel des choses,
09:47
they will expand back.
248
572000
2000
elles vont de nouveau être en expansion.
09:49
So it's not that entropy must always increase --
249
574000
2000
Il ne s'agit pas pour l'entropie d'être toujours en augmentation --
09:51
you can get fluctuations into lower entropy,
250
576000
3000
on peut obtenir des variantes même dans des systèmes
09:54
more organized situations.
251
579000
2000
plus organisés et à faible entropie.
09:56
Well if that's true,
252
581000
2000
Et bien si cela est vrai,
09:58
Boltzmann then goes onto invent
253
583000
2000
Boltzmann a ensuite inventé
10:00
two very modern-sounding ideas --
254
585000
2000
deux concepts très modernes --
10:02
the multiverse and the anthropic principle.
255
587000
3000
le multi-univers et le principe anthropique.
10:05
He says, the problem with thermal equilibrium
256
590000
2000
Il affirme que le problème que pose l'équilibre thermique
10:07
is that we can't live there.
257
592000
2000
est qu'il nous est impossible d'y vivre.
10:09
Remember, life itself depends on the arrow of time.
258
594000
3000
Rappelez-vous, la vie elle-même dépend de la flèche du temps.
10:12
We would not be able to process information,
259
597000
2000
Nous ne pourrions pas traiter l'information,
10:14
metabolize, walk and talk,
260
599000
2000
métaboliser, marcher et parler,
10:16
if we lived in thermal equilibrium.
261
601000
2000
si nous vivions dans un milieu en équilibre thermique.
10:18
So if you imagine a very, very big universe,
262
603000
2000
Si vous imaginez un univers vraiment immense,
10:20
an infinitely big universe,
263
605000
2000
un univers infiniment grand,
10:22
with randomly bumping into each other particles,
264
607000
2000
avec des particules qui entrent en collision au hasard,
10:24
there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,
265
609000
3000
il y aura parfois des petites variations à des niveaux de faible entropie,
10:27
and then they relax back.
266
612000
2000
puis, elles retournent à leur état de départ.
10:29
But there will also be large fluctuations.
267
614000
2000
Mais il y aura aussi des variations considérables.
10:31
Occasionally, you will make a planet
268
616000
2000
Parfois, vous créerez une planète,
10:33
or a star or a galaxy
269
618000
2000
une étoile, ou une galaxie,
10:35
or a hundred billion galaxies.
270
620000
2000
ou une centaine de milliards de galaxies.
10:37
So Boltzmann says,
271
622000
2000
Boltzmann affirme que
10:39
we will only live in the part of the multiverse,
272
624000
3000
nous vivrons uniquement dans la partie de ce multi-univers,
10:42
in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,
273
627000
3000
dans la partie de cet ensemble infiniment grand formé de particules fluctuantes,
10:45
where life is possible.
274
630000
2000
où la vie est possible.
10:47
That's the region where entropy is low.
275
632000
2000
C'est l'endroit où l'entropie est faible.
10:49
Maybe our universe is just one of those things
276
634000
3000
Notre univers est en fait une de ces choses
10:52
that happens from time to time.
277
637000
2000
qui arrivent de temps à autre.
10:54
Now your homework assignment
278
639000
2000
Maintenant, votre devoir maison
10:56
is to really think about this, to contemplate what it means.
279
641000
2000
est de bien réfléchir à cela, de méditer sur sa signification.
10:58
Carl Sagan once famously said
280
643000
2000
Voici une célèbre citation de Carl Sagan:
11:00
that "in order to make an apple pie,
281
645000
2000
«Pour faire une tarte aux pommes,
11:02
you must first invent the universe."
282
647000
3000
il vous faut d'abord créer l'univers.»
11:05
But he was not right.
283
650000
2000
Mais il avait tort.
11:07
In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,
284
652000
3000
Dans le scénario de Boltzmann, si vous voulez faire une tarte aux pommes,
11:10
you just wait for the random motion of atoms
285
655000
3000
attendez simplement que le mouvement aléatoire des atomes
11:13
to make you an apple pie.
286
658000
2000
fassent la tarte aux pommes pour vous.
11:15
That will happen much more frequently
287
660000
2000
Cela se produira bien plus souvent que de voir
11:17
than the random motions of atoms
288
662000
2000
des mouvements aléatoire d'atomes
11:19
making you an apple orchard
289
664000
2000
créer pour vous un verger de pommiers
11:21
and some sugar and an oven,
290
666000
2000
mais aussi du sucre, un four
11:23
and then making you an apple pie.
291
668000
2000
et puis enfin la tarte aux pommes.
11:25
So this scenario makes predictions.
292
670000
3000
Ce scénario fournit donc des prévisions.
11:28
And the predictions are
293
673000
2000
Et ces prévisions sont les suivantes:
11:30
that the fluctuations that make us are minimal.
294
675000
3000
les fluctuations qui mènent à notre création sont minimes.
11:33
Even if you imagine that this room we are in now
295
678000
3000
Même si vous imaginez que la pièce où nous sommes
11:36
exists and is real and here we are,
296
681000
2000
existe bel et bien, et que nous nous y trouvons
11:38
and we have, not only our memories,
297
683000
2000
et nous avons, non seulement nos souvenirs,
11:40
but our impression that outside there's something
298
685000
2000
mais aussi le sentiment de savoir, qu'à l'extérieur,
11:42
called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,
299
687000
4000
il existe la faculté Caltech, les Etats-Unis, la Voie Lactée,
11:46
it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain
300
691000
3000
ces sentiments fluctuent plus facilement de façon aléatoire dans notre cerveau
11:49
than for them actually to randomly fluctuate
301
694000
2000
plutôt que dans des entités comme
11:51
into Caltech, the United States and the galaxy.
302
696000
3000
Caltech, les Etats-Unis et la galaxie.
11:54
The good news is that,
303
699000
2000
La bonne nouvelle est que
11:56
therefore, this scenario does not work; it is not right.
304
701000
3000
ce scénario ne fonctionne donc pas, il est incorrect.
11:59
This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.
305
704000
3000
Ce scénario prévoit que nous sommes une fluctuation minime.
12:02
Even if you left our galaxy out,
306
707000
2000
Même si on laissait de côté notre galaxie,
12:04
you would not get a hundred billion other galaxies.
307
709000
2000
on n'obtiendrait pas une centaine de milliards d'autres galaxies.
12:06
And Feynman also understood this.
308
711000
2000
Et Feynman l'avait aussi compris.
12:08
Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,
309
713000
4000
Il a dit "En partant de l'hypothèse que le monde est lui-même une fluctuation,
12:12
all the predictions are that
310
717000
2000
tout indique que
12:14
if we look at a part of the world we've never seen before,
311
719000
2000
si on observe une partie du monde que l'on a jamais vu avant,
12:16
we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --
312
721000
2000
on la trouvera brouillée, pas exactement comme la partie observée juste avant --
12:18
high entropy.
313
723000
2000
la cause: un haut niveau d'entropie.
12:20
If our order were due to a fluctuation,
314
725000
2000
Si notre ordre devait être amené à fluctuer,
12:22
we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.
315
727000
2000
nous nous attendrions à voir ce même ordre à l'endroit même où nous l'avions remarqué.
12:24
We therefore conclude the universe is not a fluctuation."
316
729000
4000
Ainsi, on en conclue que l'univers n'est pas en lui-même une fluctuation."
12:28
So that's good. The question is then what is the right answer?
317
733000
3000
C'est bien. On se demande maintenant: "quelle est la bonne réponse"?
12:31
If the universe is not a fluctuation,
318
736000
2000
Si l'univers n'est pas une fluctuation,
12:33
why did the early universe have a low entropy?
319
738000
3000
pourquoi le début de l'univers avait-il une faible entropie?
12:36
And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
320
741000
3000
J'aimerais beaucoup vous répondre, mais il ne me reste que peu de temps.
12:39
(Laughter)
321
744000
2000
(Rires)
12:41
Here is the universe that we tell you about,
322
746000
2000
Voici l'univers dont on vous parle,
12:43
versus the universe that really exists.
323
748000
2000
par rapport à l'univers qui existe réellement.
12:45
I just showed you this picture.
324
750000
2000
Je viens juste de vous montrer cette image.
12:47
The universe is expanding for the last 10 billion years or so.
325
752000
2000
L'univers est en expansion depuis environ 10 milliards d'années.
12:49
It's cooling off.
326
754000
2000
Il se refroidit.
12:51
But we now know enough about the future of the universe
327
756000
2000
Nous en savons aujourd'hui suffisamment sur l'avenir de l'univers
12:53
to say a lot more.
328
758000
2000
pour en parler davantage.
12:55
If the dark energy remains around,
329
760000
2000
Si l'énergie noire continue d'exister,
12:57
the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.
330
762000
3000
les étoiles qui nous entourent vont épuiser leur carburant nucléaire et cesser de brûler.
13:00
They will fall into black holes.
331
765000
2000
Elles vont être aspirées dans des trous noirs.
13:02
We will live in a universe
332
767000
2000
On vivra alors dans un univers
13:04
with nothing in it but black holes.
333
769000
2000
où il n'y a que des trous noirs.
13:06
That universe will last 10 to the 100 years --
334
771000
4000
Cet univers durera pendant 10 puissance 100 années --
13:10
a lot longer than our little universe has lived.
335
775000
2000
beaucoup plus longtemps que l'âge de notre univers.
13:12
The future is much longer than the past.
336
777000
2000
Le futur est beaucoup plus long que le passé.
13:14
But even black holes don't last forever.
337
779000
2000
Mais, même les trous noirs ne durent pas éternellement.
13:16
They will evaporate,
338
781000
2000
Ils vont s'évaporer,
13:18
and we will be left with nothing but empty space.
339
783000
2000
nous nous retrouverons simplement avec du vide.
13:20
That empty space lasts essentially forever.
340
785000
4000
Ce vide dure pratiquement pour toujours
13:24
However, you notice, since empty space gives off radiation,
341
789000
3000
Cependant, puisque le vide émet des rayonnements,
13:27
there's actually thermal fluctuations,
342
792000
2000
il existe bien des fluctuation thermiques,
13:29
and it cycles around
343
794000
2000
ça tourne donc autour
13:31
all the different possible combinations
344
796000
2000
de toutes les différentes combinaisons possibles
13:33
of the degrees of freedom that exist in empty space.
345
798000
3000
des degrés de liberté qui existent dans le vide.
13:36
So even though the universe lasts forever,
346
801000
2000
Ainsi, même si l'univers existe pour toujours,
13:38
there's only a finite number of things
347
803000
2000
il existe en réalité un nombre limité de choses
13:40
that can possibly happen in the universe.
348
805000
2000
qui peuvent se passer dans l'univers.
13:42
They all happen over a period of time
349
807000
2000
Elles se déroulent toutes pendant une période
13:44
equal to 10 to the 10 to the 120 years.
350
809000
3000
correspondant au calcul: t = 10[10][120]
13:47
So here's two questions for you.
351
812000
2000
Voici 2 questions pour vous.
13:49
Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,
352
814000
3000
La première: si l'univers dure pendant une période de "t= 10[10][120] années".
13:52
why are we born
353
817000
2000
pourquoi sommes-nous nés
13:54
in the first 14 billion years of it,
354
819000
3000
au cours des 14 premiers milliards années,
13:57
in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?
355
822000
3000
pendant que les restes du Big Bang sont encore chauds et confortables?
14:00
Why aren't we in empty space?
356
825000
2000
Pourquoi ne sommes-nous pas dans le vide?
14:02
You might say, "Well there's nothing there to be living,"
357
827000
2000
Vous répondriez peut-être "Car rien ne s'y trouve pour favoriser la vie."
14:04
but that's not right.
358
829000
2000
Mais c'est faux.
14:06
You could be a random fluctuation out of the nothingness.
359
831000
2000
Vous pourriez très bien être une fluctuation aléatoire créée à partir du néant.
14:08
Why aren't you?
360
833000
2000
Pourquoi n'est-ce pas le cas?
14:10
More homework assignment for you.
361
835000
3000
Encore un autre devoir maison pour vous.
14:13
So like I said, I don't actually know the answer.
362
838000
2000
Comme je l'ai dit, je ne connais pas la réponse.
14:15
I'm going to give you my favorite scenario.
363
840000
2000
Je vais vous présenter mon scénario préféré.
14:17
Either it's just like that. There is no explanation.
364
842000
3000
Soit c'est ainsi. Il n'y a aucune explication possible.
14:20
This is a brute fact about the universe
365
845000
2000
C'est un fait brut à propos de l'univers.
14:22
that you should learn to accept and stop asking questions.
366
847000
3000
que l'on doit accepter et ne plus questionner.
14:26
Or maybe the Big Bang
367
851000
2000
Ou alors le Big Bang
14:28
is not the beginning of the universe.
368
853000
2000
n'est pas le début de l'univers.
14:30
An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,
369
855000
3000
Un oeuf intact possède une faible entropie,
14:33
and yet, when we open our refrigerator,
370
858000
2000
et pourtant, quand on ouvre le frigo,
14:35
we do not go, "Hah, how surprising to find
371
860000
2000
on ne s'exclame pas "Oh, que c'est surprenant de trouver
14:37
this low entropy configuration in our refrigerator."
372
862000
2000
cet objet à faible entropie dans mon frigo."
14:39
That's because an egg is not a closed system;
373
864000
3000
C'est parce qu'un oeuf n'est pas un système fermé;
14:42
it comes out of a chicken.
374
867000
2000
Il provient d'une poule.
14:44
Maybe the universe comes out of a universal chicken.
375
869000
4000
Peut-être que l'univers provient d'une poule universelle.
14:48
Maybe there is something that naturally,
376
873000
2000
Peut-être que quelque chose,
14:50
through the growth of the laws of physics,
377
875000
3000
à travers le développement des lois de la physique,
14:53
gives rise to universe like ours
378
878000
2000
donne vie à des univers comme le nôtre
14:55
in low entropy configurations.
379
880000
2000
dans des systèmes à faible entropie.
14:57
If that's true, it would happen more than once;
380
882000
2000
Si c'est vrai, ça devrait se produire plus d'une fois;
14:59
we would be part of a much bigger multiverse.
381
884000
3000
nous ferions partis d'un multi-univers bien plus vaste.
15:02
That's my favorite scenario.
382
887000
2000
C'est mon scénario préféré.
15:04
So the organizers asked me to end with a bold speculation.
383
889000
3000
Donc, les organisateurs m'ont demandé de terminer avec une spéculation audacieuse.
15:07
My bold speculation
384
892000
2000
Ma spéculation audacieuse
15:09
is that I will be absolutely vindicated by history.
385
894000
3000
est que l'histoire me donnera raison.
15:12
And 50 years from now,
386
897000
2000
Dans 50 ans,
15:14
all of my current wild ideas will be accepted as truths
387
899000
3000
toutes mes idées folles seront acceptées en tant que vérités
15:17
by the scientific and external communities.
388
902000
3000
par les communautés scientifiques et externes.
15:20
We will all believe that our little universe
389
905000
2000
Nous croirons tous que notre petit univers
15:22
is just a small part of a much larger multiverse.
390
907000
3000
n'est en fait qu'une toute petite partie d'un multi-univers bien plus vaste.
15:25
And even better, we will understand what happened at the Big Bang
391
910000
3000
Et encore mieux, nous comprendrons ce qui s'est passé durant le Big Bang
15:28
in terms of a theory
392
913000
2000
en formulant une théorie
15:30
that we will be able to compare to observations.
393
915000
2000
que l'on pourra comparer à des observations.
15:32
This is a prediction. I might be wrong.
394
917000
2000
C'est une prévision. Il se peut que j'ai tort.
15:34
But we've been thinking as a human race
395
919000
2000
Mais nous réfléchissons en tant que race humaine
15:36
about what the universe was like,
396
921000
2000
à propos de la nature de l'univers,
15:38
why it came to be in the way it did for many, many years.
397
923000
3000
la raison pour laquelle il est ce qu'il est depuis tant d'années.
15:41
It's exciting to think we may finally know the answer someday.
398
926000
3000
C'est palpitant de penser qu'un jour on ait enfin la réponse.
15:44
Thank you.
399
929000
2000
Merci
15:46
(Applause)
400
931000
2000
(Applaudissements)
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