TEDxCaltech
Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse
Sean Carroll: O tempo distante e um indício de um multiverso
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Na TEDxCaltech, o cosmólogo Sean Carrol ataca - num divertido e provocador passeio através da natureza do tempo e do universo -- uma questão enganosamente simples: Porque existe o tempo afinal? As respostas potenciais apontam para uma surpreendente visão da natureza do universo, e o nosso lugar nele.
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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00:15
The universe
0
0
2000
O universo
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is really big.
1
2000
2000
é mesmo muito grande.
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We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.
2
4000
3000
Vivemos numa galáxia, a Via Láctea.
00:22
There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.
3
7000
3000
Há cerca de 100 mil milhões de estrelas na Via Láctea.
00:25
And if you take a camera
4
10000
2000
E se pegarem numa câmara
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and you point it at a random part of the sky,
5
12000
2000
e a apontarem a uma parte do céu de forma aleatória,
00:29
and you just keep the shutter open,
6
14000
2000
e mantiverem o obturador aberto,
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as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,
7
16000
3000
desde que a vossa câmara esteja ligada ao Telescópio Espacial Hubble,
00:34
it will see something like this.
8
19000
2000
verão algo como isto.
00:36
Every one of these little blobs
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21000
3000
Cada um destes pequenos borrões
00:39
is a galaxy roughly the size of our Milky Way --
10
24000
2000
é uma galáxia mais ou menos do tamanho da nossa Via Láctea --
00:41
a hundred billion stars in each of those blobs.
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26000
3000
100 mil milhões de estrelas em cada um desses borrões.
00:44
There are approximately a hundred billion galaxies
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29000
3000
Há aproximadamente 100 mil milhões de galáxias
00:47
in the observable universe.
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32000
2000
no universo observável.
00:49
100 billion is the only number you need to know.
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34000
2000
100 mil milhões é o único número que precisam de saber.
00:51
The age of the universe, between now and the Big Bang,
15
36000
3000
A idade do universo, desde este momento e o Big Band,
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is a hundred billion in dog years.
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39000
2000
é de 100 mil milhões em anos de cão.
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(Laughter)
17
41000
2000
(Risos)
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Which tells you something about our place in the universe.
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43000
3000
O que nos diz algo sobre o nosso lugar no universo.
01:01
One thing you can do with a picture like this is simply admire it.
19
46000
2000
Algo que podem fazer com uma imagem destas é simplesmente admirá-la.
01:03
It's extremely beautiful.
20
48000
2000
É extremamente bela.
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I've often wondered, what is the evolutionary pressure
21
50000
3000
Perguntei-me muitas vezes, qual é a pressão evolucionária
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that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve
22
53000
3000
que fez os nossos antepassados no Veldt adaptarem-se e evoluírem
01:11
to really enjoy pictures of galaxies
23
56000
2000
para apreciarem realmente imagens de galáxias
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when they didn't have any.
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58000
2000
quando não tinham nenhuma.
01:15
But we would also like to understand it.
25
60000
2000
Mas também gostaríamos de o compreender.
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As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?
26
62000
4000
Enquanto cosmólogo, quero perguntar, porque é que o universo é assim?
01:21
One big clue we have is that the universe is changing with time.
27
66000
3000
Uma pista importante que temos é que o universo está a mudar com o tempo.
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If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,
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69000
3000
Se olhassem para uma destas galáxias e medissem a sua velocidade,
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it would be moving away from you.
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72000
2000
estariam a afastar-se de vós.
01:29
And if you look at a galaxy even farther away,
30
74000
2000
E se olhassem para uma galáxia de mais longe ainda,
01:31
it would be moving away faster.
31
76000
2000
estaria a afastar-se ainda mais rápido.
01:33
So we say the universe is expanding.
32
78000
2000
Por isso dizemos que o universo se está a expandir.
01:35
What that means, of course, is that, in the past,
33
80000
2000
O que isso significa, é claro, é que, no passado,
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things were closer together.
34
82000
2000
as coisas estavam mais perto umas das outras.
01:39
In the past, the universe was more dense,
35
84000
2000
No passado, o universo era mais denso,
01:41
and it was also hotter.
36
86000
2000
e também mais quente.
01:43
If you squeeze things together, the temperature goes up.
37
88000
2000
Se comprimirem a matéria, a temperatura sobe.
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That kind of makes sense to us.
38
90000
2000
De alguma forma, isso faz sentido para nós.
01:47
The thing that doesn't make sense to us as much
39
92000
2000
O que não faz tanto sentido
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is that the universe, at early times, near the Big Bang,
40
94000
3000
é que o universo, nos primórdios, perto do Big Bang,
01:52
was also very, very smooth.
41
97000
2000
era também muito, muito regular.
01:54
You might think that that's not a surprise.
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99000
2000
Talvez pensem que isso não é surpresa.
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The air in this room is very smooth.
43
101000
2000
O ar nesta sala é muito regular.
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You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."
44
103000
3000
Podem dizer, "Bem, talvez as coisas fossem ficando mais regulares por si mesmas."
02:01
But the conditions near the Big Bang are very, very different
45
106000
3000
Mas as condições perto do Big Bang são muito, muito diferentes
02:04
than the conditions of the air in this room.
46
109000
2000
das condições do ar desta sala.
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In particular, things were a lot denser.
47
111000
2000
Em particular, as coisas eram muito mais densas.
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The gravitational pull of things
48
113000
2000
A atracão gravitacional das coisas
02:10
was a lot stronger near the Big Bang.
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115000
2000
era muito mais forte perto do Big Bang.
02:12
What you have to think about
50
117000
2000
Aquilo em que têm de pensar
02:14
is we have a universe with a hundred billion galaxies,
51
119000
2000
é que temos um universo com 100 mil milhões de galáxias,
02:16
a hundred billion stars each.
52
121000
2000
cada uma com 100 mil milhões de estrelas.
02:18
At early times, those hundred billion galaxies
53
123000
3000
Nos primórdios, essas 100 mil milhões de galáxias
02:21
were squeezed into a region about this big --
54
126000
3000
estavam comprimidas numa região assim deste tamanho --
02:24
literally -- at early times.
55
129000
2000
literalmente, nos primórdios.
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And you have to imagine doing that squeezing
56
131000
2000
E têm de imaginar fazer essa compressão
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without any imperfections,
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133000
2000
sem quaisquer imperfeições,
02:30
without any little spots
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135000
2000
pequenos quaisquer pequenos pontos
02:32
where there were a few more atoms than somewhere else.
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137000
2000
em que houvesse mais alguns átomos que em qualquer outro ponto.
02:34
Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull
60
139000
3000
Porque se tivesse havido, teriam colapsado sob a atracção gravitacional
02:37
into a huge black hole.
61
142000
2000
num imenso buraco negro.
02:39
Keeping the universe very, very smooth at early times
62
144000
3000
Manter o universo muito, muito regular, nos primórdios,
02:42
is not easy; it's a delicate arrangement.
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147000
2000
não é fácil, é um arranjo delicado.
02:44
It's a clue
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149000
2000
É uma pista
02:46
that the early universe is not chosen randomly.
65
151000
2000
de que o universo primordial não foi escolhido aleatoriamente.
02:48
There is something that made it that way.
66
153000
2000
Houve algo que o fez assim.
02:50
We would like to know what.
67
155000
2000
Gostaríamos de saber o quê.
02:52
So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,
68
157000
3000
Parte do nosso conhecimento sobre isto foi-no dado por Ludwig Boltzmann,
02:55
an Austrian physicist in the 19th century.
69
160000
3000
um físico Austríaco do séc. XIX.
02:58
And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.
70
163000
3000
E a contribuição de Boltzmann foi ter-nos ajudado a compreender a entropia.
03:01
You've heard of entropy.
71
166000
2000
Já ouviram falar da entropia.
03:03
It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.
72
168000
3000
É a aleatoriedade, a desordem, o carácter caótico de alguns sistemas.
03:06
Boltzmann gave us a formula --
73
171000
2000
Boltzmann deu-nos uma fórmula --
03:08
engraved on his tombstone now --
74
173000
2000
agora gravada na sua lápide --
03:10
that really quantifies what entropy is.
75
175000
2000
que realmente quantifica o que é a entropia.
03:12
And it's basically just saying
76
177000
2000
E é basicamente dizer apenas
03:14
that entropy is the number of ways
77
179000
2000
que a entropia é o número de formas
03:16
we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,
78
181000
3000
em que conseguimos rearranjar os elementos consituintes de um sistema de maneira a que não se note,
03:19
so that macroscopically it looks the same.
79
184000
2000
de maneira a que, à escala microscópica, pareça igual.
03:21
If you have the air in this room,
80
186000
2000
Se virem o ar desta sala,
03:23
you don't notice each individual atom.
81
188000
3000
não notam cada átomo individual.
03:26
A low entropy configuration
82
191000
2000
Uma configuração de baixa entropia
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is one in which there's only a few arrangements that look that way.
83
193000
2000
é uma em que apenas alguns arranjos têm esse aspecto.
03:30
A high entropy arrangement
84
195000
2000
Um arranjo de alta entropia
03:32
is one that there are many arrangements that look that way.
85
197000
2000
é um em que há muitos arranjos com alta entropia.
03:34
This is a crucially important insight
86
199000
2000
É uma noção crucialmente importante,
03:36
because it helps us explain
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201000
2000
porque nos ajuda a explicar
03:38
the second law of thermodynamics --
88
203000
2000
a segunda lei da termodinâmica --
03:40
the law that says that entropy increases in the universe,
89
205000
3000
a lei que diz que a entropia aumenta no universo,
03:43
or in some isolated bit of the universe.
90
208000
2000
ou num pedaço isolado do universo.
03:45
The reason why entropy increases
91
210000
2000
A razão por que a entropia aumenta
03:47
is simply because there are many more ways
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212000
3000
é simplesmente porque há muito mais maneiras
03:50
to be high entropy than to be low entropy.
93
215000
2000
de ser alta entropia do que de ser baixa entropia.
03:52
That's a wonderful insight,
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217000
2000
É uma noção maravilhosa,
03:54
but it leaves something out.
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219000
2000
mas deixa algo de fora.
03:56
This insight that entropy increases, by the way,
96
221000
2000
Esta noção de que a entropia aumenta, a propósito,
03:58
is what's behind what we call the arrow of time,
97
223000
3000
é o que está por detrás do que chamamos de seta do tempo,
04:01
the difference between the past and the future.
98
226000
2000
a diferença entre o passado e o futuro.
04:03
Every difference that there is
99
228000
2000
Cada diferença que existe
04:05
between the past and the future
100
230000
2000
entre o passado e o futuro
04:07
is because entropy is increasing --
101
232000
2000
é porque a entropia está a aumentar --
04:09
the fact that you can remember the past, but not the future.
102
234000
3000
o facto de que se conseguem lembrar do passado, mas não do futuro.
04:12
The fact that you are born, and then you live, and then you die,
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237000
3000
O facto de que nascem, vivem, e depois morrem,
04:15
always in that order,
104
240000
2000
sempre nessa ordem,
04:17
that's because entropy is increasing.
105
242000
2000
é porque a entropia está a aumentar.
04:19
Boltzmann explained that if you start with low entropy,
106
244000
2000
Boltzmann explicou que se se começa com baixa entropia,
04:21
it's very natural for it to increase
107
246000
2000
é muito natural que aumente,
04:23
because there's more ways to be high entropy.
108
248000
3000
porque há mais maneiras de ser alta entropia.
04:26
What he didn't explain
109
251000
2000
O que ele não explicou
04:28
was why the entropy was ever low in the first place.
110
253000
3000
foi porque é que a entropia começou por ser baixa.
04:31
The fact that the entropy of the universe was low
111
256000
2000
O facto é que a entropia do universo era baixa
04:33
was a reflection of the fact
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258000
2000
era um reflexo do facto
04:35
that the early universe was very, very smooth.
113
260000
2000
de que o universo primordial era muito, muito, regular.
04:37
We'd like to understand that.
114
262000
2000
Gostaríamos de entender isto.
04:39
That's our job as cosmologists.
115
264000
2000
É o nosso trabalho, enquanto cosmólogos.
04:41
Unfortunately, it's actually not a problem
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266000
2000
Infelizmente, é um problema a que, de facto,
04:43
that we've been giving enough attention to.
117
268000
2000
não temos vindo a dar atenção suficiente.
04:45
It's not one of the first things people would say,
118
270000
2000
Não é das primeiras que as pessoas diriam,
04:47
if you asked a modern cosmologist,
119
272000
2000
se perguntassem a um cosmólogo moderno,
04:49
"What are the problems we're trying to address?"
120
274000
2000
"Quais são os problemas a que estamos a tentar fazer face?"
04:51
One of the people who did understand that this was a problem
121
276000
2000
Umas das pessoas que de facto percebia que isto era um problema
04:53
was Richard Feynman.
122
278000
2000
foi Richard Feynman.
04:55
50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.
123
280000
2000
Há 50 anos, ele deu uma série de palestras diferentes.
04:57
He gave the popular lectures
124
282000
2000
Deu as famosas palestras
04:59
that became "The Character of Physical Law."
125
284000
2000
que se tornaram "The Character of Physical Law."
05:01
He gave lectures to Caltech undergrads
126
286000
2000
Deu palestras a estudantes universitários da Caltech
05:03
that became "The Feynman Lectures on Physics."
127
288000
2000
que se tornaram "The Feynman Lectures on Physics."
05:05
He gave lectures to Caltech graduate students
128
290000
2000
Deu palestras a pós-graduados da Caltech
05:07
that became "The Feynman Lectures on Gravitation."
129
292000
2000
que se tornaram "The Feynman Lectures on Gravitation."
05:09
In every one of these books, every one of these sets of lectures,
130
294000
3000
Em cada um destes livros, cada um deste conjunto de palestras,
05:12
he emphasized this puzzle:
131
297000
2000
ele colocou a ênfase neste enigma:
05:14
Why did the early universe have such a small entropy?
132
299000
3000
Porque tinha o universo primordial tão baixa entropia?
05:17
So he says -- I'm not going to do the accent --
133
302000
2000
E ele diz -- não vou imitar a pronúncia --
05:19
he says, "For some reason, the universe, at one time,
134
304000
3000
ele diz, "Por alguma razão, o universo, a dado momento,
05:22
had a very low entropy for its energy content,
135
307000
3000
tinha muito baixa entropia para o seu conteúdo de energia,
05:25
and since then the entropy has increased.
136
310000
2000
e desde então a entropia tem aumentado.
05:27
The arrow of time cannot be completely understood
137
312000
3000
A seta do tempo não pode ser completamente entendida
05:30
until the mystery of the beginnings of the history of the universe
138
315000
3000
até que o mistério dos inícios da história do universo
05:33
are reduced still further
139
318000
2000
sejam ainda mais reduzidas
05:35
from speculation to understanding."
140
320000
2000
de especulação a entendimento."
05:37
So that's our job.
141
322000
2000
É este, então, o nosso trabalho.
05:39
We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,
142
324000
2000
Queremos saber -- isto foi à 50 anos atrás, "Certamente," estão a pensar,
05:41
"we've figured it out by now."
143
326000
2000
"já encontrámos a solução, a esta altura."
05:43
It's not true that we've figured it out by now.
144
328000
2000
Não é verdade que tenhamos encontrado a solução, a esta altura.
05:45
The reason the problem has gotten worse,
145
330000
2000
A razão por que o problema se agravou,
05:47
rather than better,
146
332000
2000
em vez de melhorar,
05:49
is because in 1998
147
334000
2000
é porque em 1998
05:51
we learned something crucial about the universe that we didn't know before.
148
336000
3000
aprendemos algo de crucial acerca do universo que ainda não sabíamos.
05:54
We learned that it's accelerating.
149
339000
2000
Aprendemos que está a acelerar.
05:56
The universe is not only expanding.
150
341000
2000
O universo não se está a expandir.
05:58
If you look at the galaxy, it's moving away.
151
343000
2000
Se olharem para a galáxia, está a afastar-se.
06:00
If you come back a billion years later and look at it again,
152
345000
2000
Se regressarem daqui a mil milhões de anos e olharem de novo,
06:02
it will be moving away faster.
153
347000
3000
estará a afastar-se mais depressa.
06:05
Individual galaxies are speeding away from us faster and faster
154
350000
3000
As galáxias individuais estão a afastar-se de nós mais e mais depressa.
06:08
so we say the universe is accelerating.
155
353000
2000
Por isso dizemos que o universo está a acelerar.
06:10
Unlike the low entropy of the early universe,
156
355000
2000
Ao contrário da baixa entropia do universo primordial,
06:12
even though we don't know the answer for this,
157
357000
2000
mesmo se não sabemos a resposta a isto,
06:14
we at least have a good theory that can explain it,
158
359000
2000
ao menos temos uma boa teoria que o pode explicar,
06:16
if that theory is right,
159
361000
2000
se essa teoria estiver correcta,
06:18
and that's the theory of dark energy.
160
363000
2000
e trata-se da teoria da energia escura.
06:20
It's just the idea that empty space itself has energy.
161
365000
3000
É apenas a ideia que de o próprio espaço vazio tem energia.
06:23
In every little cubic centimeter of space,
162
368000
3000
Em cada centímetro cúbico de espaço,
06:26
whether or not there's stuff,
163
371000
2000
haja ou não coisas lá,
06:28
whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,
164
373000
2000
haja lá ou não partículas, matérias, radiação ou seja o que for,
06:30
there's still energy, even in the space itself.
165
375000
3000
continua a haver energia, mesmo no próprio espaço.
06:33
And this energy, according to Einstein,
166
378000
2000
E esta energia, de acordo com Einstein,
06:35
exerts a push on the universe.
167
380000
3000
exerce um impulso sobre o universo.
06:38
It is a perpetual impulse
168
383000
2000
E é um perpétuo impulso
06:40
that pushes galaxies apart from each other.
169
385000
2000
que empurra as galáxias, afastando-as umas das outras.
06:42
Because dark energy, unlike matter or radiation,
170
387000
3000
Porque a energia escura, ao contrário da matéria ou da radiação,
06:45
does not dilute away as the universe expands.
171
390000
3000
não se dilui à medida que o universo se expande.
06:48
The amount of energy in each cubic centimeter
172
393000
2000
A quantidade de energia em cada centímetro cúbico
06:50
remains the same,
173
395000
2000
permanece a mesma,
06:52
even as the universe gets bigger and bigger.
174
397000
2000
mesmo à medida que o universo fica cada vez maior.
06:54
This has crucial implications
175
399000
3000
Isto tem implicações cruciais
06:57
for what the universe is going to do in the future.
176
402000
3000
para o que o universo vai fazer no futuro.
07:00
For one thing, the universe will expand forever.
177
405000
2000
Por um lado, o universo vai-se expandir para sempre.
07:02
Back when I was your age,
178
407000
2000
Quando eu era da vossa idade,
07:04
we didn't know what the universe was going to do.
179
409000
2000
não sabíamos o que o universo iria fazer.
07:06
Some people thought that the universe would recollapse in the future.
180
411000
3000
Algumas pessoas pensavam que o universo iria re-colapsar no futuro.
07:09
Einstein was fond of this idea.
181
414000
2000
Einstein gostava desta ideia.
07:11
But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,
182
416000
3000
Mas se existe energia escura, e a energia escura não desaparece,
07:14
the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.
183
419000
3000
o universo vai simplesmente continuar a expandir-se sempre, e sempre e sempre.
07:17
14 billion years in the past,
184
422000
2000
14 mil milhões de anos, no passado,
07:19
100 billion dog years,
185
424000
2000
100 mil milhões de anos de cão,
07:21
but an infinite number of years into the future.
186
426000
3000
mas um número infinito de anos no futuro.
07:24
Meanwhile, for all intents and purposes,
187
429000
3000
Entretanto, em todo o caso,
07:27
space looks finite to us.
188
432000
2000
o espaço a nós parece-nos finito.
07:29
Space may be finite or infinite,
189
434000
2000
O espaço pode ser finito ou infinito,
07:31
but because the universe is accelerating,
190
436000
2000
mas porque o universo está a acelerar,
07:33
there are parts of it we cannot see
191
438000
2000
há partes que não conseguimos ver
07:35
and never will see.
192
440000
2000
e que nunca veremos.
07:37
There's a finite region of space that we have access to,
193
442000
2000
Há uma região finita do espaço a que temos acesso,
07:39
surrounded by a horizon.
194
444000
2000
rodeada por um horizonte.
07:41
So even though time goes on forever,
195
446000
2000
Por isso, mesmo se o tempo continua para sempre,
07:43
space is limited to us.
196
448000
2000
o espaço é limitado, para nós.
07:45
Finally, empty space has a temperature.
197
450000
3000
Finalmente, o espaço vazio tem uma temperatura.
07:48
In the 1970s, Stephen Hawking told us
198
453000
2000
No anos 1970, Stephen Hawking disse-nos
07:50
that a black hole, even though you think it's black,
199
455000
2000
que um buraco negro, mesmo que pensem que é negro,
07:52
it actually emits radiation
200
457000
2000
na verdade emite radiação,
07:54
when you take into account quantum mechanics.
201
459000
2000
quando se tem em conta a mecânica quântica.
07:56
The curvature of space-time around the black hole
202
461000
3000
A curvatura do espaço-tempo à volta do buraco negro
07:59
brings to life the quantum mechanical fluctuation,
203
464000
3000
faz nascer a flutuação quântica,
08:02
and the black hole radiates.
204
467000
2000
e o buraco negro irradia.
08:04
A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons
205
469000
3000
Um cálculo rigorosamente semelhante de Hawkings e de Gary Gibsons
08:07
showed that if you have dark energy in empty space,
206
472000
3000
mostrou que, se tivermos energia escura no espaço vazio,
08:10
then the whole universe radiates.
207
475000
3000
então todo o universo irradia.
08:13
The energy of empty space
208
478000
2000
A energia do espaço vazio
08:15
brings to life quantum fluctuations.
209
480000
2000
faz nascer as flutuações quânticas.
08:17
And so even though the universe will last forever,
210
482000
2000
E então, ainda que o universo dure para sempre,
08:19
and ordinary matter and radiation will dilute away,
211
484000
3000
e a matéria comum e a radiação se diluam,
08:22
there will always be some radiation,
212
487000
2000
haverá sempre alguma radiação,
08:24
some thermal fluctuations,
213
489000
2000
algumas flutuações térmicas,
08:26
even in empty space.
214
491000
2000
mesmo no espaço vazio.
08:28
So what this means
215
493000
2000
O que isto significa
08:30
is that the universe is like a box of gas
216
495000
2000
é que o universo é como uma caixa de gás
08:32
that lasts forever.
217
497000
2000
que dura para sempre.
08:34
Well what is the implication of that?
218
499000
2000
Bem, o que é que isso implica?
08:36
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.
219
501000
3000
Essa implicação foi estudada por Boltzmann no séc. XIX.
08:39
He said, well, entropy increases
220
504000
3000
Ele disse, bem, a entropia aumenta
08:42
because there are many, many more ways
221
507000
2000
porque há mais, muito mais maneiras
08:44
for the universe to be high entropy, rather than low entropy.
222
509000
3000
de o universo ser alta entropia, em vez de baixa entropia.
08:47
But that's a probabilistic statement.
223
512000
3000
Mas isso é uma afirmação probabilística.
08:50
It will probably increase,
224
515000
2000
Provavelmente aumentará,
08:52
and the probability is enormously huge.
225
517000
2000
e a probabilidade é enormemente imensa.
08:54
It's not something you have to worry about --
226
519000
2000
Não é algo com que tenham de se preocupar --
08:56
the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.
227
521000
4000
o ar desta sala a juntar-se todo numa parte da sala fazendo-nos sufocar.
09:00
It's very, very unlikely.
228
525000
2000
É muito, muito improvável.
09:02
Except if they locked the doors
229
527000
2000
Só se se trancassem as portas
09:04
and kept us here literally forever,
230
529000
2000
e nos mantivessem aqui literalmente para sempre,
09:06
that would happen.
231
531000
2000
isso aconteceria.
09:08
Everything that is allowed,
232
533000
2000
Tudo o que é possível,
09:10
every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,
233
535000
3000
cada configuração que seja possível obter pelas moléculas nesta sala,
09:13
would eventually be obtained.
234
538000
2000
irá eventualmente ser obtida.
09:15
So Boltzmann says, look, you could start with a universe
235
540000
3000
Então Boltzmann diz, ouçam, podem começar com um universo
09:18
that was in thermal equilibrium.
236
543000
2000
que estava em equilíbrio térmico.
09:20
He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.
237
545000
3000
Ele não sabia do Big Bang. Não sabia da expansão do universo.
09:23
He thought that space and time were explained by Isaac Newton --
238
548000
3000
Pensava que o o espaço e o tempo tinham sido explicados por Isaac Newton --
09:26
they were absolute; they just stuck there forever.
239
551000
2000
eram absolutos; simplesmente mantinham-se onde estavam sempre.
09:28
So his idea of a natural universe
240
553000
2000
Por isso a ideia dele sobre um universo natural
09:30
was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --
241
555000
3000
era uma ideia em que as moléculas do ar estavam simplesmente espalhadas uniformemente por todo o lado --
09:33
the everything molecules.
242
558000
2000
as moléculas "do tudo".
09:35
But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,
243
560000
3000
Mas Boltzmann sabia que, se esperarmos tempo suficiente,
09:38
the random fluctuations of those molecules
244
563000
3000
as flutuações aleatórias destas moléculas
09:41
will occasionally bring them
245
566000
2000
irão ocasionalmente trazê-las
09:43
into lower entropy configurations.
246
568000
2000
até configurações de mais baixa entropia.
09:45
And then, of course, in the natural course of things,
247
570000
2000
E então, é claro, no decurso natural das coisas,
09:47
they will expand back.
248
572000
2000
voltarão a expandir-se.
09:49
So it's not that entropy must always increase --
249
574000
2000
Então, não é que a entropia tenha sempre de aumentar --
09:51
you can get fluctuations into lower entropy,
250
576000
3000
podemos ter flutuações com entropia mais baixa,
09:54
more organized situations.
251
579000
2000
situações mais organizadas.
09:56
Well if that's true,
252
581000
2000
Bem, se isso é verdade,
09:58
Boltzmann then goes onto invent
253
583000
2000
Boltzmann a seguir inventa
10:00
two very modern-sounding ideas --
254
585000
2000
duas ideias que parecem muito modernas --
10:02
the multiverse and the anthropic principle.
255
587000
3000
o multiverso e o princípio antrópico.
10:05
He says, the problem with thermal equilibrium
256
590000
2000
Diz ele, o problema com o equilíbrio térmico
10:07
is that we can't live there.
257
592000
2000
é que não conseguimos viver lá.
10:09
Remember, life itself depends on the arrow of time.
258
594000
3000
Lembrem-se, a própria vida depende da seta do tempo.
10:12
We would not be able to process information,
259
597000
2000
Não seríamos capazes de processar informação,
10:14
metabolize, walk and talk,
260
599000
2000
metabolizar, andar e falar,
10:16
if we lived in thermal equilibrium.
261
601000
2000
se vivêssemos em equilíbrio térmico.
10:18
So if you imagine a very, very big universe,
262
603000
2000
Então, se imaginarem um universo muito, muito grande,
10:20
an infinitely big universe,
263
605000
2000
um universo infinitamente grande,
10:22
with randomly bumping into each other particles,
264
607000
2000
com partículas que colidem umas com as outras aleatoriamente,
10:24
there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,
265
609000
3000
haverá ocasionalmente pequenas flutuações nos estados de entropia mais baixa,
10:27
and then they relax back.
266
612000
2000
e depois voltam a "relaxar".
10:29
But there will also be large fluctuations.
267
614000
2000
Mas haverá também flutuações grandes.
10:31
Occasionally, you will make a planet
268
616000
2000
Ocasionalmente, far-se-á um planeta
10:33
or a star or a galaxy
269
618000
2000
um uma estrela ou uma galáxia
10:35
or a hundred billion galaxies.
270
620000
2000
um 100 mil milhões de galáxias.
10:37
So Boltzmann says,
271
622000
2000
Então Boltzmann diz que
10:39
we will only live in the part of the multiverse,
272
624000
3000
apenas viveremos na parte do multiverso,
10:42
in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,
273
627000
3000
na parte com este infinitamente grande conjunto de partículas de flutuação,
10:45
where life is possible.
274
630000
2000
em que a vida é possível.
10:47
That's the region where entropy is low.
275
632000
2000
É a região em que a entropia é baixa.
10:49
Maybe our universe is just one of those things
276
634000
3000
Talvez o nosso universo seja apenas uma daquelas coisas
10:52
that happens from time to time.
277
637000
2000
que acontece de tempos a tempos.
10:54
Now your homework assignment
278
639000
2000
O vosso trabalho de casa
10:56
is to really think about this, to contemplate what it means.
279
641000
2000
é pensar bem sobre isto, contemplar o que isto significa.
10:58
Carl Sagan once famously said
280
643000
2000
Carl Sagan é conhecido por ter dito
11:00
that "in order to make an apple pie,
281
645000
2000
que "para se fazer uma tarte de maçã,
11:02
you must first invent the universe."
282
647000
3000
primeiro tem de se inventar o universo."
11:05
But he was not right.
283
650000
2000
Mas ele não estava certo.
11:07
In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,
284
652000
3000
No cenário de Boltzmann, se se quer fazer uma tarte de maçã,
11:10
you just wait for the random motion of atoms
285
655000
3000
é só esperar pelo movimento aleatório de átomos
11:13
to make you an apple pie.
286
658000
2000
que nos façam uma tarte de maçã.
11:15
That will happen much more frequently
287
660000
2000
Isso acontecerá muito mais frequentemente
11:17
than the random motions of atoms
288
662000
2000
que um movimento aleatório de átomos
11:19
making you an apple orchard
289
664000
2000
a fazer-nos um pomar de macieiras
11:21
and some sugar and an oven,
290
666000
2000
e algum açúcar e um forno,
11:23
and then making you an apple pie.
291
668000
2000
e depois uma tarte de maçã.
11:25
So this scenario makes predictions.
292
670000
3000
Este cenário, então, faz previsões.
11:28
And the predictions are
293
673000
2000
E as previsões são
11:30
that the fluctuations that make us are minimal.
294
675000
3000
que as flutuações que nos fazem são mínimas.
11:33
Even if you imagine that this room we are in now
295
678000
3000
Mesmo se imaginarmos que esta sala em que estamos agota
11:36
exists and is real and here we are,
296
681000
2000
existe e é real e que aqui estamos,
11:38
and we have, not only our memories,
297
683000
2000
e tenhamos, não só nas nossas memórias,
11:40
but our impression that outside there's something
298
685000
2000
mas uma impressão que há algo lá fora
11:42
called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,
299
687000
4000
chamado Calltech e os Estados Unidos e a Via Láctea,
11:46
it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain
300
691000
3000
é muito mais fácil que todas essas impressões flutuem aleatoriamente no vosso cérebro
11:49
than for them actually to randomly fluctuate
301
694000
2000
do que realmente flutuarem aleatoriamente
11:51
into Caltech, the United States and the galaxy.
302
696000
3000
até se tornarem a Caltech, os Estado Unidos e a galáxia.
11:54
The good news is that,
303
699000
2000
A boa notícia é que
11:56
therefore, this scenario does not work; it is not right.
304
701000
3000
assim sendo este cenário não funciona; não está certo.
11:59
This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.
305
704000
3000
Este cenário prevê que deveríamos ser uma flutuação mínima.
12:02
Even if you left our galaxy out,
306
707000
2000
Mesmo se deixarmos a nossa galáxia de fora,
12:04
you would not get a hundred billion other galaxies.
307
709000
2000
não teremos 100 mil milhões de outras galáxias.
12:06
And Feynman also understood this.
308
711000
2000
E Feynman também percebeu isto.
12:08
Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,
309
713000
4000
Feynman diz, "Seguindo a hipótese de que o mundo é uma flutuação,
12:12
all the predictions are that
310
717000
2000
e as previsões são que,
12:14
if we look at a part of the world we've never seen before,
311
719000
2000
se olharmos para uma parte do mundo que nunca vimos antes,
12:16
we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --
312
721000
2000
a encontraremos numa amálgama, e não como a tínhamos visto no momento anterior --
12:18
high entropy.
313
723000
2000
alta entropia.
12:20
If our order were due to a fluctuation,
314
725000
2000
Se a nossa ordem fosse devida a uma flutuação,
12:22
we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.
315
727000
2000
seria de esperar ordem em todo o lado menos onde a acabámos de detectar.
12:24
We therefore conclude the universe is not a fluctuation."
316
729000
4000
Assim, concluímos que o universo não é uma flutuação."
12:28
So that's good. The question is then what is the right answer?
317
733000
3000
Isso está bem. A questão é qual é a resposta certa?
12:31
If the universe is not a fluctuation,
318
736000
2000
Se o universo não é uma flutuação,
12:33
why did the early universe have a low entropy?
319
738000
3000
porque tinha o universo primordial baixa entropia?
12:36
And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
320
741000
3000
E eu adoraria contar-vos a resposta, mas estou a ficar sem tempo.
12:39
(Laughter)
321
744000
2000
(Risos)
12:41
Here is the universe that we tell you about,
322
746000
2000
Aqui está o universo de que vos falamos,
12:43
versus the universe that really exists.
323
748000
2000
versus o universos que realmente existe.
12:45
I just showed you this picture.
324
750000
2000
Apenas vos mostrei esta imagem.
12:47
The universe is expanding for the last 10 billion years or so.
325
752000
2000
O universo está a expandir-se há uns 10 mil milhões de anos.
12:49
It's cooling off.
326
754000
2000
Está a arrefecer.
12:51
But we now know enough about the future of the universe
327
756000
2000
Mas agora sabemos o suficiente sobre o futuro do universo
12:53
to say a lot more.
328
758000
2000
para dizer muito mais.
12:55
If the dark energy remains around,
329
760000
2000
Se a energia escura continuar por cá,
12:57
the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.
330
762000
3000
as estrelas à nossa volta irão esgotar o seu combustível nuclear, irão parar de arder.
13:00
They will fall into black holes.
331
765000
2000
Tornar-se-ão buracos negros.
13:02
We will live in a universe
332
767000
2000
Viveremos num universo
13:04
with nothing in it but black holes.
333
769000
2000
sem nada, a não ser buracos negros.
13:06
That universe will last 10 to the 100 years --
334
771000
4000
O universo irá durar 10 elevado a 100 anos --
13:10
a lot longer than our little universe has lived.
335
775000
2000
muito mais do que o nosso pequeno universo viveu.
13:12
The future is much longer than the past.
336
777000
2000
O futuro é muito mais longo que o passado.
13:14
But even black holes don't last forever.
337
779000
2000
Mas nem os buracos negros irão durar para sempre.
13:16
They will evaporate,
338
781000
2000
Irão evaporar,
13:18
and we will be left with nothing but empty space.
339
783000
2000
e restar-nos-á apenas espaço vazio.
13:20
That empty space lasts essentially forever.
340
785000
4000
Esse espaço vazio dura, essencialmente, para sempre.
13:24
However, you notice, since empty space gives off radiation,
341
789000
3000
No entanto, repararam, como o espaço vazio emite radiação,
13:27
there's actually thermal fluctuations,
342
792000
2000
na verdade há flutuações térmicas,
13:29
and it cycles around
343
794000
2000
e esse espaço anda num ciclo à volta de
13:31
all the different possible combinations
344
796000
2000
todas as diferentes combinações possíveis
13:33
of the degrees of freedom that exist in empty space.
345
798000
3000
dos graus de liberdade que existem no espaço vazio.
13:36
So even though the universe lasts forever,
346
801000
2000
Então, mesmo se o universo durar para sempre,
13:38
there's only a finite number of things
347
803000
2000
existe apenas um número limitado de coisas
13:40
that can possibly happen in the universe.
348
805000
2000
que é possível acontecer no universo.
13:42
They all happen over a period of time
349
807000
2000
Todas acontecem num período de tempo
13:44
equal to 10 to the 10 to the 120 years.
350
809000
3000
igual a 10 elevado a 10 elevado a 120 anos.
13:47
So here's two questions for you.
351
812000
2000
Aqui estão duas perguntas para vós.
13:49
Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,
352
814000
3000
Número um: se o universo durar 10 elevado a 10 elevado a 120 anos,
13:52
why are we born
353
817000
2000
porque é que nascemos
13:54
in the first 14 billion years of it,
354
819000
3000
nos primeiros 14 mil milhões de anos,
13:57
in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?
355
822000
3000
no quente e confortável brilho a seguir ao Big Bang?
14:00
Why aren't we in empty space?
356
825000
2000
Porque não estamos em espaço vazio?
14:02
You might say, "Well there's nothing there to be living,"
357
827000
2000
Podem dizer, "Bem, não há lá nada para se viver,"
14:04
but that's not right.
358
829000
2000
mas isso não está certo.
14:06
You could be a random fluctuation out of the nothingness.
359
831000
2000
Podemos ser uma flutuação aleatória vinda do nada.
14:08
Why aren't you?
360
833000
2000
Porque é não somos isso?
14:10
More homework assignment for you.
361
835000
3000
Mais trabalho de casa para vós.
14:13
So like I said, I don't actually know the answer.
362
838000
2000
Como disse, na verdade não sei a resposta.
14:15
I'm going to give you my favorite scenario.
363
840000
2000
Vou dar-vos o meu cenário favorito.
14:17
Either it's just like that. There is no explanation.
364
842000
3000
Ou é assim mesmo. Não há explicação.
14:20
This is a brute fact about the universe
365
845000
2000
É um facto brutal acerca do universo
14:22
that you should learn to accept and stop asking questions.
366
847000
3000
que tenhamos de aprender a aceitar e deixar de fazer perguntas.
14:26
Or maybe the Big Bang
367
851000
2000
Ou talvez o Big Bang
14:28
is not the beginning of the universe.
368
853000
2000
não seja o início do universo.
14:30
An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,
369
855000
3000
Um ovo, um ovo por partir, é uma configuração de baixa entropia,
14:33
and yet, when we open our refrigerator,
370
858000
2000
e no entanto, quando abrimos o nosso frigorífico,
14:35
we do not go, "Hah, how surprising to find
371
860000
2000
não dizemos, "Olha, que surpresa encontrar
14:37
this low entropy configuration in our refrigerator."
372
862000
2000
esta configuração de baixa entropia no nosso frigorífico."
14:39
That's because an egg is not a closed system;
373
864000
3000
Isso é porque um ovo não é um sistema fechado;
14:42
it comes out of a chicken.
374
867000
2000
vem de uma galinha.
14:44
Maybe the universe comes out of a universal chicken.
375
869000
4000
Talvez o universo venha de uma galinha universal.
14:48
Maybe there is something that naturally,
376
873000
2000
Talvez haja algo que naturalmente,
14:50
through the growth of the laws of physics,
377
875000
3000
através do desenvolvimento das leis da física,
14:53
gives rise to universe like ours
378
878000
2000
dê origem a um universo como o nosso
14:55
in low entropy configurations.
379
880000
2000
em configurações de baixa entropia.
14:57
If that's true, it would happen more than once;
380
882000
2000
Se isso for verdade teria de acontecer mais do que uma vez;
14:59
we would be part of a much bigger multiverse.
381
884000
3000
seríamos parte de um muito maior multiverso.
15:02
That's my favorite scenario.
382
887000
2000
É o meu cenário favorito.
15:04
So the organizers asked me to end with a bold speculation.
383
889000
3000
Os organizadores pediram-me para acabar com uma especulação arrojada.
15:07
My bold speculation
384
892000
2000
A minha especulação arrojada
15:09
is that I will be absolutely vindicated by history.
385
894000
3000
é que isto será absolutamente confirmado pela história.
15:12
And 50 years from now,
386
897000
2000
E daqui a 50 anos,
15:14
all of my current wild ideas will be accepted as truths
387
899000
3000
todas as minhas estranhas ideias actuais serão aceites como verdades
15:17
by the scientific and external communities.
388
902000
3000
pelas comunidades científica e externa.
15:20
We will all believe that our little universe
389
905000
2000
Todos acreditaremos que o nosso pequeno universo
15:22
is just a small part of a much larger multiverse.
390
907000
3000
é apenas uma pequena parte de um muito maior multiverso.
15:25
And even better, we will understand what happened at the Big Bang
391
910000
3000
E melhor ainda, compreenderemos o que aconteceu no Big Bang
15:28
in terms of a theory
392
913000
2000
em termos de uma teoria
15:30
that we will be able to compare to observations.
393
915000
2000
que seremos capaz de comparar às observações.
15:32
This is a prediction. I might be wrong.
394
917000
2000
Isto é uma previsão. Posso estar errado.
15:34
But we've been thinking as a human race
395
919000
2000
Mas temos pensado, enquanto raça humana,
15:36
about what the universe was like,
396
921000
2000
sobre como era o universo,
15:38
why it came to be in the way it did for many, many years.
397
923000
3000
porque veio a ser aquilo que é por muito, muitos anos.
15:41
It's exciting to think we may finally know the answer someday.
398
926000
3000
É entusiasmante pensar que poderemos finalmente saber a resposta um dia.
15:44
Thank you.
399
929000
2000
Obrigado.
15:46
(Applause)
400
931000
2000
(Aplausos)
Translated by Nuno Miranda Ribeiro
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