TEDxCaltech
Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse
Шон Карол: Далечното време и загатване за мултивселена
Filmed:
Readability: 4.2
1,776,253 views
На TEDxCaltech, космологът Шон Карол атакува -- чрез забавна и провокативна разходка из естеството на времето и Вселената -- един привидно прост въпрос: Защо времето съществува изобщо? Възможните отговори сочат към изненадваща гледна точка за естеството на Вселената и нашето място в нея.
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
Вселената
00:17
is really big.
1
2000
2000
е наистина огромна.
00:19
We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.
2
4000
3000
Ние живеем в галактика, Млечния път.
00:22
There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.
3
7000
3000
Има около сто милиарда звезди в галактиката Млечен път.
00:25
And if you take a camera
4
10000
2000
И ако вземете фотоапарат
00:27
and you point it at a random part of the sky,
5
12000
2000
и го насочите в произволна част от небето,
00:29
and you just keep the shutter open,
6
14000
2000
и просто държите обектива отворен,
00:31
as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,
7
16000
3000
стига само апарата да не е прикрепен към телескопа Хъбъл,
00:34
it will see something like this.
8
19000
2000
ще видите нещо подобно.
00:36
Every one of these little blobs
9
21000
3000
Всяко едно от тези малки петна
00:39
is a galaxy roughly the size of our Milky Way --
10
24000
2000
е галактика приблизително с размера на Млечния път --
00:41
a hundred billion stars in each of those blobs.
11
26000
3000
стотици милиарда звезди във всяко от тези петна.
00:44
There are approximately a hundred billion galaxies
12
29000
3000
Има около сто милиарда галактики
00:47
in the observable universe.
13
32000
2000
в наблюдаемата Вселена.
00:49
100 billion is the only number you need to know.
14
34000
2000
100 милиарда е единственото число, което трябва да знаете.
00:51
The age of the universe, between now and the Big Bang,
15
36000
3000
Възрастта на Вселената, от сега до Големия взрив,
00:54
is a hundred billion in dog years.
16
39000
2000
е 100 милиарда кучешки години.
00:56
(Laughter)
17
41000
2000
(Смях)
00:58
Which tells you something about our place in the universe.
18
43000
3000
Което ви казва нещо за нашето място във Вселената.
01:01
One thing you can do with a picture like this is simply admire it.
19
46000
2000
Нещо, което можете да направите с картина като тази, е просто да й се възхищавате.
01:03
It's extremely beautiful.
20
48000
2000
Тя е изключително красива.
01:05
I've often wondered, what is the evolutionary pressure
21
50000
3000
Често се чудя, какъв е еволюционния подтик,
01:08
that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve
22
53000
3000
който е принудил нашите предци от пасбищата да се адаптират и развият,
01:11
to really enjoy pictures of galaxies
23
56000
2000
за да започнат да се наслаждават на снимки на галактики,
01:13
when they didn't have any.
24
58000
2000
когато не са имали нищо подобно.
01:15
But we would also like to understand it.
25
60000
2000
Но ние също така искаме да го разберем.
01:17
As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?
26
62000
4000
Като космолог, искам да попитам, защо Вселената изглежда така?
01:21
One big clue we have is that the universe is changing with time.
27
66000
3000
Една голяма улика, която имаме е, че Вселената се променя с времето.
01:24
If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,
28
69000
3000
Ако гледахте една от тези галактики и измервахте нейната скорост,
01:27
it would be moving away from you.
29
72000
2000
тя щеше да се движи надалеч от вас.
01:29
And if you look at a galaxy even farther away,
30
74000
2000
И ако се вгледате в галактика, която е дори по-отдалечена,
01:31
it would be moving away faster.
31
76000
2000
тя ще се отдалечава много по-бързо.
01:33
So we say the universe is expanding.
32
78000
2000
Така че ние казваме, че Вселената се разширява.
01:35
What that means, of course, is that, in the past,
33
80000
2000
Това означава, разбира се, че в миналото,
01:37
things were closer together.
34
82000
2000
нещата са били по-близко разположени.
01:39
In the past, the universe was more dense,
35
84000
2000
В миналото Вселената била по-плътна,
01:41
and it was also hotter.
36
86000
2000
и също така била по-гореща.
01:43
If you squeeze things together, the temperature goes up.
37
88000
2000
Ако притиснете нещо, температурата му се повишава.
01:45
That kind of makes sense to us.
38
90000
2000
Това има смисъл за нас.
01:47
The thing that doesn't make sense to us as much
39
92000
2000
Това, което няма много смисъл за нас
01:49
is that the universe, at early times, near the Big Bang,
40
94000
3000
е, че Вселената, в древни времена, близо до Големия взрив,
01:52
was also very, very smooth.
41
97000
2000
била също много, много спокойна.
01:54
You might think that that's not a surprise.
42
99000
2000
Може би си мислите, че това не е изненада.
01:56
The air in this room is very smooth.
43
101000
2000
Въздухът в тази стая е много спокоен.
01:58
You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."
44
103000
3000
Може би си казвате: "Ами, може би нещата просто са се успокоили."
02:01
But the conditions near the Big Bang are very, very different
45
106000
3000
Но условията по времето на Големия взрив били много, много по-различни
02:04
than the conditions of the air in this room.
46
109000
2000
от условията на въздуха в тази стая.
02:06
In particular, things were a lot denser.
47
111000
2000
По-специално, нещата били много по-сгъстени.
02:08
The gravitational pull of things
48
113000
2000
Гравитационното притегляне на нещата
02:10
was a lot stronger near the Big Bang.
49
115000
2000
било много по-силно по времето на Големия взрив.
02:12
What you have to think about
50
117000
2000
Това, за което трябва да си мислите е,
02:14
is we have a universe with a hundred billion galaxies,
51
119000
2000
че имаме Вселена със стотици милиарди галактики,
02:16
a hundred billion stars each.
52
121000
2000
със стотици милиарди звезди всяка.
02:18
At early times, those hundred billion galaxies
53
123000
3000
В древните времена, тези стотици милиарди галактики
02:21
were squeezed into a region about this big --
54
126000
3000
били натъпкани в толкова голям регион --
02:24
literally -- at early times.
55
129000
2000
буквално, в древни времена.
02:26
And you have to imagine doing that squeezing
56
131000
2000
И трябва да си представите да направите това притискане
02:28
without any imperfections,
57
133000
2000
без никакви несъвършенства,
02:30
without any little spots
58
135000
2000
без никакви малки петна,
02:32
where there were a few more atoms than somewhere else.
59
137000
2000
където имало няколко атома повече, отколкото нещо друго.
02:34
Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull
60
139000
3000
Защото, ако е имало, те щели да колабират под гравитационното притегляне
02:37
into a huge black hole.
61
142000
2000
в огромна черна дупка.
02:39
Keeping the universe very, very smooth at early times
62
144000
3000
Запазването на Вселената много, много спокойна в древни времена
02:42
is not easy; it's a delicate arrangement.
63
147000
2000
не било лесно, това била деликатна подредба.
02:44
It's a clue
64
149000
2000
Това е улика,
02:46
that the early universe is not chosen randomly.
65
151000
2000
че древната Вселена не е избрана случайно.
02:48
There is something that made it that way.
66
153000
2000
Има нещо, което я е направило по този начин.
02:50
We would like to know what.
67
155000
2000
Бихме искали да знаем какво.
02:52
So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,
68
157000
3000
Така че част от нашето разбиране за това ни бе дадено от Лудвиг Болцман,
02:55
an Austrian physicist in the 19th century.
69
160000
3000
австрийски физик през 19 век.
02:58
And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.
70
163000
3000
И приносът на Болцман бе, че той ни помогна да разберем ентропията.
03:01
You've heard of entropy.
71
166000
2000
Чували сте за ентропията.
03:03
It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.
72
168000
3000
Това е случайността, безпорядъка, хаотичността на някои системи.
03:06
Boltzmann gave us a formula --
73
171000
2000
Болцман ни даде една формула --
03:08
engraved on his tombstone now --
74
173000
2000
гравирана на надгробната му плоча сега --
03:10
that really quantifies what entropy is.
75
175000
2000
която наистина определя това, което е ентропията.
03:12
And it's basically just saying
76
177000
2000
И в основни линии тя ни казва,
03:14
that entropy is the number of ways
77
179000
2000
че ентропията е броя на начините,
03:16
we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,
78
181000
3000
по които можем да пренаредим съставните елементи на система, така че да не забележим,
03:19
so that macroscopically it looks the same.
79
184000
2000
така че макроскопично да изглежда същата.
03:21
If you have the air in this room,
80
186000
2000
Ако вземем въздуха в тази стая,
03:23
you don't notice each individual atom.
81
188000
3000
човек не забелязва всеки отделен атом.
03:26
A low entropy configuration
82
191000
2000
Конфигурация с ниска ентропия
03:28
is one in which there's only a few arrangements that look that way.
83
193000
2000
е такава, при която има само няколко подредби, които изглеждат по този начин.
03:30
A high entropy arrangement
84
195000
2000
Подредба с висока ентропия
03:32
is one that there are many arrangements that look that way.
85
197000
2000
е такава, при която има много подредби, които изглеждат по този начин.
03:34
This is a crucially important insight
86
199000
2000
Това е изключително важно прозрение,
03:36
because it helps us explain
87
201000
2000
защото то ни помага да обясним
03:38
the second law of thermodynamics --
88
203000
2000
втория закон на термодинамиката --
03:40
the law that says that entropy increases in the universe,
89
205000
3000
закона, който казва, че ентропията се увеличава във Вселената,
03:43
or in some isolated bit of the universe.
90
208000
2000
или в изолирана част на Вселената.
03:45
The reason why entropy increases
91
210000
2000
Причината, поради която ентропията се увеличава
03:47
is simply because there are many more ways
92
212000
3000
е просто понеже има много повече начини
03:50
to be high entropy than to be low entropy.
93
215000
2000
да бъде висока ентропия, отколкото да бъде ниска ентропия.
03:52
That's a wonderful insight,
94
217000
2000
Това е чудесно прозрение,
03:54
but it leaves something out.
95
219000
2000
но то пропуска нещо.
03:56
This insight that entropy increases, by the way,
96
221000
2000
Това прозрение, че ентропията нараства, между другото,
03:58
is what's behind what we call the arrow of time,
97
223000
3000
стои зад онова, което наричаме времева ос (букв. стрела на времето),
04:01
the difference between the past and the future.
98
226000
2000
разликата между миналото и бъдещето.
04:03
Every difference that there is
99
228000
2000
Всяка разлика, която съществува
04:05
between the past and the future
100
230000
2000
между миналото и бъдещето
04:07
is because entropy is increasing --
101
232000
2000
е понеже ентропията нараства --
04:09
the fact that you can remember the past, but not the future.
102
234000
3000
факта, че можете да си спомняте миналото, но не и бъдещето.
04:12
The fact that you are born, and then you live, and then you die,
103
237000
3000
Фактът, че сте родени, а след това живеете, и после умирате,
04:15
always in that order,
104
240000
2000
винаги в този ред,
04:17
that's because entropy is increasing.
105
242000
2000
това се случва понеже ентропията нараства.
04:19
Boltzmann explained that if you start with low entropy,
106
244000
2000
Болцман обяснил, че ако започнете с ниска ентропия,
04:21
it's very natural for it to increase
107
246000
2000
било съвсем естествено тя да се увеличи,
04:23
because there's more ways to be high entropy.
108
248000
3000
защото има повече начини да стане висока ентропия.
04:26
What he didn't explain
109
251000
2000
Това, което не обяснил,
04:28
was why the entropy was ever low in the first place.
110
253000
3000
било, защо ентропията била толкова ниска на първо място.
04:31
The fact that the entropy of the universe was low
111
256000
2000
Фактът, че ентропията на Вселената била ниска,
04:33
was a reflection of the fact
112
258000
2000
бил отражение на факта,
04:35
that the early universe was very, very smooth.
113
260000
2000
че ранната Вселената била много, много спокойна.
04:37
We'd like to understand that.
114
262000
2000
Бихме искали да разберем това.
04:39
That's our job as cosmologists.
115
264000
2000
Това е нашата работа като космолози.
04:41
Unfortunately, it's actually not a problem
116
266000
2000
За съжаление, това всъщност не е проблем,
04:43
that we've been giving enough attention to.
117
268000
2000
на който сме обръщали достатъчно внимание.
04:45
It's not one of the first things people would say,
118
270000
2000
Това не е едно от първите неща, които хората ще кажат,
04:47
if you asked a modern cosmologist,
119
272000
2000
ако попитате модерен космолог:
04:49
"What are the problems we're trying to address?"
120
274000
2000
"Какви са проблемите, които се опитвате да решите?"
04:51
One of the people who did understand that this was a problem
121
276000
2000
Един от хората, които разбраха, че това е проблем,
04:53
was Richard Feynman.
122
278000
2000
беше Ричард Файнман.
04:55
50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.
123
280000
2000
Преди 50 години той изнесъл серия от куп различни лекции.
04:57
He gave the popular lectures
124
282000
2000
Той изнесъл популярните лекции,
04:59
that became "The Character of Physical Law."
125
284000
2000
които се превърнаха в "Характера на физическият закон."
05:01
He gave lectures to Caltech undergrads
126
286000
2000
Той изнесъл лекциите пред студенти от бакалаварски програми в Калифорнийския технологичен институт,
05:03
that became "The Feynman Lectures on Physics."
127
288000
2000
които се превърнаха във "Файнманови лекции по физика."
05:05
He gave lectures to Caltech graduate students
128
290000
2000
Той изнесъл лекциите пред студенти от бакалаварски програми в Калифорнийския технологичен институт,
05:07
that became "The Feynman Lectures on Gravitation."
129
292000
2000
които се превърнаха във "Файнманови лекции по гравитация."
05:09
In every one of these books, every one of these sets of lectures,
130
294000
3000
Във всяка от тези книги, във всяка от тези лекции,
05:12
he emphasized this puzzle:
131
297000
2000
той подчертаваше тази загадка:
05:14
Why did the early universe have such a small entropy?
132
299000
3000
Защо ранната Вселена е имала толкова ниска ентропия?
05:17
So he says -- I'm not going to do the accent --
133
302000
2000
Той казал -- няма да имитирам акцента --
05:19
he says, "For some reason, the universe, at one time,
134
304000
3000
той казал: "По някаква причина Вселената, в един момент,
05:22
had a very low entropy for its energy content,
135
307000
3000
имала много ниска ентропия в сравнение с нейното енергийно съдържание,
05:25
and since then the entropy has increased.
136
310000
2000
и оттогава ентропията е нараствала.
05:27
The arrow of time cannot be completely understood
137
312000
3000
Времевата ос не може да бъде напълно разбрана,
05:30
until the mystery of the beginnings of the history of the universe
138
315000
3000
докато тайната за началото на историята на Вселената
05:33
are reduced still further
139
318000
2000
не бъде редуцирана още повече
05:35
from speculation to understanding."
140
320000
2000
от спекулация до разбиране."
05:37
So that's our job.
141
322000
2000
Така че това е нашата работа.
05:39
We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,
142
324000
2000
Искаме да знаем -- това беше преди 50 години, "Сигурно," си мислите,
05:41
"we've figured it out by now."
143
326000
2000
"ние сме разбрали това до сега."
05:43
It's not true that we've figured it out by now.
144
328000
2000
Не е вярно, че сме го разбрали до сега.
05:45
The reason the problem has gotten worse,
145
330000
2000
Причината, поради която проблема стана по-зле,
05:47
rather than better,
146
332000
2000
вместо по-добре,
05:49
is because in 1998
147
334000
2000
беше понеже през 1998 година
05:51
we learned something crucial about the universe that we didn't know before.
148
336000
3000
ние научихме нещо значимо за Вселената, което не знаехме преди това.
05:54
We learned that it's accelerating.
149
339000
2000
Научихме, че тя се ускорява.
05:56
The universe is not only expanding.
150
341000
2000
Вселената не само се разширява.
05:58
If you look at the galaxy, it's moving away.
151
343000
2000
Ако се вгледате в галактиката, тя се отдалечава.
06:00
If you come back a billion years later and look at it again,
152
345000
2000
Ако се върнете след един милиард години и я погледнете отново,
06:02
it will be moving away faster.
153
347000
3000
тя ще се отдалечава още по-бързо.
06:05
Individual galaxies are speeding away from us faster and faster
154
350000
3000
Индивидуални галактики се отдалечават от нас все по-бързо и по-бързо.
06:08
so we say the universe is accelerating.
155
353000
2000
Така че ние казваме, че Вселената се ускорява.
06:10
Unlike the low entropy of the early universe,
156
355000
2000
За разлика от ниската ентропия на ранната Вселена,
06:12
even though we don't know the answer for this,
157
357000
2000
въпреки че не знаем отговора на това,
06:14
we at least have a good theory that can explain it,
158
359000
2000
поне имаме добра теория, която може да го обясни,
06:16
if that theory is right,
159
361000
2000
ако тази теория е правилна,
06:18
and that's the theory of dark energy.
160
363000
2000
и това е теорията за тъмната енергия.
06:20
It's just the idea that empty space itself has energy.
161
365000
3000
Това е просто идеята, че самото празно пространство има енергия.
06:23
In every little cubic centimeter of space,
162
368000
3000
И в най-малкия кубически сантиметър от пространството,
06:26
whether or not there's stuff,
163
371000
2000
независимо дали има нещо, или не,
06:28
whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,
164
373000
2000
независимо дали има частици, материя, радиация или подобни неща,
06:30
there's still energy, even in the space itself.
165
375000
3000
все още има енергия, дори в самото пространство.
06:33
And this energy, according to Einstein,
166
378000
2000
И тази енергия, според Айнщайн,
06:35
exerts a push on the universe.
167
380000
3000
оказва натиск върху Вселената.
06:38
It is a perpetual impulse
168
383000
2000
Това е постоянен импулс,
06:40
that pushes galaxies apart from each other.
169
385000
2000
който раздалечава галактиките една от друга.
06:42
Because dark energy, unlike matter or radiation,
170
387000
3000
Защото тъмната енергия, за разлика от радиацията,
06:45
does not dilute away as the universe expands.
171
390000
3000
не се разрежда докато Вселената се разширява.
06:48
The amount of energy in each cubic centimeter
172
393000
2000
Количеството енергия във всеки кубически сантиметър
06:50
remains the same,
173
395000
2000
остава същото,
06:52
even as the universe gets bigger and bigger.
174
397000
2000
дори когато Вселената става все по-голяма и по-голяма.
06:54
This has crucial implications
175
399000
3000
Това има значими последици,
06:57
for what the universe is going to do in the future.
176
402000
3000
за това, което Вселената ще прави в бъдеще.
07:00
For one thing, the universe will expand forever.
177
405000
2000
От една страна, Вселената ще се разширява вечно.
07:02
Back when I was your age,
178
407000
2000
Когато бях на вашите години,
07:04
we didn't know what the universe was going to do.
179
409000
2000
ние не знаехме какво щеше да прави Вселената.
07:06
Some people thought that the universe would recollapse in the future.
180
411000
3000
Някои хора мислеха, че Вселената ще колабира обратно в бъдеще.
07:09
Einstein was fond of this idea.
181
414000
2000
Айнщайн подкрепяше тази идея.
07:11
But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,
182
416000
3000
Но ако има тъмна енергия, и тъмната енергия не изчезва,
07:14
the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.
183
419000
3000
Вселената просто ще продължи да се разширява за вечни времена.
07:17
14 billion years in the past,
184
422000
2000
14 милиарда години в миналото,
07:19
100 billion dog years,
185
424000
2000
100 милиарда кучешки години,
07:21
but an infinite number of years into the future.
186
426000
3000
но безкраен брой години напред в бъдещето.
07:24
Meanwhile, for all intents and purposes,
187
429000
3000
В същото време, за всички намерения и цели,
07:27
space looks finite to us.
188
432000
2000
пространството ни се струва ограничено.
07:29
Space may be finite or infinite,
189
434000
2000
Пространството може да е крайно или безкрайно,
07:31
but because the universe is accelerating,
190
436000
2000
но понеже Вселената се ускорява,
07:33
there are parts of it we cannot see
191
438000
2000
има части от него, които не можем да видим
07:35
and never will see.
192
440000
2000
и никога няма да видим.
07:37
There's a finite region of space that we have access to,
193
442000
2000
Има ограничен регион от пространството, до който имаме достъп,
07:39
surrounded by a horizon.
194
444000
2000
заобиколен от хоризонт.
07:41
So even though time goes on forever,
195
446000
2000
Така че, въпреки че времето е вечно,
07:43
space is limited to us.
196
448000
2000
пространството е ограничено за нас.
07:45
Finally, empty space has a temperature.
197
450000
3000
И накрая, празното пространство има температура.
07:48
In the 1970s, Stephen Hawking told us
198
453000
2000
През 70-те години Стивън Хокинг ни каза,
07:50
that a black hole, even though you think it's black,
199
455000
2000
че черната дупка, въпреки че си мислим, че е черна,
07:52
it actually emits radiation
200
457000
2000
всъщност излъчва радиация,
07:54
when you take into account quantum mechanics.
201
459000
2000
когато вземем под внимание квантовата механика.
07:56
The curvature of space-time around the black hole
202
461000
3000
Кривината на пространство-времето около черната дупка
07:59
brings to life the quantum mechanical fluctuation,
203
464000
3000
вдъхва живот на квантовите механични колебания,
08:02
and the black hole radiates.
204
467000
2000
и черната дупка излъчва.
08:04
A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons
205
469000
3000
Подобно изчисления на Хокинг и Гари Гибънс
08:07
showed that if you have dark energy in empty space,
206
472000
3000
показаха, че ако има тъмна енергия в празно пространство,
08:10
then the whole universe radiates.
207
475000
3000
тогава цялата Вселена излъчва.
08:13
The energy of empty space
208
478000
2000
Енергията на празното пространство
08:15
brings to life quantum fluctuations.
209
480000
2000
вдъхва живот на квантови колебания.
08:17
And so even though the universe will last forever,
210
482000
2000
И така, въпреки че Вселената ще продължи вечно,
08:19
and ordinary matter and radiation will dilute away,
211
484000
3000
и обикновената материя и радиацията ще се разредят,
08:22
there will always be some radiation,
212
487000
2000
винаги ще има някаква радиация,
08:24
some thermal fluctuations,
213
489000
2000
някакви термални колебания,
08:26
even in empty space.
214
491000
2000
дори и в празното пространство.
08:28
So what this means
215
493000
2000
Така че това означава,
08:30
is that the universe is like a box of gas
216
495000
2000
че Вселената е като кутия с газ,
08:32
that lasts forever.
217
497000
2000
която трае вечно.
08:34
Well what is the implication of that?
218
499000
2000
Добре, а какво е последствието от това?
08:36
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.
219
501000
3000
Последствието беше изследвано от Болцман още през 19-ти век.
08:39
He said, well, entropy increases
220
504000
3000
Той казал, добре, ентропията се увеличава,
08:42
because there are many, many more ways
221
507000
2000
защото има неимоверно много повече начини
08:44
for the universe to be high entropy, rather than low entropy.
222
509000
3000
за Вселената да е с висока ентропия, отколкото с ниска ентропия.
08:47
But that's a probabilistic statement.
223
512000
3000
Но това е вероятностно твърдение.
08:50
It will probably increase,
224
515000
2000
Ентропията вероятно ще нараства,
08:52
and the probability is enormously huge.
225
517000
2000
и вероятността е изключително голяма.
08:54
It's not something you have to worry about --
226
519000
2000
Това не е нещо, за което трябва да се притеснявате --
08:56
the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.
227
521000
4000
въздуха в тази зала да се събере в една част на залата и да ни задуши.
09:00
It's very, very unlikely.
228
525000
2000
Това е много, много малко вероятно.
09:02
Except if they locked the doors
229
527000
2000
Освен ако не заключат вратите
09:04
and kept us here literally forever,
230
529000
2000
и ни държат тук буквално завинаги,
09:06
that would happen.
231
531000
2000
тогава това ще се случи.
09:08
Everything that is allowed,
232
533000
2000
Всичко, което е разрешено,
09:10
every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,
233
535000
3000
всяка конфигурация, която може да бъде получена от молекулите в тази зала,
09:13
would eventually be obtained.
234
538000
2000
в крайна сметка ще се получи.
09:15
So Boltzmann says, look, you could start with a universe
235
540000
3000
Така че Болцман казва, вижте, може да започнете с Вселена,
09:18
that was in thermal equilibrium.
236
543000
2000
която е в термално равновесие.
09:20
He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.
237
545000
3000
Той не знаел за Големия взрив. Той не знаел за разширяването на Вселената.
09:23
He thought that space and time were explained by Isaac Newton --
238
548000
3000
Той смятал, че пространството и времето били обяснени от Исак Нютон --
09:26
they were absolute; they just stuck there forever.
239
551000
2000
те били абсолютни, те просто били там завинаги.
09:28
So his idea of a natural universe
240
553000
2000
Така че идеята му за естествена Вселена,
09:30
was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --
241
555000
3000
била за такава, в която въздушните молекули са само разпрострени равномерно навсякъде --
09:33
the everything molecules.
242
558000
2000
молекулите за всичко.
09:35
But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,
243
560000
3000
Но ако сте Болцман, ще знаете, че ако чакате достатъчно дълго,
09:38
the random fluctuations of those molecules
244
563000
3000
случайните колебания на тези молекули
09:41
will occasionally bring them
245
566000
2000
от време на време ще ги приведат
09:43
into lower entropy configurations.
246
568000
2000
в конфигурации с по-ниска ентропия.
09:45
And then, of course, in the natural course of things,
247
570000
2000
И после, разбира се, следвайки естествения ход на нещата,
09:47
they will expand back.
248
572000
2000
те ще се разширят обратно.
09:49
So it's not that entropy must always increase --
249
574000
2000
Така че, ентропията не винаги трябва да се увеличава --
09:51
you can get fluctuations into lower entropy,
250
576000
3000
може да се получат колебания в по-ниска ентропия,
09:54
more organized situations.
251
579000
2000
по-организирани ситуации.
09:56
Well if that's true,
252
581000
2000
Ами, ако това е вярно,
09:58
Boltzmann then goes onto invent
253
583000
2000
тогава Болцман измисля
10:00
two very modern-sounding ideas --
254
585000
2000
две много модерно звучащи идеи --
10:02
the multiverse and the anthropic principle.
255
587000
3000
мултивселената и антропния принцип.
10:05
He says, the problem with thermal equilibrium
256
590000
2000
Той казва, че проблемът с термалното равновесие
10:07
is that we can't live there.
257
592000
2000
е, че ние не можем да живеем там.
10:09
Remember, life itself depends on the arrow of time.
258
594000
3000
Не забравяйте, че самият живот зависи от времевата ос.
10:12
We would not be able to process information,
259
597000
2000
Няма да бъдем в състояние да обработваме информация,
10:14
metabolize, walk and talk,
260
599000
2000
метаболизираме, ходим и говорим,
10:16
if we lived in thermal equilibrium.
261
601000
2000
ако живеехме в термално равновесие.
10:18
So if you imagine a very, very big universe,
262
603000
2000
Така че, ако си представим една много, много голяма Вселена,
10:20
an infinitely big universe,
263
605000
2000
безкрайно голяма Вселена,
10:22
with randomly bumping into each other particles,
264
607000
2000
с произволно удрящи се една в друга частици,
10:24
there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,
265
609000
3000
от време на време ще има малки колебания в ниските нива на ентропията,
10:27
and then they relax back.
266
612000
2000
и после те ще се отпускат обратно.
10:29
But there will also be large fluctuations.
267
614000
2000
Но ще има и големи колебания.
10:31
Occasionally, you will make a planet
268
616000
2000
От време на време, ще направите планета,
10:33
or a star or a galaxy
269
618000
2000
или звезда, или галактика,
10:35
or a hundred billion galaxies.
270
620000
2000
или стотици милиарди галактики.
10:37
So Boltzmann says,
271
622000
2000
Така че, Болцман казва,
10:39
we will only live in the part of the multiverse,
272
624000
3000
ние ще живеем само в частта от мултивселената,
10:42
in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,
273
627000
3000
в частта на този безкрайно голям набор от колебаещи се частици,
10:45
where life is possible.
274
630000
2000
където животът е възможен.
10:47
That's the region where entropy is low.
275
632000
2000
Това е региона, където ентропията е ниска.
10:49
Maybe our universe is just one of those things
276
634000
3000
Може би нашата Вселена е едно от тези неща,
10:52
that happens from time to time.
277
637000
2000
което се случват от време на време.
10:54
Now your homework assignment
278
639000
2000
Вашата домашна работа
10:56
is to really think about this, to contemplate what it means.
279
641000
2000
е наистина да помислите над това, да помислите какво означава това.
10:58
Carl Sagan once famously said
280
643000
2000
Карл Сейгън каза нещо, което стана популярно,
11:00
that "in order to make an apple pie,
281
645000
2000
че "за да се направи ябълков пай,
11:02
you must first invent the universe."
282
647000
3000
първо трябва да се измисли Вселената."
11:05
But he was not right.
283
650000
2000
Но той не беше прав.
11:07
In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,
284
652000
3000
В сценария на Болцман, ако искате да направите ябълков пай,
11:10
you just wait for the random motion of atoms
285
655000
3000
просто трябва да чакате за случайно движение на атомите,
11:13
to make you an apple pie.
286
658000
2000
които да ви направят ябълков пай.
11:15
That will happen much more frequently
287
660000
2000
Това ще стане много по-често,
11:17
than the random motions of atoms
288
662000
2000
от произволното движение на атоми,
11:19
making you an apple orchard
289
664000
2000
които да ви направят ябълкова овощна градина,
11:21
and some sugar and an oven,
290
666000
2000
и малко захар и фурна,
11:23
and then making you an apple pie.
291
668000
2000
и после да ви направят ябълков пай.
11:25
So this scenario makes predictions.
292
670000
3000
Така че този сценарий прави прогнози.
11:28
And the predictions are
293
673000
2000
И прогнозите са,
11:30
that the fluctuations that make us are minimal.
294
675000
3000
че колебанията, които ни правят са минимални.
11:33
Even if you imagine that this room we are in now
295
678000
3000
Дори и да си представим, че тази зала, в която се намираме в момента
11:36
exists and is real and here we are,
296
681000
2000
съществува и е реална и ние сме тук,
11:38
and we have, not only our memories,
297
683000
2000
и имаме, не само нашите спомени,
11:40
but our impression that outside there's something
298
685000
2000
но и впечатлението, че има нещо навън,
11:42
called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,
299
687000
4000
наречено Калифорнийски технологичен институт и Съединените щати и галактиката Млечен път,
11:46
it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain
300
691000
3000
е много по-лесно всички тези впечатления случайно да се колебаят в мозъка ви,
11:49
than for them actually to randomly fluctuate
301
694000
2000
отколкото те да варират произволно
11:51
into Caltech, the United States and the galaxy.
302
696000
3000
в Калтех, САЩ и галактиката.
11:54
The good news is that,
303
699000
2000
Добрата новина е, че
11:56
therefore, this scenario does not work; it is not right.
304
701000
3000
следователно този сценарий не работи, той не е правилен.
11:59
This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.
305
704000
3000
Този сценарий предвижда, че трябва да има минимално колебание.
12:02
Even if you left our galaxy out,
306
707000
2000
Дори и ако напуснем нашата галактика,
12:04
you would not get a hundred billion other galaxies.
307
709000
2000
няма да имаме стотици милиарди други галактики.
12:06
And Feynman also understood this.
308
711000
2000
И Файнман също разбрал това.
12:08
Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,
309
713000
4000
Файнман казал: "От хипотезата, че светът е колебание,
12:12
all the predictions are that
310
717000
2000
всички прогнози са, че
12:14
if we look at a part of the world we've never seen before,
311
719000
2000
ако погледнем част от света, която никога не сме виждали преди,
12:16
we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --
312
721000
2000
ще я намерим объркана, и няма да е като частите, които току-що видяхме --
12:18
high entropy.
313
723000
2000
висока ентропия.
12:20
If our order were due to a fluctuation,
314
725000
2000
Ако нашия порядък се дължи на колебание,
12:22
we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.
315
727000
2000
няма да очакваме порядък никъде, освен където току-що сме го забелязали.
12:24
We therefore conclude the universe is not a fluctuation."
316
729000
4000
Ето защо заключаваме, че Вселената не е колебание."
12:28
So that's good. The question is then what is the right answer?
317
733000
3000
Това е добре. Тогава възниква въпросът какъв е правилният отговор?
12:31
If the universe is not a fluctuation,
318
736000
2000
Ако Вселената не е колебание,
12:33
why did the early universe have a low entropy?
319
738000
3000
защо тогава ранната Вселената е имала ниска ентропия?
12:36
And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
320
741000
3000
И бих искал да мога да ви отговоря, но ми свършва времето.
12:39
(Laughter)
321
744000
2000
(Смях)
12:41
Here is the universe that we tell you about,
322
746000
2000
Тук е Вселената, за която ви разказваме,
12:43
versus the universe that really exists.
323
748000
2000
в сравнение с Вселената, която наистина съществува.
12:45
I just showed you this picture.
324
750000
2000
Току-що ви показах тази снимка.
12:47
The universe is expanding for the last 10 billion years or so.
325
752000
2000
Вселената се разширява през последните 10 милиарда години.
12:49
It's cooling off.
326
754000
2000
Тя се охлажда.
12:51
But we now know enough about the future of the universe
327
756000
2000
Но вече знаем достатъчно за бъдещето на Вселената,
12:53
to say a lot more.
328
758000
2000
за да кажем много повече.
12:55
If the dark energy remains around,
329
760000
2000
Ако тъмната енергия остане наоколо,
12:57
the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.
330
762000
3000
звездите около нас ще използват ядреното си гориво, те ще спрат да горят.
13:00
They will fall into black holes.
331
765000
2000
Ще се превърнат в черни дупки.
13:02
We will live in a universe
332
767000
2000
Ще живеем във Вселена
13:04
with nothing in it but black holes.
333
769000
2000
с нищо друго в нея, освен черни дупки.
13:06
That universe will last 10 to the 100 years --
334
771000
4000
Тази Вселена ще продължи до 10 на 100-на степен години --
13:10
a lot longer than our little universe has lived.
335
775000
2000
много повече, отколкото нашата малка Вселена е живяла.
13:12
The future is much longer than the past.
336
777000
2000
Бъдещето е много по-дълго, отколкото миналото.
13:14
But even black holes don't last forever.
337
779000
2000
Но дори и черните дупки не са вечни.
13:16
They will evaporate,
338
781000
2000
Те ще се изпарят,
13:18
and we will be left with nothing but empty space.
339
783000
2000
и ние ще останем с нищо друго, освен празно пространство.
13:20
That empty space lasts essentially forever.
340
785000
4000
Това празно пространство ще продължи, по същество, завинаги.
13:24
However, you notice, since empty space gives off radiation,
341
789000
3000
Обаче, ще забележите, тъй като празното пространство излъчва радиация,
13:27
there's actually thermal fluctuations,
342
792000
2000
всъщност има термални колебания,
13:29
and it cycles around
343
794000
2000
и те се изреждат
13:31
all the different possible combinations
344
796000
2000
в различните възможни комбинации
13:33
of the degrees of freedom that exist in empty space.
345
798000
3000
на степени на свобода, които съществуват в празното пространство.
13:36
So even though the universe lasts forever,
346
801000
2000
Така че, въпреки че Вселената ще трае вечно,
13:38
there's only a finite number of things
347
803000
2000
има само краен брой неща,
13:40
that can possibly happen in the universe.
348
805000
2000
които могат да се случат евентуално във Вселената.
13:42
They all happen over a period of time
349
807000
2000
Всички те ще се случат през период от време,
13:44
equal to 10 to the 10 to the 120 years.
350
809000
3000
който се равнява на 10 на 10-та на 120-та степен години.
13:47
So here's two questions for you.
351
812000
2000
Ето два въпроса към вас.
13:49
Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,
352
814000
3000
Номер едно: Ако Вселената продължава 10 на 10-та на 120-та години,
13:52
why are we born
353
817000
2000
защо сме родени
13:54
in the first 14 billion years of it,
354
819000
3000
през първите 14 милиарда години на нея,
13:57
in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?
355
822000
3000
в топлото, комфортно сияния на Големия взрив?
14:00
Why aren't we in empty space?
356
825000
2000
Защо не сме в празно пространство?
14:02
You might say, "Well there's nothing there to be living,"
357
827000
2000
Може да си кажете: "Ами тогава няма да има нищо, от което да живеем,"
14:04
but that's not right.
358
829000
2000
но това не е правилно.
14:06
You could be a random fluctuation out of the nothingness.
359
831000
2000
Може да бъдете случайно колебание в нищото.
14:08
Why aren't you?
360
833000
2000
Защо не сте това?
14:10
More homework assignment for you.
361
835000
3000
Още домашна работа за вас.
14:13
So like I said, I don't actually know the answer.
362
838000
2000
Така че, както казах, всъщност не знам отговора.
14:15
I'm going to give you my favorite scenario.
363
840000
2000
Ще ви представя моя любим сценарий.
14:17
Either it's just like that. There is no explanation.
364
842000
3000
Или това е просто ей така. Няма обяснение.
14:20
This is a brute fact about the universe
365
845000
2000
Това е бруталния факт за Вселената,
14:22
that you should learn to accept and stop asking questions.
366
847000
3000
който трябва да се научите да приемате и да спрете да задавате въпроси.
14:26
Or maybe the Big Bang
367
851000
2000
Или може би Големия взрив
14:28
is not the beginning of the universe.
368
853000
2000
не е началото на Вселената.
14:30
An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,
369
855000
3000
Едно яйце, здраво яйце, е конфигурация с ниска ентропия,
14:33
and yet, when we open our refrigerator,
370
858000
2000
и въпреки това, когато отворим хладилника,
14:35
we do not go, "Hah, how surprising to find
371
860000
2000
ние не казваме: "Ха, колко чудно е, че
14:37
this low entropy configuration in our refrigerator."
372
862000
2000
тази конфигурация с ниска ентропия е в нашия хладилник."
14:39
That's because an egg is not a closed system;
373
864000
3000
Това е понеже яйцето не е затворена система;
14:42
it comes out of a chicken.
374
867000
2000
тя идва от пиле.
14:44
Maybe the universe comes out of a universal chicken.
375
869000
4000
Може би Вселената идва от универсално пиле.
14:48
Maybe there is something that naturally,
376
873000
2000
Може би има нещо, което по естествен начин,
14:50
through the growth of the laws of physics,
377
875000
3000
чрез развитието на законите на физиката,
14:53
gives rise to universe like ours
378
878000
2000
дава живот на Вселена като нашата,
14:55
in low entropy configurations.
379
880000
2000
в конфигурации с ниска ентропия.
14:57
If that's true, it would happen more than once;
380
882000
2000
Ако това е вярно, това ще се случи повече от веднъж;
14:59
we would be part of a much bigger multiverse.
381
884000
3000
ние ще бъдем част от много по-голяма мултивселена.
15:02
That's my favorite scenario.
382
887000
2000
Това е любимият ми сценарий.
15:04
So the organizers asked me to end with a bold speculation.
383
889000
3000
Организаторите ме помолиха да завърша със смела спекулация.
15:07
My bold speculation
384
892000
2000
Моята смела спекулация
15:09
is that I will be absolutely vindicated by history.
385
894000
3000
е, че ще бъда безусловно оправдан от историята.
15:12
And 50 years from now,
386
897000
2000
И след 50 години,
15:14
all of my current wild ideas will be accepted as truths
387
899000
3000
всичките ми смели идеи ще бъдат приети като истини
15:17
by the scientific and external communities.
388
902000
3000
от научната и външната общности.
15:20
We will all believe that our little universe
389
905000
2000
Всички ние ще се смятаме, че нашата малка Вселена
15:22
is just a small part of a much larger multiverse.
390
907000
3000
е просто малка част от много по-голяма мултивселена.
15:25
And even better, we will understand what happened at the Big Bang
391
910000
3000
И нещо повече, ние ще разберем какво се е случило през Големия взрив,
15:28
in terms of a theory
392
913000
2000
по отношение на теорията,
15:30
that we will be able to compare to observations.
393
915000
2000
която ще бъдем в състояние да се сравним с наблюденията.
15:32
This is a prediction. I might be wrong.
394
917000
2000
Това е предсказание. Може и да греша.
15:34
But we've been thinking as a human race
395
919000
2000
Но ние, като човешка раса, си мислим
15:36
about what the universe was like,
396
921000
2000
за това, каква е била Вселената,
15:38
why it came to be in the way it did for many, many years.
397
923000
3000
защо се е образувала по този начин, в течение на много, много години.
15:41
It's exciting to think we may finally know the answer someday.
398
926000
3000
Вълнуващо е да си мислим, че накрая може да знаем отговора някой ден.
15:44
Thank you.
399
929000
2000
Благодаря ви.
15:46
(Applause)
400
931000
2000
(Ръкопляскане)
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