TEDxCaltech
Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse
Sean Carroll: Avlägsen tid och antydan av ett multiversum
Filmed:
Readability: 4.2
1,776,253 views
Vid TEDxCaltech ger sig kosmologen Sean Carroll - i en underhållande och tänkeväckande resa genom tidens och universums natur - på en bedrägligt enkel fråga: Varför existerar tid överhuvudtaget? De tänkbara svaren visar på en överraskande syn på universums natur, och vår plats i den.
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
Universum
00:17
is really big.
1
2000
2000
är riktigt stort.
00:19
We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.
2
4000
3000
Vi bor i en galax, Vintergatan.
00:22
There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.
3
7000
3000
Det finns ungefär ett hundra miljarder stjärnor i Vintergatan.
00:25
And if you take a camera
4
10000
2000
Riktar du en kamera
00:27
and you point it at a random part of the sky,
5
12000
2000
mot en slumpmässig del av himlen,
00:29
and you just keep the shutter open,
6
14000
2000
med öppen slutare, så kommer det,
00:31
as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,
7
16000
3000
så länge kameran sitter på rymdteleskopet Hubbles,
00:34
it will see something like this.
8
19000
2000
se ut så här.
00:36
Every one of these little blobs
9
21000
3000
Varenda en av de här små plumparna
00:39
is a galaxy roughly the size of our Milky Way --
10
24000
2000
är en galax av ungefär samma storlek som vintergatan -
00:41
a hundred billion stars in each of those blobs.
11
26000
3000
hundra miljarder stjärnor i varje plump.
00:44
There are approximately a hundred billion galaxies
12
29000
3000
Det finns ungefär hundra miljarder galaxer
00:47
in the observable universe.
13
32000
2000
i det synliga universum.
00:49
100 billion is the only number you need to know.
14
34000
2000
100 miljarder är det enda nummer man behöver känna till.
00:51
The age of the universe, between now and the Big Bang,
15
36000
3000
Universums ålder mellan nu och Big Bang
00:54
is a hundred billion in dog years.
16
39000
2000
är ett hundra miljarder i hundår.
00:56
(Laughter)
17
41000
2000
(Skratt)
00:58
Which tells you something about our place in the universe.
18
43000
3000
Vilket säger något om vår plats i universum.
01:01
One thing you can do with a picture like this is simply admire it.
19
46000
2000
Det är lätt att beundra en sådan här bild.
01:03
It's extremely beautiful.
20
48000
2000
Det är väldigt vackert.
01:05
I've often wondered, what is the evolutionary pressure
21
50000
3000
Jag har ofta undrat vilka evolutionära påtryckningar
01:08
that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve
22
53000
3000
som fick våra förfäder att anpassa sig och utvecklas
01:11
to really enjoy pictures of galaxies
23
56000
2000
att verkligen njuta av bilder av galaxer
01:13
when they didn't have any.
24
58000
2000
när de inte hade några.
01:15
But we would also like to understand it.
25
60000
2000
Men vi vill också förstå det.
01:17
As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?
26
62000
4000
Som kosmolog vill jag fråga, varför är universum så här?
01:21
One big clue we have is that the universe is changing with time.
27
66000
3000
En stor ledtråd är att universum förändras med tiden.
01:24
If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,
28
69000
3000
Om du tittade på en av dessa galaxer och mätte dess hastighet,
01:27
it would be moving away from you.
29
72000
2000
skulle den röra sig bort från dig.
01:29
And if you look at a galaxy even farther away,
30
74000
2000
Och ser du på en galax ännu längre bort
01:31
it would be moving away faster.
31
76000
2000
skulle den röra sig bortåt snabbare.
01:33
So we say the universe is expanding.
32
78000
2000
Så vi säger att universum expanderar.
01:35
What that means, of course, is that, in the past,
33
80000
2000
Det innebär förstås att i det förflutna
01:37
things were closer together.
34
82000
2000
var saker mycket närmare varandra.
01:39
In the past, the universe was more dense,
35
84000
2000
Förr i tiden var universum mycket tätare
01:41
and it was also hotter.
36
86000
2000
och mycket hetare.
01:43
If you squeeze things together, the temperature goes up.
37
88000
2000
Pressar du ihop saker stiger temperaturen.
01:45
That kind of makes sense to us.
38
90000
2000
Det låter vettigt.
01:47
The thing that doesn't make sense to us as much
39
92000
2000
Det som inte låter lika vettigt
01:49
is that the universe, at early times, near the Big Bang,
40
94000
3000
är att universum i början, nära Big Bang,
01:52
was also very, very smooth.
41
97000
2000
också var väldigt, väldigt utjämnat.
01:54
You might think that that's not a surprise.
42
99000
2000
Du kanske tror att det inte är förvånande.
01:56
The air in this room is very smooth.
43
101000
2000
Luften i det här rummet är väldigt utjämnad.
01:58
You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."
44
103000
3000
Du kanske säger, "Nå, kanske jämnade saker bara ut sig".
02:01
But the conditions near the Big Bang are very, very different
45
106000
3000
Men förhållandena nära Big Bang är väldigt, väldigt annorlunda
02:04
than the conditions of the air in this room.
46
109000
2000
från luftens förhållanden i det här rummet.
02:06
In particular, things were a lot denser.
47
111000
2000
Särskilt att saker var mycket tätare.
02:08
The gravitational pull of things
48
113000
2000
Sakers gravitationella dragningskraft
02:10
was a lot stronger near the Big Bang.
49
115000
2000
var mycket starkare nära Big Bang.
02:12
What you have to think about
50
117000
2000
Vad du måste tänka på är
02:14
is we have a universe with a hundred billion galaxies,
51
119000
2000
att vi har ett universum med hundra miljarder galaxer,
02:16
a hundred billion stars each.
52
121000
2000
var och en med hundra miljarder stjärnor.
02:18
At early times, those hundred billion galaxies
53
123000
3000
I början var dessa hundra miljarder galaxer
02:21
were squeezed into a region about this big --
54
126000
3000
sammanpressade i ett ungefär så här stort område -
02:24
literally -- at early times.
55
129000
2000
bokstavligen.
02:26
And you have to imagine doing that squeezing
56
131000
2000
Och du måste föreställa dig att pressa ihop det
02:28
without any imperfections,
57
133000
2000
utan skavanker,
02:30
without any little spots
58
135000
2000
utan några små fläckar
02:32
where there were a few more atoms than somewhere else.
59
137000
2000
där det fanns några fler atomer än någon annanstans.
02:34
Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull
60
139000
3000
Hade det funnits skulle de kollapsat under gravitationskraften
02:37
into a huge black hole.
61
142000
2000
och bildat ett svart hål.
02:39
Keeping the universe very, very smooth at early times
62
144000
3000
Att hålla universum väldigt, väldigt jämnt i början
02:42
is not easy; it's a delicate arrangement.
63
147000
2000
är inte lätt, det är ett ömtåligt arrangemang.
02:44
It's a clue
64
149000
2000
Det är en ledtråd
02:46
that the early universe is not chosen randomly.
65
151000
2000
att det tidiga universum inte är ett slumpmässigt val.
02:48
There is something that made it that way.
66
153000
2000
Någonting gjorde att det blev så.
02:50
We would like to know what.
67
155000
2000
Vi vill gärna veta vad.
02:52
So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,
68
157000
3000
En del av vår förståelse fick vi av Ludwig Boltzmann,
02:55
an Austrian physicist in the 19th century.
69
160000
3000
en österikisk fysiker på 1800-talet.
02:58
And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.
70
163000
3000
Boltzmanns bidrag var att han hjälpte oss att förstå entropi.
03:01
You've heard of entropy.
71
166000
2000
Ni har hört talas om entropi.
03:03
It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.
72
168000
3000
Det är det slumpmässiga, oordnade och kaotiska i vissa system.
03:06
Boltzmann gave us a formula --
73
171000
2000
Boltzmann gav oss en formel -
03:08
engraved on his tombstone now --
74
173000
2000
inristad på hans gravsten -
03:10
that really quantifies what entropy is.
75
175000
2000
som verkligen kvantifierar vad entropi är.
03:12
And it's basically just saying
76
177000
2000
Och den säger i stort sett bara
03:14
that entropy is the number of ways
77
179000
2000
att entropi är det antal sätt
03:16
we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,
78
181000
3000
vi kan arrangera om delarna av ett system så att du inte märker det,
03:19
so that macroscopically it looks the same.
79
184000
2000
så att det makroskopiskt sett ser likadant ut.
03:21
If you have the air in this room,
80
186000
2000
Om ni tar luften i det här rummet,
03:23
you don't notice each individual atom.
81
188000
3000
så märker ni inte av varje enskild atom.
03:26
A low entropy configuration
82
191000
2000
En konfiguration med låg entropi
03:28
is one in which there's only a few arrangements that look that way.
83
193000
2000
är en där det endast finns ett fåtal arrangemang som ser ut på det sättet.
03:30
A high entropy arrangement
84
195000
2000
En konfiguration med hög entropi
03:32
is one that there are many arrangements that look that way.
85
197000
2000
är ett där det finns många arrangemang som ser ut på det sättet.
03:34
This is a crucially important insight
86
199000
2000
Det är en insikt av avgörande vikt
03:36
because it helps us explain
87
201000
2000
för den hjälper oss förstå
03:38
the second law of thermodynamics --
88
203000
2000
termodynamikens andra lag -
03:40
the law that says that entropy increases in the universe,
89
205000
3000
lagen som säger att entropin ökar i universum,
03:43
or in some isolated bit of the universe.
90
208000
2000
eller i en isolerad bit av universum.
03:45
The reason why entropy increases
91
210000
2000
Orsaken till att entropin ökar
03:47
is simply because there are many more ways
92
212000
3000
är helt enkelt att det finns många fler sätt
03:50
to be high entropy than to be low entropy.
93
215000
2000
att vara hög entropi än låg entropi.
03:52
That's a wonderful insight,
94
217000
2000
Det är en fantastisk insikt,
03:54
but it leaves something out.
95
219000
2000
men den utelämnar någonting
03:56
This insight that entropy increases, by the way,
96
221000
2000
Insikten att entropin ökar är förresten
03:58
is what's behind what we call the arrow of time,
97
223000
3000
det som ligger bakom vad vi kallar tidens pil,
04:01
the difference between the past and the future.
98
226000
2000
skillnaden mellan det förflutna och framtiden.
04:03
Every difference that there is
99
228000
2000
Varje skillnad som finns
04:05
between the past and the future
100
230000
2000
mellan förflutet och framtid
04:07
is because entropy is increasing --
101
232000
2000
beror på att entropin ökar -
04:09
the fact that you can remember the past, but not the future.
102
234000
3000
att du kommer ihåg det förflutna men inte framtiden.
04:12
The fact that you are born, and then you live, and then you die,
103
237000
3000
Det faktum att du föds, lever och sedan dör,
04:15
always in that order,
104
240000
2000
alltid i den ordningen,
04:17
that's because entropy is increasing.
105
242000
2000
beror på att entropin ökar.
04:19
Boltzmann explained that if you start with low entropy,
106
244000
2000
Boltzmann förklarade att om du börjar med låg entropi,
04:21
it's very natural for it to increase
107
246000
2000
så är det väldigt naturligt att den ökar,
04:23
because there's more ways to be high entropy.
108
248000
3000
då det finns fler sätt att vara hög entropi.
04:26
What he didn't explain
109
251000
2000
Vad han inte förklarade
04:28
was why the entropy was ever low in the first place.
110
253000
3000
var varför entropin var låg till att börja med.
04:31
The fact that the entropy of the universe was low
111
256000
2000
Det faktum att entropin i universum var låg
04:33
was a reflection of the fact
112
258000
2000
var en återspegling av det faktum
04:35
that the early universe was very, very smooth.
113
260000
2000
att det tidiga universum var väldigt, väldigt utjämnat.
04:37
We'd like to understand that.
114
262000
2000
Vi vill förstå det.
04:39
That's our job as cosmologists.
115
264000
2000
Det är vårt jobb som kosmologer.
04:41
Unfortunately, it's actually not a problem
116
266000
2000
Tyvärr är det ett problem
04:43
that we've been giving enough attention to.
117
268000
2000
som vi inte ägnat tillräcklig uppmärksamhet.
04:45
It's not one of the first things people would say,
118
270000
2000
Det är inte det första någon skulle säga
04:47
if you asked a modern cosmologist,
119
272000
2000
om du frågade en modern kosmolog,
04:49
"What are the problems we're trying to address?"
120
274000
2000
"Vilka problem tittar ni på?"
04:51
One of the people who did understand that this was a problem
121
276000
2000
En av de som förstod att det var ett problem
04:53
was Richard Feynman.
122
278000
2000
var Richard Feynman.
04:55
50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.
123
280000
2000
För 50 år sedan gav han en rad olika föreläsningar.
04:57
He gave the popular lectures
124
282000
2000
Han gav de allmänna föreläsningar
04:59
that became "The Character of Physical Law."
125
284000
2000
som blev "The Character of Physical Law" (De fysiska lagarnas karaktär).
05:01
He gave lectures to Caltech undergrads
126
286000
2000
Han gav föreläsningar för studenterna vid Caltech
05:03
that became "The Feynman Lectures on Physics."
127
288000
2000
som blev "The Feynman Lectures on Physics" (Feynmans fysikföreläsningar)
05:05
He gave lectures to Caltech graduate students
128
290000
2000
Han gav föreläsningar för doktorander vid Caltech
05:07
that became "The Feynman Lectures on Gravitation."
129
292000
2000
som blev "The Feynman Lectures on Gravitation" (Feynmans gravitationsföreläsningar)
05:09
In every one of these books, every one of these sets of lectures,
130
294000
3000
I var av dessa böcker, i var av dessa föreläsningsserier
05:12
he emphasized this puzzle:
131
297000
2000
betonade han detta problem:
05:14
Why did the early universe have such a small entropy?
132
299000
3000
Varför hade det tidiga universum så låg entropi?
05:17
So he says -- I'm not going to do the accent --
133
302000
2000
Så han säger - jag tänker inte göra dialekten -
05:19
he says, "For some reason, the universe, at one time,
134
304000
3000
han säger, "Av någon anledning hade universum vid en tidpunkt
05:22
had a very low entropy for its energy content,
135
307000
3000
väldigt låg entropi i förhållande till sitt energiinnehåll,
05:25
and since then the entropy has increased.
136
310000
2000
och sedan dess har entropin ökat.
05:27
The arrow of time cannot be completely understood
137
312000
3000
Tidens pil kan inte till fullo förstås
05:30
until the mystery of the beginnings of the history of the universe
138
315000
3000
förrän mysteriet med begynnelsen av universums historia
05:33
are reduced still further
139
318000
2000
har vidare reducerats
05:35
from speculation to understanding."
140
320000
2000
från spekulation till förståelse."
05:37
So that's our job.
141
322000
2000
Så det är vårt jobb.
05:39
We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,
142
324000
2000
Vi vill veta - det här är för 50 år sedan, så ni tänker
05:41
"we've figured it out by now."
143
326000
2000
"Vi har säkert förstått det vi det här laget."
05:43
It's not true that we've figured it out by now.
144
328000
2000
Vi har inte förstått det vid det här laget.
05:45
The reason the problem has gotten worse,
145
330000
2000
Anledningen till att problemet blivit värre,
05:47
rather than better,
146
332000
2000
snarare än bättre,
05:49
is because in 1998
147
334000
2000
är för att vi 1998
05:51
we learned something crucial about the universe that we didn't know before.
148
336000
3000
lärde oss någonting väsentligt om universum som vi inte kände till tidigare.
05:54
We learned that it's accelerating.
149
339000
2000
Vi lärde oss att det accelererar.
05:56
The universe is not only expanding.
150
341000
2000
Universum inte bara expanderar.
05:58
If you look at the galaxy, it's moving away.
151
343000
2000
Om du ser på galaxen, den rör sig bort.
06:00
If you come back a billion years later and look at it again,
152
345000
2000
Om du kommer tillbaka en miljard år senare och tittar igen,
06:02
it will be moving away faster.
153
347000
3000
så rör den sig bort snabbare.
06:05
Individual galaxies are speeding away from us faster and faster
154
350000
3000
Individuella galaxer far iväg från oss allt fortare.
06:08
so we say the universe is accelerating.
155
353000
2000
Så vi säger att universum accelererar.
06:10
Unlike the low entropy of the early universe,
156
355000
2000
Till skillnad från den låga entropin i det tidiga universum,
06:12
even though we don't know the answer for this,
157
357000
2000
även om vi inte har svaret,
06:14
we at least have a good theory that can explain it,
158
359000
2000
så har vi åtminstone en bra teori som kan förklara det,
06:16
if that theory is right,
159
361000
2000
om den teorin stämmer,
06:18
and that's the theory of dark energy.
160
363000
2000
och det är teorin om mörk materia.
06:20
It's just the idea that empty space itself has energy.
161
365000
3000
Det är förställningen att tomma rymden i sig har energi.
06:23
In every little cubic centimeter of space,
162
368000
3000
I varje kubikcentimeter av rymd,
06:26
whether or not there's stuff,
163
371000
2000
oavsett om det finns något där eller inte,
06:28
whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,
164
373000
2000
oavsett om det finns partiklar, materia, strålning eller vadsomhelst,
06:30
there's still energy, even in the space itself.
165
375000
3000
så finns det fortfarande energi, i själva rymden i sig.
06:33
And this energy, according to Einstein,
166
378000
2000
Och denna energi utövar, enligt Einstein,
06:35
exerts a push on the universe.
167
380000
3000
ett tryck på universum.
06:38
It is a perpetual impulse
168
383000
2000
Det är en oavbruten impuls
06:40
that pushes galaxies apart from each other.
169
385000
2000
som trycker bort galaxerna från varandra.
06:42
Because dark energy, unlike matter or radiation,
170
387000
3000
För mörk energi, till skillnad från materia eller strålning,
06:45
does not dilute away as the universe expands.
171
390000
3000
tunnas inte ut när universum expanderar
06:48
The amount of energy in each cubic centimeter
172
393000
2000
Mängden energi i varje kubikcentimeter
06:50
remains the same,
173
395000
2000
förblir den samma,
06:52
even as the universe gets bigger and bigger.
174
397000
2000
även om universum blir större och större.
06:54
This has crucial implications
175
399000
3000
Detta medför avgörande konsekvenser
06:57
for what the universe is going to do in the future.
176
402000
3000
för vad universum kommer göra i framtiden.
07:00
For one thing, the universe will expand forever.
177
405000
2000
För det första kommer universum att expandera för alltid.
07:02
Back when I was your age,
178
407000
2000
När jag var i er ålder
07:04
we didn't know what the universe was going to do.
179
409000
2000
visste vi inte vad universum skulle göra.
07:06
Some people thought that the universe would recollapse in the future.
180
411000
3000
Somliga trodde att universum skulle kollapsa i framtiden.
07:09
Einstein was fond of this idea.
181
414000
2000
Einstein var anhängare av den idén.
07:11
But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,
182
416000
3000
Men finns det mörk energi och den inte försvinner
07:14
the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.
183
419000
3000
så kommer universum att expandera för alltid.
07:17
14 billion years in the past,
184
422000
2000
14 miljarder år i det förflutna,
07:19
100 billion dog years,
185
424000
2000
100 miljarder hundår,
07:21
but an infinite number of years into the future.
186
426000
3000
men ett oändligt antal år in i framtiden.
07:24
Meanwhile, for all intents and purposes,
187
429000
3000
Samtidigt, när allting kommer kring,
07:27
space looks finite to us.
188
432000
2000
ser rymden ändlig ut för oss.
07:29
Space may be finite or infinite,
189
434000
2000
Rymden kan vara ändlig eller oändlig
07:31
but because the universe is accelerating,
190
436000
2000
men i och att universum accelererar
07:33
there are parts of it we cannot see
191
438000
2000
finns det delar vi inte kan se
07:35
and never will see.
192
440000
2000
och aldrig kommer att se.
07:37
There's a finite region of space that we have access to,
193
442000
2000
Vi har tillgång till en avgränsad region av rymden
07:39
surrounded by a horizon.
194
444000
2000
omgärdad av en horisont.
07:41
So even though time goes on forever,
195
446000
2000
Så även om tiden fortsätter för alltid
07:43
space is limited to us.
196
448000
2000
så är rymden begränsad för oss.
07:45
Finally, empty space has a temperature.
197
450000
3000
Och slutligen har tomma rymden en temperatur.
07:48
In the 1970s, Stephen Hawking told us
198
453000
2000
På 70-talet förklarade Stephen Hawking
07:50
that a black hole, even though you think it's black,
199
455000
2000
att ett svart hål, även om du tror att det är svart,
07:52
it actually emits radiation
200
457000
2000
faktiskt avger strålning
07:54
when you take into account quantum mechanics.
201
459000
2000
när man tar med kvantmekaniken i beräkningarna.
07:56
The curvature of space-time around the black hole
202
461000
3000
Rumtidens krökning kring ett svart hål
07:59
brings to life the quantum mechanical fluctuation,
203
464000
3000
väcker de kvantmekaniska fluktuationerna till liv,
08:02
and the black hole radiates.
204
467000
2000
och det svarta hålet strålar.
08:04
A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons
205
469000
3000
En likadan beräkning av Hawking och Gary Gibbons
08:07
showed that if you have dark energy in empty space,
206
472000
3000
visade att, om du har mörk energi i tomma rymden,
08:10
then the whole universe radiates.
207
475000
3000
så strålar hela universum.
08:13
The energy of empty space
208
478000
2000
Energin i den tomma rymden
08:15
brings to life quantum fluctuations.
209
480000
2000
väcker kvantfluktuationer till liv.
08:17
And so even though the universe will last forever,
210
482000
2000
Så även om universum varar för alltid,
08:19
and ordinary matter and radiation will dilute away,
211
484000
3000
och vanlig materia och strålning tunnas ut och försvinner,
08:22
there will always be some radiation,
212
487000
2000
så kommer det för alltid att finnas strålning
08:24
some thermal fluctuations,
213
489000
2000
och fluktuationer i temperatur
08:26
even in empty space.
214
491000
2000
även i tomma rymden.
08:28
So what this means
215
493000
2000
Så det här betyder
08:30
is that the universe is like a box of gas
216
495000
2000
att universum är som en gasbehållare
08:32
that lasts forever.
217
497000
2000
som varar för alltid.
08:34
Well what is the implication of that?
218
499000
2000
Vad får det för konsekvenser?
08:36
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.
219
501000
3000
Konsekvenserna studerades av Boltzmann på 1800-talet.
08:39
He said, well, entropy increases
220
504000
3000
Han sa att entropin ökar
08:42
because there are many, many more ways
221
507000
2000
på grund av att det finns väldigt många fler sätt
08:44
for the universe to be high entropy, rather than low entropy.
222
509000
3000
för universum att ha hög entropi än låg entropi.
08:47
But that's a probabilistic statement.
223
512000
3000
Men det är en fråga om sannolikhet.
08:50
It will probably increase,
224
515000
2000
Det kommer sannolikt att öka
08:52
and the probability is enormously huge.
225
517000
2000
och sannolikheten är enormt hög.
08:54
It's not something you have to worry about --
226
519000
2000
Det är inget ni behöver oroa er över -
08:56
the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.
227
521000
4000
att luften i det här rummet samlas i en del och kväver oss.
09:00
It's very, very unlikely.
228
525000
2000
Det är väldigt, väldigt osannolikt.
09:02
Except if they locked the doors
229
527000
2000
Men hade de låst dörrarna
09:04
and kept us here literally forever,
230
529000
2000
och hållt kvar oss, bokstavligen, för alltid
09:06
that would happen.
231
531000
2000
hade det hänt.
09:08
Everything that is allowed,
232
533000
2000
Allt som är tillåtet,
09:10
every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,
233
535000
3000
varje konfiguration av molekyler som är tillåten
09:13
would eventually be obtained.
234
538000
2000
skulle till slut uppstå.
09:15
So Boltzmann says, look, you could start with a universe
235
540000
3000
Så Boltzmann säger att du kan börja med ett universum
09:18
that was in thermal equilibrium.
236
543000
2000
med termisk jämvikt.
09:20
He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.
237
545000
3000
Han kände inte till Big Bang eller universums expansion.
09:23
He thought that space and time were explained by Isaac Newton --
238
548000
3000
Han trodde att rum och tid förklarades av Isaac Newton -
09:26
they were absolute; they just stuck there forever.
239
551000
2000
de var absoluta - de stannade där för alltid.
09:28
So his idea of a natural universe
240
553000
2000
Så hans föreställning om ett naturligt universum
09:30
was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --
241
555000
3000
var ett där luftmolekyler var utsprida överallt -
09:33
the everything molecules.
242
558000
2000
allting molekylerna.
09:35
But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,
243
560000
3000
Men väntar du tillräckligt länge
09:38
the random fluctuations of those molecules
244
563000
3000
kommer molekylernas slumpmässiga fluktuationer
09:41
will occasionally bring them
245
566000
2000
ibland leda till
09:43
into lower entropy configurations.
246
568000
2000
en lägre entropi tillstånd.
09:45
And then, of course, in the natural course of things,
247
570000
2000
För att sedan, i enlighet med den naturliga ordningen,
09:47
they will expand back.
248
572000
2000
åter expandera.
09:49
So it's not that entropy must always increase --
249
574000
2000
Entropi måste alltså inte öka -
09:51
you can get fluctuations into lower entropy,
250
576000
3000
man kan få fluktuationer ner till lägre entropi,
09:54
more organized situations.
251
579000
2000
mer organiserade tillstånd.
09:56
Well if that's true,
252
581000
2000
Men, om det är sant...
09:58
Boltzmann then goes onto invent
253
583000
2000
Boltzmann fortsätter sedan att utveckla
10:00
two very modern-sounding ideas --
254
585000
2000
två modernt klingande idéer -
10:02
the multiverse and the anthropic principle.
255
587000
3000
multiversum och den antropiska principen.
10:05
He says, the problem with thermal equilibrium
256
590000
2000
Problemet med termisk jämvikt
10:07
is that we can't live there.
257
592000
2000
är att vi inte kan leva där.
10:09
Remember, life itself depends on the arrow of time.
258
594000
3000
Glöm inte att livet i sig är beroende av tidens pil.
10:12
We would not be able to process information,
259
597000
2000
Vi skulle inte klarat av informationshantering
10:14
metabolize, walk and talk,
260
599000
2000
metabolism, att gå och tala,
10:16
if we lived in thermal equilibrium.
261
601000
2000
ifall vi levde i termisk jämvikt.
10:18
So if you imagine a very, very big universe,
262
603000
2000
Så om du föreställer dig ett väldigt stort universum,
10:20
an infinitely big universe,
263
605000
2000
ett oändligt stort universum,
10:22
with randomly bumping into each other particles,
264
607000
2000
med partiklar som slumpmässigt krockar med varandra,
10:24
there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,
265
609000
3000
så kommer det ibland uppstå lägre entropitillstånd
10:27
and then they relax back.
266
612000
2000
som sedan återgår till normalläge.
10:29
But there will also be large fluctuations.
267
614000
2000
Men det kommer också finnas stora fluktuationer.
10:31
Occasionally, you will make a planet
268
616000
2000
Då och då skapas en planet
10:33
or a star or a galaxy
269
618000
2000
eller en stjärna eller en galax
10:35
or a hundred billion galaxies.
270
620000
2000
eller hundra miljarder galaxer.
10:37
So Boltzmann says,
271
622000
2000
Så Boltzmann säger:
10:39
we will only live in the part of the multiverse,
272
624000
3000
- Vi kommer endast existera i den del av multiversum,
10:42
in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,
273
627000
3000
i den del av det oändliga hav av fluktuerande partiklar,
10:45
where life is possible.
274
630000
2000
där liv är möjligt.
10:47
That's the region where entropy is low.
275
632000
2000
Det är den region där entropin är låg.
10:49
Maybe our universe is just one of those things
276
634000
3000
Kanske är vårt universum bara en sådan sak
10:52
that happens from time to time.
277
637000
2000
som händer lite då och då.
10:54
Now your homework assignment
278
639000
2000
Er hemläxa blir
10:56
is to really think about this, to contemplate what it means.
279
641000
2000
att verkligen fundera på vad det här betyder.
10:58
Carl Sagan once famously said
280
643000
2000
Carl Sagan sa en gång
11:00
that "in order to make an apple pie,
281
645000
2000
"För att göra en äppelkaka
11:02
you must first invent the universe."
282
647000
3000
måste du först uppfinna universum."
11:05
But he was not right.
283
650000
2000
Men han hade fel.
11:07
In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,
284
652000
3000
I Boltzmanns scenario gör du en äppelkaka
11:10
you just wait for the random motion of atoms
285
655000
3000
genom att bara vänta på att atomernas slumpmässiga rörelser
11:13
to make you an apple pie.
286
658000
2000
ska skapa en äppelkaka.
11:15
That will happen much more frequently
287
660000
2000
Det kommer hända oftare
11:17
than the random motions of atoms
288
662000
2000
än att atomernas slumpmässiga rörelse
11:19
making you an apple orchard
289
664000
2000
ger dig en äppelodling,
11:21
and some sugar and an oven,
290
666000
2000
lite socker och en spis,
11:23
and then making you an apple pie.
291
668000
2000
och sedan ger dig en äppelkaka.
11:25
So this scenario makes predictions.
292
670000
3000
Så det här scenariot gör förutsägelser.
11:28
And the predictions are
293
673000
2000
Och förutsägelserna är
11:30
that the fluctuations that make us are minimal.
294
675000
3000
att fluktuationerna som skapar oss är minimala.
11:33
Even if you imagine that this room we are in now
295
678000
3000
Även om du föreställer dig att det här rummet
11:36
exists and is real and here we are,
296
681000
2000
existerar på riktigt och att vi är här,
11:38
and we have, not only our memories,
297
683000
2000
och att vi har, inte bara våra minnen,
11:40
but our impression that outside there's something
298
685000
2000
utan våra intryck av att det finns någonting utanför
11:42
called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,
299
687000
4000
som heter Caltech och USA och Vintergatan,
11:46
it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain
300
691000
3000
så är det mycket enklare att de intrycken fluktuerar in i din hjärna
11:49
than for them actually to randomly fluctuate
301
694000
2000
än att fluktuationerna faktiskt skapar
11:51
into Caltech, the United States and the galaxy.
302
696000
3000
Caltech, USA och Vintergatan.
11:54
The good news is that,
303
699000
2000
Den goda nyheten är att
11:56
therefore, this scenario does not work; it is not right.
304
701000
3000
detta scenario därför inte fungerar - det stämmer inte.
11:59
This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.
305
704000
3000
Det förutsäger att vi borde vara en minimal fluktuation.
12:02
Even if you left our galaxy out,
306
707000
2000
Även om man utelämnar vår galax
12:04
you would not get a hundred billion other galaxies.
307
709000
2000
får man inte hundra miljarder andra galaxer.
12:06
And Feynman also understood this.
308
711000
2000
Och Feynman förstod också detta.
12:08
Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,
309
713000
4000
Feynmann säger, "utifrån hypotesen att världen är en fluktuation,
12:12
all the predictions are that
310
717000
2000
säger alla förutsägelser att
12:14
if we look at a part of the world we've never seen before,
311
719000
2000
vi, ifall vi tittar på en ny del av världen,
12:16
we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --
312
721000
2000
finner den utblandad och inte som den del vi nyss tittade på -
12:18
high entropy.
313
723000
2000
hög entropi.
12:20
If our order were due to a fluctuation,
314
725000
2000
Om vår ordning berodde på fluktuationer
12:22
we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.
315
727000
2000
skulle vi inte förvänta oss ordning någon annanstans än var vi just funnit det.
12:24
We therefore conclude the universe is not a fluctuation."
316
729000
4000
Vi drar därför slutsatsen att universum inte är en fluktuationer."
12:28
So that's good. The question is then what is the right answer?
317
733000
3000
Bra. Frågan är då vilket det rätta svaret är?
12:31
If the universe is not a fluctuation,
318
736000
2000
Om universum inte är en fluktuation,
12:33
why did the early universe have a low entropy?
319
738000
3000
varför hade det tidiga universum låg entropi?
12:36
And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
320
741000
3000
Jag hade gärna talat om det för er, men jag har ont om tid.
12:39
(Laughter)
321
744000
2000
(Skratt)
12:41
Here is the universe that we tell you about,
322
746000
2000
Här är universum så som vi talar om det
12:43
versus the universe that really exists.
323
748000
2000
mot universum så som det verkligen är.
12:45
I just showed you this picture.
324
750000
2000
Jag visade er den här bilden.
12:47
The universe is expanding for the last 10 billion years or so.
325
752000
2000
Universum har expanderat i 10 miljarder år.
12:49
It's cooling off.
326
754000
2000
Det svalnar.
12:51
But we now know enough about the future of the universe
327
756000
2000
Men vi vet tillräckligt om universums framtid
12:53
to say a lot more.
328
758000
2000
för att säga mycket mer.
12:55
If the dark energy remains around,
329
760000
2000
Om den mörka energin finns kvar
12:57
the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.
330
762000
3000
kommer stjärnorna bränna allt sitt kärnbränsle och sluta brinna.
13:00
They will fall into black holes.
331
765000
2000
De kommer falla ner i svarta hål.
13:02
We will live in a universe
332
767000
2000
Vi kommer se ett universum
13:04
with nothing in it but black holes.
333
769000
2000
med endast svarta hål.
13:06
That universe will last 10 to the 100 years --
334
771000
4000
Det universum kommer vara 10 upphöjt till 100 år -
13:10
a lot longer than our little universe has lived.
335
775000
2000
mycket längre än vårt lilla universum.
13:12
The future is much longer than the past.
336
777000
2000
Framtiden är mycket längre än det förflutna.
13:14
But even black holes don't last forever.
337
779000
2000
Men inte ens svarta hål varar för alltid.
13:16
They will evaporate,
338
781000
2000
De kommer avdunsta,
13:18
and we will be left with nothing but empty space.
339
783000
2000
och endast tomma rymden återstår.
13:20
That empty space lasts essentially forever.
340
785000
4000
Den tomma rymden vara i stort sett för alltid.
13:24
However, you notice, since empty space gives off radiation,
341
789000
3000
Men, märk väl, att då den tomma rymden avger strålning,
13:27
there's actually thermal fluctuations,
342
792000
2000
finns det faktiskt termisk fluktuation,
13:29
and it cycles around
343
794000
2000
och den cirkulerar
13:31
all the different possible combinations
344
796000
2000
genom alla de olika möjliga kombinationer
13:33
of the degrees of freedom that exist in empty space.
345
798000
3000
som är möjliga i tomma rymden.
13:36
So even though the universe lasts forever,
346
801000
2000
Så även om universum varar för alltid
13:38
there's only a finite number of things
347
803000
2000
finns det ett begränsat antal saker
13:40
that can possibly happen in the universe.
348
805000
2000
som kan hända i universum.
13:42
They all happen over a period of time
349
807000
2000
De händer alla över en period
13:44
equal to 10 to the 10 to the 120 years.
350
809000
3000
motsvarande 10 upphöjt till 10 upphöjt till 120 år.
13:47
So here's two questions for you.
351
812000
2000
Här är två frågor till er.
13:49
Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,
352
814000
3000
Nummer ett: Om universum varar i 10 upphöjt till 10 upphöjt till 120 år,
13:52
why are we born
353
817000
2000
varför är vi födda
13:54
in the first 14 billion years of it,
354
819000
3000
under de första 14 miljarder åren,
13:57
in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?
355
822000
3000
i den varma behagliga efterglöden av Big Bang?
14:00
Why aren't we in empty space?
356
825000
2000
Varför finns vi inte i tomma rymden?
14:02
You might say, "Well there's nothing there to be living,"
357
827000
2000
Du kan svara, "För det finns inget levande där,"
14:04
but that's not right.
358
829000
2000
men det stämmer inte.
14:06
You could be a random fluctuation out of the nothingness.
359
831000
2000
Du kunde vara en slumpmässig fluktuation från tomrummet.
14:08
Why aren't you?
360
833000
2000
Varför är du inte det?
14:10
More homework assignment for you.
361
835000
3000
Mer hemläxor.
14:13
So like I said, I don't actually know the answer.
362
838000
2000
Som jag sa så har jag inte inte svaret.
14:15
I'm going to give you my favorite scenario.
363
840000
2000
Ni ska få mitt favorit scenario.
14:17
Either it's just like that. There is no explanation.
364
842000
3000
Antingen är det bara så. Det finns ingen förklaring.
14:20
This is a brute fact about the universe
365
845000
2000
Det är ett kallt faktum om universum
14:22
that you should learn to accept and stop asking questions.
366
847000
3000
som du måste lära dig acceptera och sluta fråga.
14:26
Or maybe the Big Bang
367
851000
2000
Eller så är kanske Big Bang
14:28
is not the beginning of the universe.
368
853000
2000
inte begynnelsen av universum.
14:30
An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,
369
855000
3000
Ett icke krossat ägg är en låg entropikonfiguration,
14:33
and yet, when we open our refrigerator,
370
858000
2000
men ändå öppnar vi inte våra kylskåp
14:35
we do not go, "Hah, how surprising to find
371
860000
2000
och utbrister "Oj så överraskande att hitta
14:37
this low entropy configuration in our refrigerator."
372
862000
2000
denna låga entropikonfiguration i vårt kylskåp."
14:39
That's because an egg is not a closed system;
373
864000
3000
Det beror på att ett ägg inte är ett slutet system -
14:42
it comes out of a chicken.
374
867000
2000
det kommer från en höna.
14:44
Maybe the universe comes out of a universal chicken.
375
869000
4000
Kanske kommer universum från en kosmisk höna.
14:48
Maybe there is something that naturally,
376
873000
2000
Kanske finns det något som naturligt,
14:50
through the growth of the laws of physics,
377
875000
3000
genom de fysiska lagarnas utveckling,
14:53
gives rise to universe like ours
378
878000
2000
ger upphov till universum likt vårt
14:55
in low entropy configurations.
379
880000
2000
i låga entropi konfigurationer.
14:57
If that's true, it would happen more than once;
380
882000
2000
Är det sant händer det mer än en gång -
14:59
we would be part of a much bigger multiverse.
381
884000
3000
då är vi del av ett mycket större multiversum.
15:02
That's my favorite scenario.
382
887000
2000
Det är mitt favorit scenario.
15:04
So the organizers asked me to end with a bold speculation.
383
889000
3000
Organisatörerna bad mig avsluta med en vild spekulation.
15:07
My bold speculation
384
892000
2000
Min vilda spekulation
15:09
is that I will be absolutely vindicated by history.
385
894000
3000
är att historien kommer ge mig rätt.
15:12
And 50 years from now,
386
897000
2000
Om 50 år kommer
15:14
all of my current wild ideas will be accepted as truths
387
899000
3000
alla mina nuvarande vilda idéer accepteras som sanningar
15:17
by the scientific and external communities.
388
902000
3000
av allmänheten och det vetenskapliga gemenskapen.
15:20
We will all believe that our little universe
389
905000
2000
Vi kommer alla att anse att vårt lilla universum
15:22
is just a small part of a much larger multiverse.
390
907000
3000
endast är en liten del av ett mycket större multiversum.
15:25
And even better, we will understand what happened at the Big Bang
391
910000
3000
Och vi kommer förstå vad som hände vid Big Bang
15:28
in terms of a theory
392
913000
2000
i form av en teori
15:30
that we will be able to compare to observations.
393
915000
2000
som vi kan jämföra med observationer.
15:32
This is a prediction. I might be wrong.
394
917000
2000
Det är en förutsägelse. Jag kan ha fel.
15:34
But we've been thinking as a human race
395
919000
2000
Men det mänskliga släktet har funderat
15:36
about what the universe was like,
396
921000
2000
på hur universum är
15:38
why it came to be in the way it did for many, many years.
397
923000
3000
och det kom att bli så som det är, under många, många år.
15:41
It's exciting to think we may finally know the answer someday.
398
926000
3000
Det är spännande att föreställa sig att vi till slut en dag kommer ha svaret.
15:44
Thank you.
399
929000
2000
Tack.
15:46
(Applause)
400
931000
2000
(Applåder)
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