TEDxCaltech
Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse
Odległe czasy i ślady wieloświata
Filmed:
Readability: 4.2
1,776,253 views
Na spotkaniu TEDxCaltech kosmolog Sean Carroll zadaje - podczas ciekawej i zmuszającej do myślenia podróży przez naturę czasu i wszechświata - zwodniczo proste pytanie: Czemu czas w ogóle istnieje ? Możliwe odpowiedzi prowadzą do zaskakującego spojrzenia na naturę wszechświata i nasze miejsce w nim.
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
Wszechświat
00:17
is really big.
1
2000
2000
jest naprawdę duży.
00:19
We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.
2
4000
3000
Żyjemy w galaktyce Drogi Mlecznej
00:22
There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.
3
7000
3000
W której znajduje się około stu miliardów gwiazd.
00:25
And if you take a camera
4
10000
2000
Jeżeli weźmiemy aparat
00:27
and you point it at a random part of the sky,
5
12000
2000
i skierujemy go na dowolną część nieba
00:29
and you just keep the shutter open,
6
14000
2000
trzymając otwartą migawkę
00:31
as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,
7
16000
3000
to o ile nasz aparat będzie przymocowany do teleskopu Hubbla
00:34
it will see something like this.
8
19000
2000
zobaczymy coś takiego.
00:36
Every one of these little blobs
9
21000
3000
Każda z tych plamek
00:39
is a galaxy roughly the size of our Milky Way --
10
24000
2000
to galaktyka rozmiarów naszej Drogi Mlecznej --
00:41
a hundred billion stars in each of those blobs.
11
26000
3000
w każdej z tych kropek sto miliardów gwiazd.
00:44
There are approximately a hundred billion galaxies
12
29000
3000
Jest około 100 miliardów galaktyk
00:47
in the observable universe.
13
32000
2000
w widocznym wszechświecie.
00:49
100 billion is the only number you need to know.
14
34000
2000
100 miliadrów to jedyna liczba, którą powinniście znać.
00:51
The age of the universe, between now and the Big Bang,
15
36000
3000
Wiek wszechświata, czas od Wielkiego Wybuchu
00:54
is a hundred billion in dog years.
16
39000
2000
to sto miliardów psich lat.
00:56
(Laughter)
17
41000
2000
(Śmiech)
00:58
Which tells you something about our place in the universe.
18
43000
3000
Co daje pojęcie o naszym miejscu we wszechświecie.
01:01
One thing you can do with a picture like this is simply admire it.
19
46000
2000
Jedno co można z tym obrazem zrobić, to po prostu podziwiać.
01:03
It's extremely beautiful.
20
48000
2000
Jest niesamowicie piękny.
01:05
I've often wondered, what is the evolutionary pressure
21
50000
3000
Często zastanawiałem się, jaki nacisk ewolucji
01:08
that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve
22
53000
3000
nakazał naszym przodkom w buszu zaadaptować się i rozwinąć
01:11
to really enjoy pictures of galaxies
23
56000
2000
tak, by móc podziwiać zdjęcia galaktyk
01:13
when they didn't have any.
24
58000
2000
mimo, że nigdy ich nie widzieli.
01:15
But we would also like to understand it.
25
60000
2000
Chcielibyśmy je także rozumieć.
01:17
As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?
26
62000
4000
Jako kosmolog pytam, dlaczego wszechświat jest taki ?
01:21
One big clue we have is that the universe is changing with time.
27
66000
3000
Ważną wskazówką jest, że wszechświat zmienia się w czasie.
01:24
If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,
28
69000
3000
Gdybyście popatrzyli na jedną z tych galaktyk i zmierzyli jej prędkość,
01:27
it would be moving away from you.
29
72000
2000
będzie się od was oddalać
01:29
And if you look at a galaxy even farther away,
30
74000
2000
A jeżeli weźmiecie jeszcze odleglejszą galaktykę
01:31
it would be moving away faster.
31
76000
2000
będzie się oddalała jeszcze szybciej.
01:33
So we say the universe is expanding.
32
78000
2000
Mówimy, że wszechświat się rozszerza,
01:35
What that means, of course, is that, in the past,
33
80000
2000
co oczywiście znaczy, że w przeszłości
01:37
things were closer together.
34
82000
2000
wszystko było bliżej siebie.
01:39
In the past, the universe was more dense,
35
84000
2000
W przeszłości wszechświat był bardziej gęsty
01:41
and it was also hotter.
36
86000
2000
i również bardziej gorący.
01:43
If you squeeze things together, the temperature goes up.
37
88000
2000
Jeżeli ściskamy coś to temperatura wzrasta.
01:45
That kind of makes sense to us.
38
90000
2000
To brzmi sensownie.
01:47
The thing that doesn't make sense to us as much
39
92000
2000
Mniej sensownie brzmi
01:49
is that the universe, at early times, near the Big Bang,
40
94000
3000
że wszechświat u swoich początków po Wielkim Wybuchu
01:52
was also very, very smooth.
41
97000
2000
był również bardzo, bardzo równomierny.
01:54
You might think that that's not a surprise.
42
99000
2000
Możecie pomyśleć, że nie ma w tym nic dziwnego.
01:56
The air in this room is very smooth.
43
101000
2000
Powietrze w tym pomieszczeniu też jest równomierne.
01:58
You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."
44
103000
3000
Powiecie - "może materia sama układa się równomiernie".
02:01
But the conditions near the Big Bang are very, very different
45
106000
3000
Ale warunki zaraz po Wielkim Wybuchu były zupełnie inne
02:04
than the conditions of the air in this room.
46
109000
2000
niż panujące w tym pomieszczeniu.
02:06
In particular, things were a lot denser.
47
111000
2000
W szczególności materia była znacznie bardziej gęsta.
02:08
The gravitational pull of things
48
113000
2000
Przyciąganie grawitacyjne
02:10
was a lot stronger near the Big Bang.
49
115000
2000
było wtedy znacznie silniejsze.
02:12
What you have to think about
50
117000
2000
Wyobraźcie sobie -
02:14
is we have a universe with a hundred billion galaxies,
51
119000
2000
nasz wszechświat ma 100 miliardów galaktyk,
02:16
a hundred billion stars each.
52
121000
2000
i 100 miliardów gwiazd w każdej z nich.
02:18
At early times, those hundred billion galaxies
53
123000
3000
U początków te 100 miliardów galaktyk
02:21
were squeezed into a region about this big --
54
126000
3000
było ściśniętych w obszarze o takich rozmiarach --
02:24
literally -- at early times.
55
129000
2000
dosłownie.
02:26
And you have to imagine doing that squeezing
56
131000
2000
Wyobraźcie sobie to ściśnięcie
02:28
without any imperfections,
57
133000
2000
bez żadnych defektów,
02:30
without any little spots
58
135000
2000
bez żadnych miejsc,
02:32
where there were a few more atoms than somewhere else.
59
137000
2000
w których byłoby choćby kilka atomów więcej niż gdzie indziej.
02:34
Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull
60
139000
3000
Bo gdyby były nierównomiernie gęste zapadłyby się pod wypływem grawitacji
02:37
into a huge black hole.
61
142000
2000
w gigantyczną czarną dziurę.
02:39
Keeping the universe very, very smooth at early times
62
144000
3000
Utrzymanie równomiernego wszechświata u jego początków
02:42
is not easy; it's a delicate arrangement.
63
147000
2000
nie jest łatwe, to kruchy stan.
02:44
It's a clue
64
149000
2000
Podpowiada nam to,
02:46
that the early universe is not chosen randomly.
65
151000
2000
że wczesny wszechświat nie był wybrany przypadkowo.
02:48
There is something that made it that way.
66
153000
2000
Było coś, co go tak ukształtowało.
02:50
We would like to know what.
67
155000
2000
Chcielibyśmy wiedzieć co.
02:52
So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,
68
157000
3000
Część wyjaśnienia tej zagadki podał nam Ludwig Boltzmann,
02:55
an Austrian physicist in the 19th century.
69
160000
3000
austriacki fizyk na początku XIX wieku.
02:58
And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.
70
163000
3000
Odkrycia Boltzmanna pomogły nam zrozumieć entropię.
03:01
You've heard of entropy.
71
166000
2000
Słyszeliście o entropii.
03:03
It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.
72
168000
3000
To losowość, nieuporządkowanie, chaos panujący w pewnych układach.
03:06
Boltzmann gave us a formula --
73
171000
2000
Boltzmann podał wzór --
03:08
engraved on his tombstone now --
74
173000
2000
wyryty na jego nagrobku --
03:10
that really quantifies what entropy is.
75
175000
2000
który dokładnie określa czym jest entropia.
03:12
And it's basically just saying
76
177000
2000
Mówi on po prostu,
03:14
that entropy is the number of ways
77
179000
2000
że entropia jest liczbą sposobów,
03:16
we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,
78
181000
3000
na które możemy ułożyć składniki układu tak, żeby nie można było zauważyć
03:19
so that macroscopically it looks the same.
79
184000
2000
zmian w skali makroskopowej.
03:21
If you have the air in this room,
80
186000
2000
Mamy w tej sali powietrze,
03:23
you don't notice each individual atom.
81
188000
3000
i nie widzimy poszczególnych jego atomów.
03:26
A low entropy configuration
82
191000
2000
Stan niskiej entropii
03:28
is one in which there's only a few arrangements that look that way.
83
193000
2000
to taki, w którym tylko kilka ułożeń wyglądałoby w ten sposób.
03:30
A high entropy arrangement
84
195000
2000
W konfiguracji o wysokiej entropii
03:32
is one that there are many arrangements that look that way.
85
197000
2000
wiele ułożeń wygląda w ten sposób.
03:34
This is a crucially important insight
86
199000
2000
Ta wiedza jest niezwykle ważna,
03:36
because it helps us explain
87
201000
2000
bo dzięki niej potrafimy wytłumaczyć
03:38
the second law of thermodynamics --
88
203000
2000
drugie prawo termodynamiki --
03:40
the law that says that entropy increases in the universe,
89
205000
3000
które mówi, że we wszechświecie entropia rośnie,
03:43
or in some isolated bit of the universe.
90
208000
2000
podobnie jak w jego fragmentach.
03:45
The reason why entropy increases
91
210000
2000
Dzieje się tak ponieważ
03:47
is simply because there are many more ways
92
212000
3000
jest coraz więcej sposobów
03:50
to be high entropy than to be low entropy.
93
215000
2000
na ułożenie układu.
03:52
That's a wonderful insight,
94
217000
2000
To wspaniałe spostrzeżenie,
03:54
but it leaves something out.
95
219000
2000
jednak coś zostaje pominięte.
03:56
This insight that entropy increases, by the way,
96
221000
2000
Fakt wzrastania entropii
03:58
is what's behind what we call the arrow of time,
97
223000
3000
stoi za tym, co nazywamy strzałką czasu,
04:01
the difference between the past and the future.
98
226000
2000
różnicą pomiędzy przeszłością a przyszłością.
04:03
Every difference that there is
99
228000
2000
Każda taka różnica
04:05
between the past and the future
100
230000
2000
Każda taka różnica
04:07
is because entropy is increasing --
101
232000
2000
wynika z narastającej entropii --
04:09
the fact that you can remember the past, but not the future.
102
234000
3000
to, że pamiętamy przeszłość a nie przyszłość.
04:12
The fact that you are born, and then you live, and then you die,
103
237000
3000
Fakt, że najpierw się rodzimy, potem żyjemy a na końcu umieramy,
04:15
always in that order,
104
240000
2000
zawsze w tej kolejności,
04:17
that's because entropy is increasing.
105
242000
2000
wynika ze wzrastającej entropii.
04:19
Boltzmann explained that if you start with low entropy,
106
244000
2000
Boltzmann zauważył, że jeżeli zaczynamy z niską entropią
04:21
it's very natural for it to increase
107
246000
2000
jest całkiem naturalne, że będzie się zwiększała
04:23
because there's more ways to be high entropy.
108
248000
3000
ponieważ będzie coraz więcej możliwości wysokiej entropii.
04:26
What he didn't explain
109
251000
2000
Nie wyjaśnił jednak
04:28
was why the entropy was ever low in the first place.
110
253000
3000
dlaczego entropia w ogóle była na początku niska.
04:31
The fact that the entropy of the universe was low
111
256000
2000
To, że we wczesnym wszechświecie była ona niska
04:33
was a reflection of the fact
112
258000
2000
odzwierciedla fakt
04:35
that the early universe was very, very smooth.
113
260000
2000
że wczesny wszechświat był bardzo równomierny.
04:37
We'd like to understand that.
114
262000
2000
Chcielibyśmy to zrozumieć.
04:39
That's our job as cosmologists.
115
264000
2000
To nasze zadanie jako kosmologów.
04:41
Unfortunately, it's actually not a problem
116
266000
2000
Niestety, nie jest to zagadnienie
04:43
that we've been giving enough attention to.
117
268000
2000
do którego przywiązywaliśmy dużą wagę.
04:45
It's not one of the first things people would say,
118
270000
2000
Nie jest to temat o którym dowiedzielibyście się
04:47
if you asked a modern cosmologist,
119
272000
2000
gdybyście zapytali współczesnego kosmologa,
04:49
"What are the problems we're trying to address?"
120
274000
2000
"Jakie problemy chcecie rozwiązać ?"
04:51
One of the people who did understand that this was a problem
121
276000
2000
Jedną z osób, które zrozumiały, że jest to problem,
04:53
was Richard Feynman.
122
278000
2000
był Richard Feynman.
04:55
50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.
123
280000
2000
50 lat temu zaprezentował kilka różnych serii wykładów.
04:57
He gave the popular lectures
124
282000
2000
Jego wykłady popularnonaukowe
04:59
that became "The Character of Physical Law."
125
284000
2000
zebrano w książce "Charakter praw fizycznych"
05:01
He gave lectures to Caltech undergrads
126
286000
2000
Wykłady dla studentów Caltech
05:03
that became "The Feynman Lectures on Physics."
127
288000
2000
zebrano w "Feynmana wykłady z fizyki"
05:05
He gave lectures to Caltech graduate students
128
290000
2000
Wykłady dla absolwentów Caltech
05:07
that became "The Feynman Lectures on Gravitation."
129
292000
2000
zebrano w "Wykłady z grawitacji "
05:09
In every one of these books, every one of these sets of lectures,
130
294000
3000
W każdej z tych książek
05:12
he emphasized this puzzle:
131
297000
2000
podkreślał zagadkę
05:14
Why did the early universe have such a small entropy?
132
299000
3000
dlaczego wszechświat na początku miał tak niską entropię?
05:17
So he says -- I'm not going to do the accent --
133
302000
2000
Mówił -- nie odtworzę jego akcentu --
05:19
he says, "For some reason, the universe, at one time,
134
304000
3000
"Z jakichś powodów wszechświat w pewnym momencie
05:22
had a very low entropy for its energy content,
135
307000
3000
miał bardzo niską entropię, jak na swoją zawartość energii,
05:25
and since then the entropy has increased.
136
310000
2000
i od tego czasu entropia się zwiększyła.
05:27
The arrow of time cannot be completely understood
137
312000
3000
Strzałka czasu nie zostanie w pełni zrozumiana
05:30
until the mystery of the beginnings of the history of the universe
138
315000
3000
dopóki tajemnica początków historii wszechświata
05:33
are reduced still further
139
318000
2000
nie przejdzie ze sfery spekulacji
05:35
from speculation to understanding."
140
320000
2000
do jej zrozumienia."
05:37
So that's our job.
141
322000
2000
To nasze zadanie.
05:39
We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,
142
324000
2000
Chcemy wiedzieć -- minęło już 50 lat, myślicie pewnie
05:41
"we've figured it out by now."
143
326000
2000
"Na pewno już to rozgryźliśmy."
05:43
It's not true that we've figured it out by now.
144
328000
2000
Nie prawda, nie rozgryźliśmy tego do dziś.
05:45
The reason the problem has gotten worse,
145
330000
2000
Jest raczej gorzej,
05:47
rather than better,
146
332000
2000
niż lepiej, ponieważ
05:49
is because in 1998
147
334000
2000
w 1998r.
05:51
we learned something crucial about the universe that we didn't know before.
148
336000
3000
odkryliśmy kluczowy fakt, którego wcześniej nie byliśmy świadomi.
05:54
We learned that it's accelerating.
149
339000
2000
Odkryliśmy, że przyspiesza.
05:56
The universe is not only expanding.
150
341000
2000
Wszechświat nie tylko się rozszerza.
05:58
If you look at the galaxy, it's moving away.
151
343000
2000
Patrząc na galaktyki widzimy, że się oddalają.
06:00
If you come back a billion years later and look at it again,
152
345000
2000
Gdybyśmy wrócili są miliard lat, zobaczylibyśmy
06:02
it will be moving away faster.
153
347000
3000
że oddalają się jeszcze szybciej.
06:05
Individual galaxies are speeding away from us faster and faster
154
350000
3000
Poszczególne galaktyki przyspieszają coraz szybciej.
06:08
so we say the universe is accelerating.
155
353000
2000
Mówimy, że wszechświat przyspiesza.
06:10
Unlike the low entropy of the early universe,
156
355000
2000
W przeciwieństwie do niskiej entropii wczesnego wszechświata,
06:12
even though we don't know the answer for this,
157
357000
2000
mimo, że nie mamy jasnej odpowiedzi czemu tak jest
06:14
we at least have a good theory that can explain it,
158
359000
2000
mamy przynajmniej dobrą teorię, która może to wyjaśnić.
06:16
if that theory is right,
159
361000
2000
jeżeli jest poprawna --
06:18
and that's the theory of dark energy.
160
363000
2000
to teoria ciemnej energii.
06:20
It's just the idea that empty space itself has energy.
161
365000
3000
Opiera się na pomyśle, że pusta przestrzeń ma swoją energię.
06:23
In every little cubic centimeter of space,
162
368000
3000
W każdym centymetrze sześciennym przestrzeni,
06:26
whether or not there's stuff,
163
371000
2000
czy jest on pusty czy też nie,
06:28
whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,
164
373000
2000
czy zawiera cząsteczki, materię, promieniowanie, czy cokolwiek innego
06:30
there's still energy, even in the space itself.
165
375000
3000
jest w nim zawsze energia, nawet w samej przestrzeni.
06:33
And this energy, according to Einstein,
166
378000
2000
Ta energia, według Einsteina,
06:35
exerts a push on the universe.
167
380000
3000
wywiera nacisk na wszechświat.
06:38
It is a perpetual impulse
168
383000
2000
To ciągły impuls,
06:40
that pushes galaxies apart from each other.
169
385000
2000
który odsunął od siebie galaktyki.
06:42
Because dark energy, unlike matter or radiation,
170
387000
3000
Ciemna energia, w przeciwieństwie do materii czy promieniowania
06:45
does not dilute away as the universe expands.
171
390000
3000
nie rozcieńcza się w miarę rozszerzania wszechświata.
06:48
The amount of energy in each cubic centimeter
172
393000
2000
Ilość energii w każdym centymetrze sześciennym
06:50
remains the same,
173
395000
2000
pozostaje taka sama,
06:52
even as the universe gets bigger and bigger.
174
397000
2000
nawet gdy wszechświat się powiększa.
06:54
This has crucial implications
175
399000
3000
Ma to zasadniczy wpływ
06:57
for what the universe is going to do in the future.
176
402000
3000
na to, czym stanie się wszechświat w przyszłości.
07:00
For one thing, the universe will expand forever.
177
405000
2000
Po pierwsze, wszechświat będzie się rozszerzał wiecznie.
07:02
Back when I was your age,
178
407000
2000
Gdy byłem w waszym wieku,
07:04
we didn't know what the universe was going to do.
179
409000
2000
nie wiedzieliśmy, co się stanie z wszechświatem.
07:06
Some people thought that the universe would recollapse in the future.
180
411000
3000
Niektórzy uważali, że w przyszłości wszechświat zacznie się kurczyć.
07:09
Einstein was fond of this idea.
181
414000
2000
Einstein popierał taki scenariusz.
07:11
But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,
182
416000
3000
Jednak jeżeli istnieje ciemna energia, która się nie rozprasza,
07:14
the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.
183
419000
3000
wszechświat będzie się po prostu rozszerzał na wieki wieków.
07:17
14 billion years in the past,
184
422000
2000
14 miliardów lat przeszłości,
07:19
100 billion dog years,
185
424000
2000
100 miliardów psich lat,
07:21
but an infinite number of years into the future.
186
426000
3000
ale nieskończona liczba lat w przyszłość.
07:24
Meanwhile, for all intents and purposes,
187
429000
3000
W rzeczywistości jednak
07:27
space looks finite to us.
188
432000
2000
obserwujemy ograniczoną przestrzeń.
07:29
Space may be finite or infinite,
189
434000
2000
Przestrzeń może być ograniczona lub nie,
07:31
but because the universe is accelerating,
190
436000
2000
ale ponieważ wszechświat przyspiesza,
07:33
there are parts of it we cannot see
191
438000
2000
to są części, których nie możemy zobaczyć.
07:35
and never will see.
192
440000
2000
i nigdy nie zobaczymy.
07:37
There's a finite region of space that we have access to,
193
442000
2000
Mamy dostęp do ograniczonej części przestrzeni,
07:39
surrounded by a horizon.
194
444000
2000
otoczonej horyzontem.
07:41
So even though time goes on forever,
195
446000
2000
Nawet jeśli czas biegnie w nieskończoność
07:43
space is limited to us.
196
448000
2000
przestrzeń jest dla nas ograniczona.
07:45
Finally, empty space has a temperature.
197
450000
3000
W końcu, pusta przestrzeń ma temperaturę.
07:48
In the 1970s, Stephen Hawking told us
198
453000
2000
W latach 70-tych Stephen Hawking dowiódł
07:50
that a black hole, even though you think it's black,
199
455000
2000
że czarna dziura, mimo że sądzimy, że jest czarna,
07:52
it actually emits radiation
200
457000
2000
w rzeczywistości promieniuje,
07:54
when you take into account quantum mechanics.
201
459000
2000
jeżeli uwzględnimy mechanikę kwantową.
07:56
The curvature of space-time around the black hole
202
461000
3000
Zakrzywienie czasoprzestrzeni w pobliżu czarnej dziury
07:59
brings to life the quantum mechanical fluctuation,
203
464000
3000
wywołuje fluktuacje na poziomie mechaniki kwantowej
08:02
and the black hole radiates.
204
467000
2000
i czarna dziura promieniuje.
08:04
A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons
205
469000
3000
Bardzo podobne obliczenia Hawkinga i Gary'ego Gibonsa
08:07
showed that if you have dark energy in empty space,
206
472000
3000
pokazały, że jeśli pustą przestrzeń wypełnia ciemna energia,
08:10
then the whole universe radiates.
207
475000
3000
to cały wszechświat promieniuje.
08:13
The energy of empty space
208
478000
2000
Energia pustej przestrzeni
08:15
brings to life quantum fluctuations.
209
480000
2000
wywołuje kwantowe fluktuacje.
08:17
And so even though the universe will last forever,
210
482000
2000
Mimo, że wszechświat będzie trwał wiecznie,
08:19
and ordinary matter and radiation will dilute away,
211
484000
3000
a zwykła materia i promieniowanie będą się rozpraszały,
08:22
there will always be some radiation,
212
487000
2000
zawsze będzie trochę promieniowania
08:24
some thermal fluctuations,
213
489000
2000
i fluktuacji termicznych,
08:26
even in empty space.
214
491000
2000
nawet w pustej przestrzeni.
08:28
So what this means
215
493000
2000
Oznacza to,
08:30
is that the universe is like a box of gas
216
495000
2000
że wszechświat jest jak pojemnik z gazem,
08:32
that lasts forever.
217
497000
2000
istniejący wiecznie.
08:34
Well what is the implication of that?
218
499000
2000
Co z tego dla nas wynika ?
08:36
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.
219
501000
3000
Skutki były analizowane przez Boltzmanna w XIX wieku.
08:39
He said, well, entropy increases
220
504000
3000
Stwierdził: entropia się zwiększa
08:42
because there are many, many more ways
221
507000
2000
bo jest znacznie więcej sposobów ułożenia
08:44
for the universe to be high entropy, rather than low entropy.
222
509000
3000
dla wszechświata z dużą entropią niż niską.
08:47
But that's a probabilistic statement.
223
512000
3000
Ale jest to stwierdzenie probabilistyczne.
08:50
It will probably increase,
224
515000
2000
Prawdopodobnie będzie się zwiększała
08:52
and the probability is enormously huge.
225
517000
2000
i prawdopodobieństwo jest ogromne.
08:54
It's not something you have to worry about --
226
519000
2000
Nie musimy się obawiać, że powietrze w tej sali
08:56
the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.
227
521000
4000
zbierze się w jednym miejscu i nas udusi.
09:00
It's very, very unlikely.
228
525000
2000
To bardzo mało prawdopodobne.
09:02
Except if they locked the doors
229
527000
2000
O ile nie zamkną drzwi
09:04
and kept us here literally forever,
230
529000
2000
i nie będą nas tu trzymać wiecznie,
09:06
that would happen.
231
531000
2000
to się nie to zdarzy.
09:08
Everything that is allowed,
232
533000
2000
Wszystko co jest możliwe,
09:10
every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,
233
535000
3000
każde ułożenie, które mogą przyjąć cząsteczki w tej sali
09:13
would eventually be obtained.
234
538000
2000
kiedyś się wydarzy.
09:15
So Boltzmann says, look, you could start with a universe
235
540000
3000
Boltzman mówi - zacznijmy od wszechświata
09:18
that was in thermal equilibrium.
236
543000
2000
który był w termicznej równowadze.
09:20
He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.
237
545000
3000
Nie wiedział o Wielkiego Wybuchu ani o rozszerzaniu się wszechświata.
09:23
He thought that space and time were explained by Isaac Newton --
238
548000
3000
Sądził, że czas i przestrzeń zostały opisane przez Izaaka Newtona --
09:26
they were absolute; they just stuck there forever.
239
551000
2000
były niezmienne; były takie od zawsze.
09:28
So his idea of a natural universe
240
553000
2000
W jego naturalnym wszechświecie
09:30
was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --
241
555000
3000
cząsteczki powietrza były wszędzie rozproszone równomiernie --
09:33
the everything molecules.
242
558000
2000
uniwersalne cząsteczki.
09:35
But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,
243
560000
3000
Boltzmann wiedział, że jeżeli będziemy czekać odpowiednio długo,
09:38
the random fluctuations of those molecules
244
563000
3000
losowe ruchy tych cząsteczek
09:41
will occasionally bring them
245
566000
2000
ustawią je czasami
09:43
into lower entropy configurations.
246
568000
2000
w konfiguracjach o niskiej entropii.
09:45
And then, of course, in the natural course of things,
247
570000
2000
Potem, zgodnie z naturą rzeczy,
09:47
they will expand back.
248
572000
2000
z powrotem się rozproszą.
09:49
So it's not that entropy must always increase --
249
574000
2000
Nie jest tak, że entropia musi zawsze rosnąć --
09:51
you can get fluctuations into lower entropy,
250
576000
3000
mogą powstać stany o niższej entropii,
09:54
more organized situations.
251
579000
2000
sytuacje bardziej ułożone.
09:56
Well if that's true,
252
581000
2000
Jeżeli tak jest,
09:58
Boltzmann then goes onto invent
253
583000
2000
Boltzmann dochodzi do odkrycia
10:00
two very modern-sounding ideas --
254
585000
2000
dwóch bardzo nowoczesnych teorii --
10:02
the multiverse and the anthropic principle.
255
587000
3000
wieloświata i zasady antropicznej.
10:05
He says, the problem with thermal equilibrium
256
590000
2000
Mówi ona, że w stanie równowagi termicznej
10:07
is that we can't live there.
257
592000
2000
nie możemy żyć.
10:09
Remember, life itself depends on the arrow of time.
258
594000
3000
Pamiętajcie, życie zależy od strzałki czasu.
10:12
We would not be able to process information,
259
597000
2000
Nie moglibyśmy przetwarzać informacji,
10:14
metabolize, walk and talk,
260
599000
2000
trawić, poruszać się ani rozmawiać,
10:16
if we lived in thermal equilibrium.
261
601000
2000
gdybyśmy żyli w równowadze termicznej.
10:18
So if you imagine a very, very big universe,
262
603000
2000
Jeśli wyobrazicie sobie bardzo duży wszechświat,
10:20
an infinitely big universe,
263
605000
2000
nieskończenie wielki,
10:22
with randomly bumping into each other particles,
264
607000
2000
z losowo wpadającymi na siebie cząsteczkami,
10:24
there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,
265
609000
3000
będą tam czasami niewielkie zaburzenia i stany niższej entropii,
10:27
and then they relax back.
266
612000
2000
które później zanikną.
10:29
But there will also be large fluctuations.
267
614000
2000
Ale będą również duże fluktuacje.
10:31
Occasionally, you will make a planet
268
616000
2000
Zdarza się, że wytworzą planetę,
10:33
or a star or a galaxy
269
618000
2000
gwiazdę, lub galaktykę.
10:35
or a hundred billion galaxies.
270
620000
2000
albo sto miliardów galaktyk.
10:37
So Boltzmann says,
271
622000
2000
Boltzmann mówi,
10:39
we will only live in the part of the multiverse,
272
624000
3000
że żyjemy w części wieloświata,
10:42
in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,
273
627000
3000
w części tego nieskończenie wielkiego zbioru poruszających się cząsteczek,
10:45
where life is possible.
274
630000
2000
gdzie życie jest możliwe.
10:47
That's the region where entropy is low.
275
632000
2000
To miejsce, gdzie entropia jest niska.
10:49
Maybe our universe is just one of those things
276
634000
3000
Może nasz wszechświat to tylko jedno z tych zaburzeń,
10:52
that happens from time to time.
277
637000
2000
które zdarza się od czasu do czasu.
10:54
Now your homework assignment
278
639000
2000
Jako zadanie domowe
10:56
is to really think about this, to contemplate what it means.
279
641000
2000
pomyślcie nad tym, zastanówcie się, co to oznacza.
10:58
Carl Sagan once famously said
280
643000
2000
Carl Segan powiedział kiedyś słynne zdanie
11:00
that "in order to make an apple pie,
281
645000
2000
"aby zrobić szarlotkę
11:02
you must first invent the universe."
282
647000
3000
trzeba najpierw wymyślić wszechświat".
11:05
But he was not right.
283
650000
2000
Ale nie miał racji.
11:07
In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,
284
652000
3000
W scenariuszu Boltzmanna, gdybyście chcieli zrobić szarlotkę,
11:10
you just wait for the random motion of atoms
285
655000
3000
wystarczyłoby poczekać aż przypadkowy układ atomów
11:13
to make you an apple pie.
286
658000
2000
stworzy szarlotkę.
11:15
That will happen much more frequently
287
660000
2000
Będzie się to zdarzało znacznie częściej
11:17
than the random motions of atoms
288
662000
2000
niż przypadkowe układy atomów
11:19
making you an apple orchard
289
664000
2000
tworzące sad jabłkowy
11:21
and some sugar and an oven,
290
666000
2000
trochę cukru i piekarnik,
11:23
and then making you an apple pie.
291
668000
2000
i robiące wam szarlotkę.
11:25
So this scenario makes predictions.
292
670000
3000
Ten scenariusz tworzy przewidywania.
11:28
And the predictions are
293
673000
2000
Przewiduje,
11:30
that the fluctuations that make us are minimal.
294
675000
3000
że zaburzenia, które nas tworzą są minimalne.
11:33
Even if you imagine that this room we are in now
295
678000
3000
Nawet, jeżeli wyobrazicie sobie, że sala w której teraz jesteśmy
11:36
exists and is real and here we are,
296
681000
2000
istnieje naprawdę i my razem z nią,
11:38
and we have, not only our memories,
297
683000
2000
i mamy nie tylko nasze wspomnienia,
11:40
but our impression that outside there's something
298
685000
2000
ale również wrażenie, że na zewnątrz jest coś,
11:42
called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,
299
687000
4000
Caltech, Stany Zjednoczone i Galaktyka Mlecznej Drogi,
11:46
it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain
300
691000
3000
łatwiej jest, by te wrażenia powstały z losowego zaburzenia w naszych mózgach
11:49
than for them actually to randomly fluctuate
301
694000
2000
niż gdyby rzeczywiście zaistniały jako losowe zaburzenie,
11:51
into Caltech, the United States and the galaxy.
302
696000
3000
tworząc Caltech, Stany Zjednoczone i galaktykę.
11:54
The good news is that,
303
699000
2000
Dobra wiadomość jest taka,
11:56
therefore, this scenario does not work; it is not right.
304
701000
3000
że ten scenariusz nie działa; nie jest prawidłowy.
11:59
This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.
305
704000
3000
Przewiduje on, że powinniśmy być minimalnym zaburzeniem.
12:02
Even if you left our galaxy out,
306
707000
2000
Nawet gdyby pominąć naszą galaktykę,
12:04
you would not get a hundred billion other galaxies.
307
709000
2000
nie powstałoby 100 miliardów innych galaktyk.
12:06
And Feynman also understood this.
308
711000
2000
Feynmann również to rozumiał.
12:08
Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,
309
713000
4000
Feynman powiedział, "z hipotezy, że świat jest zaburzeniem,
12:12
all the predictions are that
310
717000
2000
wynika tylko tyle, że jeżeli spojrzymy na część świata,
12:14
if we look at a part of the world we've never seen before,
311
719000
2000
której nie widzieliśmy wcześniej,
12:16
we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --
312
721000
2000
zobaczymy chaos, w przeciwieństwie do tego na co patrzyliśmy wcześniej --
12:18
high entropy.
313
723000
2000
zobaczymy wysoką entropię.
12:20
If our order were due to a fluctuation,
314
725000
2000
Gdyby nasz porządek wynikał z zaburzenia,
12:22
we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.
315
727000
2000
nie spodziewalibyśmy się zobaczyć porządku gdziekolwiek indziej.
12:24
We therefore conclude the universe is not a fluctuation."
316
729000
4000
Wniosek: wszechświat nie jest zaburzeniem."
12:28
So that's good. The question is then what is the right answer?
317
733000
3000
Zgoda. Pytanie brzmi, jaka jest właściwa odpowiedź?
12:31
If the universe is not a fluctuation,
318
736000
2000
Jeśli wszechświat nie jest zaburzeniem,
12:33
why did the early universe have a low entropy?
319
738000
3000
czemu wczesny wszechświat miał niską entropię?
12:36
And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
320
741000
3000
Chętnie podałbym wam odpowiedź, ale kończy mi się czas.
12:39
(Laughter)
321
744000
2000
(Śmiech)
12:41
Here is the universe that we tell you about,
322
746000
2000
Oto wszechświat o którym opowiadamy
12:43
versus the universe that really exists.
323
748000
2000
w porównaniu do prawdziwego.
12:45
I just showed you this picture.
324
750000
2000
- porównanie na obrazku.
12:47
The universe is expanding for the last 10 billion years or so.
325
752000
2000
Wszechświat rozszerza się od ok. 10 miliardów lat.
12:49
It's cooling off.
326
754000
2000
Stygnie.
12:51
But we now know enough about the future of the universe
327
756000
2000
Ale wiemy już znacznie więcej na temat jego przyszłości,
12:53
to say a lot more.
328
758000
2000
aby móc powiedzieć więcej.
12:55
If the dark energy remains around,
329
760000
2000
Jeżeli ciemna energia istnieje wokoło,
12:57
the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.
330
762000
3000
gwiazdy zużyją swoje paliwo nuklearne i zgasną.
13:00
They will fall into black holes.
331
765000
2000
Zapadną się w czarne dziury.
13:02
We will live in a universe
332
767000
2000
Będziemy żyć we wszechświecie,
13:04
with nothing in it but black holes.
333
769000
2000
w którym nie będzie nic poza czarnymi dziurami.
13:06
That universe will last 10 to the 100 years --
334
771000
4000
Taki wszechświat będzie trwał od 10 do 100 miliardów lat --
13:10
a lot longer than our little universe has lived.
335
775000
2000
znacznie dłużej, niż przeżył nasz mały wszechświat.
13:12
The future is much longer than the past.
336
777000
2000
Przyszłość będzie znacznie dłuższa niż przeszłość.
13:14
But even black holes don't last forever.
337
779000
2000
Jednak czarne dziury nie będą istnieć wiecznie.
13:16
They will evaporate,
338
781000
2000
W końcu wyparują,
13:18
and we will be left with nothing but empty space.
339
783000
2000
i nie zostanie nic poza pustą przestrzenią.
13:20
That empty space lasts essentially forever.
340
785000
4000
Ta pusta przestrzeń będzie trwała wiecznie.
13:24
However, you notice, since empty space gives off radiation,
341
789000
3000
Jednak, ponieważ pusta przestrzeń promieniuje,
13:27
there's actually thermal fluctuations,
342
792000
2000
istnieją termiczne fluktuacje,
13:29
and it cycles around
343
794000
2000
i pojawiają się
13:31
all the different possible combinations
344
796000
2000
wszystkie możliwe kombinacje
13:33
of the degrees of freedom that exist in empty space.
345
798000
3000
stopni swobody, które mogą istnieć w pustej przestrzeni.
13:36
So even though the universe lasts forever,
346
801000
2000
Mimo, że wszechświat będzie trwał wiecznie,
13:38
there's only a finite number of things
347
803000
2000
jest tylko skończona liczba zdarzeń,
13:40
that can possibly happen in the universe.
348
805000
2000
które mogą mieć w nim miejsce.
13:42
They all happen over a period of time
349
807000
2000
Wszystkie zdarzą się w okresie równym
13:44
equal to 10 to the 10 to the 120 years.
350
809000
3000
10 do potęgi 10 do potęgi 120 lat.
13:47
So here's two questions for you.
351
812000
2000
Teraz dwa pytania dla was.
13:49
Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,
352
814000
3000
Pierwsze: jeżeli wszechświat trwa 10^10^120 lat,
13:52
why are we born
353
817000
2000
czemu urodziliśmy się
13:54
in the first 14 billion years of it,
354
819000
3000
w pierwszych 14 miliardach lat,
13:57
in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?
355
822000
3000
w ciepłej, wygodnej poświecie Wielkiego Wybuchu?
14:00
Why aren't we in empty space?
356
825000
2000
Czemu nie żyjemy w pustej przestrzeni?
14:02
You might say, "Well there's nothing there to be living,"
357
827000
2000
Możecie powiedzieć "Tam nie dałoby się życ",
14:04
but that's not right.
358
829000
2000
ale to nie prawda.
14:06
You could be a random fluctuation out of the nothingness.
359
831000
2000
Moglibyście być losowym zaburzeniem wśród nicości.
14:08
Why aren't you?
360
833000
2000
Czemu nie jesteście?
14:10
More homework assignment for you.
361
835000
3000
Drugie zadanie domowe.
14:13
So like I said, I don't actually know the answer.
362
838000
2000
Jak powiedziałem, nie znam odpowiedzi.
14:15
I'm going to give you my favorite scenario.
363
840000
2000
Przedstawię wam moją ulubioną teorię.
14:17
Either it's just like that. There is no explanation.
364
842000
3000
Albo tak po prostu jest i nie ma wytłumaczenia.
14:20
This is a brute fact about the universe
365
845000
2000
To brutalny fakt o wszechświecie
14:22
that you should learn to accept and stop asking questions.
366
847000
3000
który powinniście zaakceptować i nie zadawać pytań.
14:26
Or maybe the Big Bang
367
851000
2000
Albo Wielki Wybuch
14:28
is not the beginning of the universe.
368
853000
2000
nie jest początkiem wszechświata.
14:30
An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,
369
855000
3000
Całe jajko, jest konfiguracją o niskiej entropii,
14:33
and yet, when we open our refrigerator,
370
858000
2000
a mimo to otwierając lodówkę
14:35
we do not go, "Hah, how surprising to find
371
860000
2000
nie dziwimy się "No proszę, skąd się wziął
14:37
this low entropy configuration in our refrigerator."
372
862000
2000
ten układ o niskiej entropii w mojej lodówce."
14:39
That's because an egg is not a closed system;
373
864000
3000
Jajko nie jest zamkniętym układem;
14:42
it comes out of a chicken.
374
867000
2000
pochodzi od kury.
14:44
Maybe the universe comes out of a universal chicken.
375
869000
4000
Może wszechświat pochodzi od wszechkury.
14:48
Maybe there is something that naturally,
376
873000
2000
Może jest coś, to naturalnie,
14:50
through the growth of the laws of physics,
377
875000
3000
zgodnie z prawami fizyki wyrasta
14:53
gives rise to universe like ours
378
878000
2000
tworząc wszechświat taki jak nasz,
14:55
in low entropy configurations.
379
880000
2000
z niską entropią.
14:57
If that's true, it would happen more than once;
380
882000
2000
Gdyby tak było, zdarzałoby się to wiele razy;
14:59
we would be part of a much bigger multiverse.
381
884000
3000
Bylibyśmy częścią znacznie większego wieloświata.
15:02
That's my favorite scenario.
382
887000
2000
To moja ulubiona teoria.
15:04
So the organizers asked me to end with a bold speculation.
383
889000
3000
Organizatorzy poprosili mnie, abym zakończył jakąś śmiałą spekulacją.
15:07
My bold speculation
384
892000
2000
Śmiało spekuluję,
15:09
is that I will be absolutely vindicated by history.
385
894000
3000
że historia potwierdzi moje słowa.
15:12
And 50 years from now,
386
897000
2000
Za 50 lat
15:14
all of my current wild ideas will be accepted as truths
387
899000
3000
wszystkie moje szalone pomysły będą obowiązywały
15:17
by the scientific and external communities.
388
902000
3000
przez środowiska naukowe i zewnętrzne.
15:20
We will all believe that our little universe
389
905000
2000
Będziemy wierzyli, że nasz mały wszechświat
15:22
is just a small part of a much larger multiverse.
390
907000
3000
jest tylko małą częścią znacznie większego wieloświata.
15:25
And even better, we will understand what happened at the Big Bang
391
910000
3000
Zrozumiemy co stało się podczas Wielkiego Wybuchu
15:28
in terms of a theory
392
913000
2000
zgodnie z teorią
15:30
that we will be able to compare to observations.
393
915000
2000
którą potwierdzą obserwacje.
15:32
This is a prediction. I might be wrong.
394
917000
2000
To przepowiednia. Mogę się mylić.
15:34
But we've been thinking as a human race
395
919000
2000
Jako ludzie zastanawialiśmy się
15:36
about what the universe was like,
396
921000
2000
jaki jest wszechświat,
15:38
why it came to be in the way it did for many, many years.
397
923000
3000
i czemu taki się stał, przez wiele lat.
15:41
It's exciting to think we may finally know the answer someday.
398
926000
3000
Wspaniale jest pomyśleć, że kiedyś możemy poznać odpowiedź.
15:44
Thank you.
399
929000
2000
Dziękuję.
15:46
(Applause)
400
931000
2000
(Oklaski)
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