TEDxCaltech
Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse
שון קרול: זמנים רחוקים ורמזים ליקומים מקבילים
Filmed:
Readability: 4.2
1,776,253 views
ב-TEDxCaltech, הקוסמולוג שון קרול מנסה לפצח -- באמצעות סיור מעורר-מחשבה ומבדר דרך טבעו של הזמן והיקום -- שאלה פשוטה אך מטעה: מדוע הזמן בכלל קיים? תשובות אפשריות מצביעות אל עבר נקודת-מבט מפתיעה על טבע היקום ועל מקומנו בו.
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
היקום
00:17
is really big.
1
2000
2000
הוא באמת גדול.
00:19
We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.
2
4000
3000
אנו חיים בגלקסיה, גלקסיית שביל החלב.
00:22
There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.
3
7000
3000
ישנם כ-100 מיליארד כוכבים בגלקסיית שביל החלב.
00:25
And if you take a camera
4
10000
2000
אם מכוונים באופן אקראי מצלמה
00:27
and you point it at a random part of the sky,
5
12000
2000
לאזור כלשהו בשמיים,
00:29
and you just keep the shutter open,
6
14000
2000
משאירים את הצמצם פתוח,
00:31
as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,
7
16000
3000
וכל עוד המצלמה מחוברת לטלסקופ החלל האבל,
00:34
it will see something like this.
8
19000
2000
זה ייראה בערך כך.
00:36
Every one of these little blobs
9
21000
3000
כל אחד מהגושים הקטנים הללו,
00:39
is a galaxy roughly the size of our Milky Way --
10
24000
2000
הוא גלקסיה שגודלה כשל הגלקסיה שלנו --
00:41
a hundred billion stars in each of those blobs.
11
26000
3000
100 מיליארד כוכבים בכל אחד מהגושים האלה.
00:44
There are approximately a hundred billion galaxies
12
29000
3000
ישנן כ-100 מיליארד גלקסיות
00:47
in the observable universe.
13
32000
2000
ביקום הנראה לעין.
00:49
100 billion is the only number you need to know.
14
34000
2000
מאה מיליארד הוא המספר היחיד שצריך לדעת.
00:51
The age of the universe, between now and the Big Bang,
15
36000
3000
גיל היקום, מהמפץ הגדול להיום,
00:54
is a hundred billion in dog years.
16
39000
2000
הוא 100 מיליארד בשנות כלב.
00:56
(Laughter)
17
41000
2000
(צחוק)
00:58
Which tells you something about our place in the universe.
18
43000
3000
דבר האומר לנו משהו לגבי מקומנו ביקום. מה שניתן
01:01
One thing you can do with a picture like this is simply admire it.
19
46000
2000
לעשות עם תמונה זו הוא פשוט להעריץ אותה.
01:03
It's extremely beautiful.
20
48000
2000
היא יפה בצורה בלתי רגילה.
01:05
I've often wondered, what is the evolutionary pressure
21
50000
3000
תהיתי לעיתים קרובות, מהי הסיבה האבולוציונית
01:08
that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve
22
53000
3000
שגרמה לאבותינו בערבות-הדשא, להסתגל ולהתפתח
01:11
to really enjoy pictures of galaxies
23
56000
2000
כך שאנו כל-כך נהנים מתמונות של גלקסיות
01:13
when they didn't have any.
24
58000
2000
בעוד שהם עצמם אף פעם לא חזו בהן.
01:15
But we would also like to understand it.
25
60000
2000
אבל אנו גם רוצים להבין את כל זה.
01:17
As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?
26
62000
4000
בתור קוסמולוג ברצוני לשאול, מדוע היקום הוא כמות שהוא?
01:21
One big clue we have is that the universe is changing with time.
27
66000
3000
רמז אחד גדול שיש לנו הוא שהיקום משתנה כל הזמן.
01:24
If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,
28
69000
3000
אם מסתכלים על אחת מהגלקסיות הללו ומודדים את מהירותה,
01:27
it would be moving away from you.
29
72000
2000
נמצא שהיא מתרחקת מאיתנו.
01:29
And if you look at a galaxy even farther away,
30
74000
2000
ואם מסתכלים על גלקסיה יותר רחוקה,
01:31
it would be moving away faster.
31
76000
2000
היא תתרחק מאיתנו יותר מהר.
01:33
So we say the universe is expanding.
32
78000
2000
לכן אנו אומרים שהיקום מתפשט.
01:35
What that means, of course, is that, in the past,
33
80000
2000
מה שזה אומר שבעבר,
01:37
things were closer together.
34
82000
2000
העצמים היו קרובים אחד לשני.
01:39
In the past, the universe was more dense,
35
84000
2000
בעבר, היקום היה צפוף יותר,
01:41
and it was also hotter.
36
86000
2000
וגם חם יותר.
01:43
If you squeeze things together, the temperature goes up.
37
88000
2000
אם מצופפים דברים ביחד, הטמפרטורה עולה.
01:45
That kind of makes sense to us.
38
90000
2000
זה די מובן לנו.
01:47
The thing that doesn't make sense to us as much
39
92000
2000
מה שלא מובן לנו כל-כך
01:49
is that the universe, at early times, near the Big Bang,
40
94000
3000
הוא שהיקום, בזמנים קדומים, בסמיכות זמנים למפץ הגדול,
01:52
was also very, very smooth.
41
97000
2000
היה גם מאוד, מאוד אחיד.
01:54
You might think that that's not a surprise.
42
99000
2000
אתם עשויים לחשוב שזה ברור מאליו.
01:56
The air in this room is very smooth.
43
101000
2000
האויר באולם זה הוא מאוד אחיד.
01:58
You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."
44
103000
3000
אתם תאמרו, "אולי הדברים החליקו את עצמם."
02:01
But the conditions near the Big Bang are very, very different
45
106000
3000
אבל התנאים מייד אחרי המפץ הגדול היו מאוד, מאוד שונים
02:04
than the conditions of the air in this room.
46
109000
2000
מאשר התנאים של האויר באולם זה.
02:06
In particular, things were a lot denser.
47
111000
2000
בייחוד, הכל היה הרבה יותר צפוף.
02:08
The gravitational pull of things
48
113000
2000
משיכת הכבידה בין העצמים
02:10
was a lot stronger near the Big Bang.
49
115000
2000
היתה הרבה יותר חזקה בסמוך למפץ הגדול.
02:12
What you have to think about
50
117000
2000
מה שצריך לחשוב עליו
02:14
is we have a universe with a hundred billion galaxies,
51
119000
2000
זה שיש לנו יקום עם 100 מיליארד גלקסיות,
02:16
a hundred billion stars each.
52
121000
2000
100 מיליארד כוכבים בכל אחת.
02:18
At early times, those hundred billion galaxies
53
123000
3000
בזמנים קדומים, 100 מיליארד גלקסיות הללו
02:21
were squeezed into a region about this big --
54
126000
3000
היו דחוסות באזור בגודל כזה --
02:24
literally -- at early times.
55
129000
2000
ממש כך, בזמנים הקדומים.
02:26
And you have to imagine doing that squeezing
56
131000
2000
וצריך לזכור שצפיפות זו
02:28
without any imperfections,
57
133000
2000
היתה ללא שום פגמים,
02:30
without any little spots
58
135000
2000
ללא שום נקודות זעירות
02:32
where there were a few more atoms than somewhere else.
59
137000
2000
שבהן היו קצת יותר אטומים מאשר במקום אחר.
02:34
Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull
60
139000
3000
וזה מפני שאם היו נקודות כאלו, היתה שם קריסה תחת משיכת הכבידה
02:37
into a huge black hole.
61
142000
2000
והיה נוצר חור שחור ענקי.
02:39
Keeping the universe very, very smooth at early times
62
144000
3000
קיום של יקום מאוד, מאוד אחיד בזמנים הקדומים
02:42
is not easy; it's a delicate arrangement.
63
147000
2000
אינו דבר קל, זהו איזון עדין.
02:44
It's a clue
64
149000
2000
זהו רמז
02:46
that the early universe is not chosen randomly.
65
151000
2000
שהיקום המוקדם לא נוצר באופן אקראי.
02:48
There is something that made it that way.
66
153000
2000
יש משהו שעשה אותו כזה.
02:50
We would like to know what.
67
155000
2000
היינו רוצים לדעת מה זה.
02:52
So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,
68
157000
3000
חלק מההבנה שלנו לגבי זה מגיעה מלודויג בולצמן,
02:55
an Austrian physicist in the 19th century.
69
160000
3000
פיזיקאי אוסטרי מן המאה ה-19.
02:58
And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.
70
163000
3000
התרומה של בולצמן היתה בכך שהוא סייע לנו להבין אנטרופיה.
03:01
You've heard of entropy.
71
166000
2000
שמעתם על אנטרופיה.
03:03
It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.
72
168000
3000
זוהי האקראיות, חוסר-הסדר, הערבוביה בכמה מערכות.
03:06
Boltzmann gave us a formula --
73
171000
2000
בולצמן נתן לנו נוסחה --
03:08
engraved on his tombstone now --
74
173000
2000
החרוטה על המצבה שלו --
03:10
that really quantifies what entropy is.
75
175000
2000
שממש מכמתת את האנטרופיה.
03:12
And it's basically just saying
76
177000
2000
והיא בעיקרון אומרת
03:14
that entropy is the number of ways
77
179000
2000
שאנטרופיה זה מספר הדרכים
03:16
we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,
78
181000
3000
בהן ניתן לסדר מרכיבי מערכת מבלי שנוכל להבחין בהבדל,
03:19
so that macroscopically it looks the same.
79
184000
2000
כך שבמאקרו היא נראית אותו הדבר.
03:21
If you have the air in this room,
80
186000
2000
אם ניקח את האויר בחדר,
03:23
you don't notice each individual atom.
81
188000
3000
אנו לא מבחינים בכל אטום בנפרד.
03:26
A low entropy configuration
82
191000
2000
מערך בעל אנטרופיה נמוכה הוא זה
03:28
is one in which there's only a few arrangements that look that way.
83
193000
2000
אשר יש בו רק מעט סידורים הנראים זהים.
03:30
A high entropy arrangement
84
195000
2000
מערך בעל אנטרופיה גבוהה הוא זה
03:32
is one that there are many arrangements that look that way.
85
197000
2000
אשר יש בו הרבה סידורים הנראים זהים.
03:34
This is a crucially important insight
86
199000
2000
זוהי תובנה חשובה באופן קריטי,
03:36
because it helps us explain
87
201000
2000
מאחר והיא עוזרת לנו להסביר
03:38
the second law of thermodynamics --
88
203000
2000
את החוק השני של תרמודינמיקה --
03:40
the law that says that entropy increases in the universe,
89
205000
3000
החוק האומר שאנטרופיה עולה ביקום,
03:43
or in some isolated bit of the universe.
90
208000
2000
או באזור מבודד של היקום.
03:45
The reason why entropy increases
91
210000
2000
הסיבה שהאנטרופיה עולה
03:47
is simply because there are many more ways
92
212000
3000
היא בגלל שיש יותר דרכים כדי להיות
03:50
to be high entropy than to be low entropy.
93
215000
2000
במצב של אנטרופיה גבוהה מאשר נמוכה.
03:52
That's a wonderful insight,
94
217000
2000
זוהי תובנה נפלאה,
03:54
but it leaves something out.
95
219000
2000
אבל היא מחסירה משהו.
03:56
This insight that entropy increases, by the way,
96
221000
2000
התובנה שהאנטרופיה עולה,
03:58
is what's behind what we call the arrow of time,
97
223000
3000
עומדת בבסיס מה שאנו מכנים "חץ הזמן",
04:01
the difference between the past and the future.
98
226000
2000
ההבדל בין העבר לעתיד.
04:03
Every difference that there is
99
228000
2000
כל הבדל שקיים
04:05
between the past and the future
100
230000
2000
בין העבר לעתיד
04:07
is because entropy is increasing --
101
232000
2000
נובע מעליה באנטרופיה --
04:09
the fact that you can remember the past, but not the future.
102
234000
3000
עובדה היא שאנו יכולים לזכור את העבר, אבל לא את העתיד.
04:12
The fact that you are born, and then you live, and then you die,
103
237000
3000
העובדה שאנו נולדים, ואז חיים ובסוף מתים,
04:15
always in that order,
104
240000
2000
תמיד בסדר הזה,
04:17
that's because entropy is increasing.
105
242000
2000
זה בגלל שהאנטרופיה עולה.
04:19
Boltzmann explained that if you start with low entropy,
106
244000
2000
בולצמן הסביר שאם מתחילים באנטרופיה נמוכה,
04:21
it's very natural for it to increase
107
246000
2000
זה אך טבעי שהיא תעלה,
04:23
because there's more ways to be high entropy.
108
248000
3000
מפני שיש יותר דרכים בהן ניתן להיות באנטרופיה גבוהה.
04:26
What he didn't explain
109
251000
2000
מה שהוא לא הסביר
04:28
was why the entropy was ever low in the first place.
110
253000
3000
זה מדוע מלכתחילה האנטרופיה היתה בכלל נמוכה.
04:31
The fact that the entropy of the universe was low
111
256000
2000
העובדה שהאנטרופיה של היקום היתה נמוכה
04:33
was a reflection of the fact
112
258000
2000
היא השתקפות של העובדה
04:35
that the early universe was very, very smooth.
113
260000
2000
שהיקום הקדום היה מאוד, מאוד אחיד.
04:37
We'd like to understand that.
114
262000
2000
היינו רוצים להבין זאת.
04:39
That's our job as cosmologists.
115
264000
2000
זוהי עבודתנו בתור קוסמולוגים.
04:41
Unfortunately, it's actually not a problem
116
266000
2000
אבל לצערי, אנו לא מקדישים מספיק
04:43
that we've been giving enough attention to.
117
268000
2000
תשומת לב לבעיה זו.
04:45
It's not one of the first things people would say,
118
270000
2000
זה לא אחד מהדברים הראשונים שיגידו לכם,
04:47
if you asked a modern cosmologist,
119
272000
2000
אם הייתם שואלים קוסמולוגים עכשוויים,
04:49
"What are the problems we're trying to address?"
120
274000
2000
"אלו בעיות אנו מנסים כיום לפתור?"
04:51
One of the people who did understand that this was a problem
121
276000
2000
אחד האנשים שכן הבין שזו אכן הבעיה
04:53
was Richard Feynman.
122
278000
2000
היה ריצ'רד פיינמן.
04:55
50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.
123
280000
2000
לפני 50 שנה, הוא נתן סדרות של הרצאות שונות.
04:57
He gave the popular lectures
124
282000
2000
הוא נתן את ההרצאות המפורסמות
04:59
that became "The Character of Physical Law."
125
284000
2000
שהפכו ל"הטבע של חוק פיזיקלי".
05:01
He gave lectures to Caltech undergrads
126
286000
2000
הוא נתן הרצאות בפני תלמידי תואר ראשון בקלטק
05:03
that became "The Feynman Lectures on Physics."
127
288000
2000
שהפכו ל "הרצאות פיינמן על פיזיקה".
05:05
He gave lectures to Caltech graduate students
128
290000
2000
הוא נתן הרצאות לבוגרי קלטק
05:07
that became "The Feynman Lectures on Gravitation."
129
292000
2000
שהפכו ל"הרצאות פיינמן על כבידה".
05:09
In every one of these books, every one of these sets of lectures,
130
294000
3000
בכל אחד מהספרים האלה, בכל אחת מהקבוצות של ההרצאות הללו,
05:12
he emphasized this puzzle:
131
297000
2000
הוא הדגיש את החידה הבאה:
05:14
Why did the early universe have such a small entropy?
132
299000
3000
מדוע ליקום הקדמוני היתה אנטרופיה כה נמוכה?
05:17
So he says -- I'm not going to do the accent --
133
302000
2000
הוא אמר -- אני לא הולך לחקות אותו --
05:19
he says, "For some reason, the universe, at one time,
134
304000
3000
הוא אמר, "מסיבה כלשהי, היקום היה פעם
05:22
had a very low entropy for its energy content,
135
307000
3000
בעל אנטרופיה מאוד נמוכה יחסית לכמות האנרגיה שבו,
05:25
and since then the entropy has increased.
136
310000
2000
ומאז האנטרופיה עלתה.
05:27
The arrow of time cannot be completely understood
137
312000
3000
לא ניתן להבין עד הסוף את חץ הזמן
05:30
until the mystery of the beginnings of the history of the universe
138
315000
3000
עד שהתעלומה של תחילת ההיסטוריה של היקום
05:33
are reduced still further
139
318000
2000
תפוצח, כך שנעבור
05:35
from speculation to understanding."
140
320000
2000
מהשערה להבנה."
05:37
So that's our job.
141
322000
2000
אז זו העבודה שלנו.
05:39
We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,
142
324000
2000
זה היה לפני 50 שנה. אתם בטח חושבים
05:41
"we've figured it out by now."
143
326000
2000
שהספקנו כבר לפצח את זה.
05:43
It's not true that we've figured it out by now.
144
328000
2000
אז לא נכון שפיצחנו את זה.
05:45
The reason the problem has gotten worse,
145
330000
2000
במקום להיפתר, הבעיה רק
05:47
rather than better,
146
332000
2000
החריפה והסיבה לכך
05:49
is because in 1998
147
334000
2000
היא שבשנת 1998
05:51
we learned something crucial about the universe that we didn't know before.
148
336000
3000
למדנו משהו קריטי על היקום, משהו שלא ידענו קודם.
05:54
We learned that it's accelerating.
149
339000
2000
למדנו שהיקום מאיץ.
05:56
The universe is not only expanding.
150
341000
2000
היקום אינו רק מתפשט.
05:58
If you look at the galaxy, it's moving away.
151
343000
2000
אם מסתכלים על גלקסיה, היא מתרחקת מאיתנו.
06:00
If you come back a billion years later and look at it again,
152
345000
2000
אם נבוא עוד מיליארד שנה ונסתכל עליה,
06:02
it will be moving away faster.
153
347000
3000
נמצא שהיא מתרחקת מאיתנו יותר מהר.
06:05
Individual galaxies are speeding away from us faster and faster
154
350000
3000
כל גלקסיה בנפרד מתרחקת מאיתנו יותר ויותר מהר.
06:08
so we say the universe is accelerating.
155
353000
2000
לכן אנו אומרים שהיקום מאיץ.
06:10
Unlike the low entropy of the early universe,
156
355000
2000
אבל שלא כמו האנטרופיה הנמוכה של היקום הקדמון,
06:12
even though we don't know the answer for this,
157
357000
2000
אף על-פי שאנו לא יודעים את התשובה לכך,
06:14
we at least have a good theory that can explain it,
158
359000
2000
לפחות יש לנו תאוריה טובה שתוכל להסביר זאת.
06:16
if that theory is right,
159
361000
2000
אם התאוריה נכונה,
06:18
and that's the theory of dark energy.
160
363000
2000
זו התאוריה של אנרגיה שחורה.
06:20
It's just the idea that empty space itself has energy.
161
365000
3000
הרעיון הוא שלחלל הריק עצמו יש אנרגיה.
06:23
In every little cubic centimeter of space,
162
368000
3000
בכל סמ"ק של חלל,
06:26
whether or not there's stuff,
163
371000
2000
בין אם יש או אין שם חומר,
06:28
whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,
164
373000
2000
בין אם יש שם חלקיקים, חומר, קרינה, ובין שאין,
06:30
there's still energy, even in the space itself.
165
375000
3000
עדיין קיימת שם אנרגיה, ממש בחלל עצמו.
06:33
And this energy, according to Einstein,
166
378000
2000
ואנרגיה זו, על-פי איינשטיין,
06:35
exerts a push on the universe.
167
380000
3000
מפעילה כח דחיפה על היקום.
06:38
It is a perpetual impulse
168
383000
2000
זהו דחף תמידי
06:40
that pushes galaxies apart from each other.
169
385000
2000
אשר דוחף את הגלקסיות הרחק אחת מהשניה.
06:42
Because dark energy, unlike matter or radiation,
170
387000
3000
אנרגיה שחורה, שלא כמו חומר או קרינה,
06:45
does not dilute away as the universe expands.
171
390000
3000
אינה דועכת ככל שהיקום מתפשט.
06:48
The amount of energy in each cubic centimeter
172
393000
2000
כמות האנרגיה בכל סמ"ק
06:50
remains the same,
173
395000
2000
נשארת קבועה,
06:52
even as the universe gets bigger and bigger.
174
397000
2000
גם כאשר היקום מתפשט.
06:54
This has crucial implications
175
399000
3000
יש לכך השלכות קריטיות
06:57
for what the universe is going to do in the future.
176
402000
3000
על מה שהיקום יעשה בעתיד.
07:00
For one thing, the universe will expand forever.
177
405000
2000
קודם כל, היקום יתפשט לעד.
07:02
Back when I was your age,
178
407000
2000
פעם כאשר הייתי בגילכם,
07:04
we didn't know what the universe was going to do.
179
409000
2000
לא ידענו מה היקום הולך לעשות.
07:06
Some people thought that the universe would recollapse in the future.
180
411000
3000
היו כאלה שחשבו שהיקום יקרוס בעתיד בחזרה.
07:09
Einstein was fond of this idea.
181
414000
2000
איינשטיין חיבב רעיון זה.
07:11
But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,
182
416000
3000
אבל אם קיימת אנרגיה שחורה, והאנרגיה השחורה לא נעלמת,
07:14
the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.
183
419000
3000
היקום הולך להתפשט לעד.
07:17
14 billion years in the past,
184
422000
2000
14 מיליארד שנה של העבר,
07:19
100 billion dog years,
185
424000
2000
100 מיליארד שנות חיי-כלב,
07:21
but an infinite number of years into the future.
186
426000
3000
אבל מספר אין-סופי של שנות עתיד.
07:24
Meanwhile, for all intents and purposes,
187
429000
3000
בינתיים, מכל הבחינות,
07:27
space looks finite to us.
188
432000
2000
החלל נראה לנו כסופי.
07:29
Space may be finite or infinite,
189
434000
2000
חלל יכול להיות סופי או אין-סופי,
07:31
but because the universe is accelerating,
190
436000
2000
אבל מאחר והיקום מתפשט,
07:33
there are parts of it we cannot see
191
438000
2000
יש אזורים בחלל שאנו לא יכולים לראות
07:35
and never will see.
192
440000
2000
וגם לעולם לא נראה.
07:37
There's a finite region of space that we have access to,
193
442000
2000
יש לנו גישה לאזור של חלל, שגודלו סופי,
07:39
surrounded by a horizon.
194
444000
2000
אשר מוקף באופק.
07:41
So even though time goes on forever,
195
446000
2000
כף שאפילו אם הזמן יתקיים לנצח,
07:43
space is limited to us.
196
448000
2000
החלל עבורנו הוא מוגבל.
07:45
Finally, empty space has a temperature.
197
450000
3000
ואחרון, לחלל ריק יש טמפרטורה.
07:48
In the 1970s, Stephen Hawking told us
198
453000
2000
בשנות ה-70, סטפן הוקינג סיפר לנו
07:50
that a black hole, even though you think it's black,
199
455000
2000
שחור שחור, גם אם נדמה לנו שהוא שחור,
07:52
it actually emits radiation
200
457000
2000
הוא למעשה פולט קרינה,
07:54
when you take into account quantum mechanics.
201
459000
2000
אם מתחשבים במכניקה קוונטית.
07:56
The curvature of space-time around the black hole
202
461000
3000
עקמומיות החלל-זמן סביב החור השחור מעוררת לחיים
07:59
brings to life the quantum mechanical fluctuation,
203
464000
3000
את האי-יציבות הנובעת מהמכניקה הקוונטית,
08:02
and the black hole radiates.
204
467000
2000
וכך החור השחור פולט קרינה.
08:04
A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons
205
469000
3000
חישוב דומה להפליא שבוצע על-ידי הוקינג וגארי גיבונס
08:07
showed that if you have dark energy in empty space,
206
472000
3000
הראה שאם קיימת אנרגיה שחורה בחלל ריק,
08:10
then the whole universe radiates.
207
475000
3000
אז כל היקום פולט קרינה.
08:13
The energy of empty space
208
478000
2000
האנרגיה של חלל ריק
08:15
brings to life quantum fluctuations.
209
480000
2000
מעוררת לחיים תנודות קוונטיות.
08:17
And so even though the universe will last forever,
210
482000
2000
וכך, אפילו אם היקום יתקיים לעד,
08:19
and ordinary matter and radiation will dilute away,
211
484000
3000
וחומר וקרינה רגילים יתפוגגו,
08:22
there will always be some radiation,
212
487000
2000
תמיד תישאר קרינה כלשהי,
08:24
some thermal fluctuations,
213
489000
2000
כמה תנודות תרמיות,
08:26
even in empty space.
214
491000
2000
אפילו בחלל ריק.
08:28
So what this means
215
493000
2000
מה שזה אומר
08:30
is that the universe is like a box of gas
216
495000
2000
הוא שהיקום הוא כמו קופסה המכילה גז
08:32
that lasts forever.
217
497000
2000
המתקיימת לעד.
08:34
Well what is the implication of that?
218
499000
2000
אז מהי ההשלכה של זה?
08:36
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.
219
501000
3000
השלכה זו נחקרה על-ידי בולצמן במאה ה-19.
08:39
He said, well, entropy increases
220
504000
3000
הוא אמר, אנטרופיה עולה
08:42
because there are many, many more ways
221
507000
2000
מכיוון שיש הרבה יותר דרכים
08:44
for the universe to be high entropy, rather than low entropy.
222
509000
3000
ליקום כדי להימצא באנטרופיה גבוהה, מאשר באנטרופיה נמוכה.
08:47
But that's a probabilistic statement.
223
512000
3000
אבל זוהי הצהרה הסתברותית.
08:50
It will probably increase,
224
515000
2000
היא ככל הנראה תעלה,
08:52
and the probability is enormously huge.
225
517000
2000
וההסתברות היא ענקית במידה עצומה.
08:54
It's not something you have to worry about --
226
519000
2000
זה לא משהו שצריך לדאוג בגללו --
08:56
the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.
227
521000
4000
שהאויר באולם זה יצטבר פתאום בפינה אחת של האולם ויגרום לנו לחנק.
09:00
It's very, very unlikely.
228
525000
2000
זה מאוד, מאוד בלתי-סביר.
09:02
Except if they locked the doors
229
527000
2000
אלא אם ננעל את הדלתות
09:04
and kept us here literally forever,
230
529000
2000
ונישאר כאן לנצח,
09:06
that would happen.
231
531000
2000
אז זה יכול לקרות.
09:08
Everything that is allowed,
232
533000
2000
כל מה שאפשרי,
09:10
every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,
233
535000
3000
כל סידור שהמולקולות באולם זה יכולות להשיג,
09:13
would eventually be obtained.
234
538000
2000
יווצר בסופו של דבר.
09:15
So Boltzmann says, look, you could start with a universe
235
540000
3000
בולצמן טען שיקום יכול להתחיל
09:18
that was in thermal equilibrium.
236
543000
2000
במצב של שיווי-משקל תרמי.
09:20
He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.
237
545000
3000
הוא לא ידע אז על המפץ הגדול. הוא לא ידע על התפשטות היקום.
09:23
He thought that space and time were explained by Isaac Newton --
238
548000
3000
הוא חשב שהחלל והזמן הוסברו היטב על-ידי ניוטון --
09:26
they were absolute; they just stuck there forever.
239
551000
2000
שהם מוחלטים; שהם יישארו שם לנצח.
09:28
So his idea of a natural universe
240
553000
2000
כך שרעיונו על יקום טבעי
09:30
was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --
241
555000
3000
היה כזה שבו מולקולות אויר היו פזורות באופן אחיד בכל מקום --
09:33
the everything molecules.
242
558000
2000
המולקולות הכל-יכולות.
09:35
But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,
243
560000
3000
אבל בולצמן גם ידע שאם ממתינים מספיק זמן,
09:38
the random fluctuations of those molecules
244
563000
3000
התנודות האקראיות של מולקולות הללו
09:41
will occasionally bring them
245
566000
2000
יביאו אותן מפעם לפעם
09:43
into lower entropy configurations.
246
568000
2000
למבנים של אנטרופיה יותר נמוכה.
09:45
And then, of course, in the natural course of things,
247
570000
2000
ואז, במהלך העניינים הטבעי,
09:47
they will expand back.
248
572000
2000
הן תתפשטנה שוב.
09:49
So it's not that entropy must always increase --
249
574000
2000
זה אומר שלא תמיד האנטרופיה חייבת לעלות --
09:51
you can get fluctuations into lower entropy,
250
576000
3000
ניתן לקבל תנודות שיגרמו להיווצרות אנטרופיה יותר נמוכה,
09:54
more organized situations.
251
579000
2000
מצבים יותר מאורגנים.
09:56
Well if that's true,
252
581000
2000
אם זה נכון,
09:58
Boltzmann then goes onto invent
253
583000
2000
בולצמן ממשיך וממציא
10:00
two very modern-sounding ideas --
254
585000
2000
שני רעיונות שנשמעים מודרניים --
10:02
the multiverse and the anthropic principle.
255
587000
3000
יקומים מקבילים והעיקרון האנטרופי.
10:05
He says, the problem with thermal equilibrium
256
590000
2000
הוא טוען שהבעיה עם שיווי-משקל תרמי
10:07
is that we can't live there.
257
592000
2000
היא שאנו לא יכולים לחיות בו.
10:09
Remember, life itself depends on the arrow of time.
258
594000
3000
צריך לזכור שהחיים עצמם תלויים בחץ הזמן.
10:12
We would not be able to process information,
259
597000
2000
לא היינו מסוגלים לעבד מידע,
10:14
metabolize, walk and talk,
260
599000
2000
לבצע חילוף-חומרים, ללכת ולדבר,
10:16
if we lived in thermal equilibrium.
261
601000
2000
אם היינו חיים בשיווי-משקל תרמי.
10:18
So if you imagine a very, very big universe,
262
603000
2000
כך שאם מדמיינים יקום מאוד, מאוד גדול,
10:20
an infinitely big universe,
263
605000
2000
יקום אין-סופי,
10:22
with randomly bumping into each other particles,
264
607000
2000
שבו חלקיקים מתנגשים אקראית האחד בשני,
10:24
there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,
265
609000
3000
תהיינה לפעמים תנודות קטנות אל עבר מצבי אנטרופיה נמוכה,
10:27
and then they relax back.
266
612000
2000
ואז חזרה למצב השכיח יותר.
10:29
But there will also be large fluctuations.
267
614000
2000
אבל תהיינה גם תנודות גדולות.
10:31
Occasionally, you will make a planet
268
616000
2000
מפעם לפעם, יווצר כוכב-לכת,
10:33
or a star or a galaxy
269
618000
2000
או כוכב או גלקסיה
10:35
or a hundred billion galaxies.
270
620000
2000
או 100 מיליארד גלקסיות.
10:37
So Boltzmann says,
271
622000
2000
בולצמן טוען
10:39
we will only live in the part of the multiverse,
272
624000
3000
שאנו נחיה רק באותו חלק של יקומים מקבילים,
10:42
in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,
273
627000
3000
באותו חלק של המערך האין-סופי של חלקיקים מתנודדים,
10:45
where life is possible.
274
630000
2000
ששם החיים אפשריים.
10:47
That's the region where entropy is low.
275
632000
2000
זה האזור בו האנטרופיה נמוכה.
10:49
Maybe our universe is just one of those things
276
634000
3000
אולי היקום שלנו הוא פשוט אחד מאותם תרחישים
10:52
that happens from time to time.
277
637000
2000
שקורים מפעם לפעם.
10:54
Now your homework assignment
278
639000
2000
שיעורי-הבית שלכם
10:56
is to really think about this, to contemplate what it means.
279
641000
2000
הם לחשוב על זה, להרהר במשמעות של זה.
10:58
Carl Sagan once famously said
280
643000
2000
טיעון אחד מפורסם של קרל סייגן
11:00
that "in order to make an apple pie,
281
645000
2000
הוא שכדי להכין עוגת תפוחים,
11:02
you must first invent the universe."
282
647000
3000
חובה קודם ליצור את היקום.
11:05
But he was not right.
283
650000
2000
אבל הוא טעה.
11:07
In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,
284
652000
3000
לפי תסריט בולצמן, אם רוצים להכין עוגת תפוחים,
11:10
you just wait for the random motion of atoms
285
655000
3000
צריך רק להמתין שהתנועה האקראית של אטומים
11:13
to make you an apple pie.
286
658000
2000
תיצור את עוגת התפוחים.
11:15
That will happen much more frequently
287
660000
2000
זה יקרה לעיתים יותר קרובות
11:17
than the random motions of atoms
288
662000
2000
מאשר שהתנועה האקראית של אטומים
11:19
making you an apple orchard
289
664000
2000
תיצור מטע תפוחים
11:21
and some sugar and an oven,
290
666000
2000
וסוכר ותנור,
11:23
and then making you an apple pie.
291
668000
2000
ואז תיצור את עוגת התפוחים.
11:25
So this scenario makes predictions.
292
670000
3000
כך שתסריט זה מנבא משהו.
11:28
And the predictions are
293
673000
2000
לפי אותו תסריט,
11:30
that the fluctuations that make us are minimal.
294
675000
3000
התנודות שיוצרות אותנו הן מינימליות.
11:33
Even if you imagine that this room we are in now
295
678000
3000
גם אם מדמיינים שאולם זה שאנו נמצאים בו
11:36
exists and is real and here we are,
296
681000
2000
קיים והוא אמיתי,
11:38
and we have, not only our memories,
297
683000
2000
ויש לנו לא רק הזכרונות,
11:40
but our impression that outside there's something
298
685000
2000
אבל גם את הרושם שאכן קיים משהו בחוץ
11:42
called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,
299
687000
4000
הנקרא קלטק וארה"ב וגלקסיית שביל-החלב,
11:46
it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain
300
691000
3000
זה הרבה יותר קל להתרשמויות השונות להתקיים במוחנו
11:49
than for them actually to randomly fluctuate
301
694000
2000
מאשר שהתנודות האקראיות אכן תתגשמנה
11:51
into Caltech, the United States and the galaxy.
302
696000
3000
לצורה של קלטק, ארה"ב והגלקסיה.
11:54
The good news is that,
303
699000
2000
החדשות הטובות הן
11:56
therefore, this scenario does not work; it is not right.
304
701000
3000
שלכן תסריט זה אינו עובד; הוא לא נכון.
11:59
This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.
305
704000
3000
התסריט מנבא שאנו צריכים להיות תנודה מינימלית.
12:02
Even if you left our galaxy out,
306
707000
2000
נניח שקיבלנו את הגלקסיה שלנו,
12:04
you would not get a hundred billion other galaxies.
307
709000
2000
לא נקבל את מאה מיליארד הגלקסיות האחרות.
12:06
And Feynman also understood this.
308
711000
2000
גם פיינמן הבין זאת.
12:08
Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,
309
713000
4000
פיינמן אמר, "מההנחה שהעולם הוא תנודה,
12:12
all the predictions are that
310
717000
2000
כל התחזיות הן
12:14
if we look at a part of the world we've never seen before,
311
719000
2000
שאם נסתכל על חלק מסויים של העולם שלא ראינו קודם,
12:16
we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --
312
721000
2000
נגלה שהוא חסר סדר, ולא כמו האזור שראינו קודם --
12:18
high entropy.
313
723000
2000
שהוא בעל אנטרופיה גבוהה.
12:20
If our order were due to a fluctuation,
314
725000
2000
אם הסדר שלנו הוא בגלל תנודה,
12:22
we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.
315
727000
2000
אין לצפות לסדר בכל מקום אחר אלא רק באותו מקום שראינו.
12:24
We therefore conclude the universe is not a fluctuation."
316
729000
4000
לכן אנו מסיקים שהיקום אינו תנודה."
12:28
So that's good. The question is then what is the right answer?
317
733000
3000
טוב. השאלה עכשיו היא מהי התשובה הנכונה?
12:31
If the universe is not a fluctuation,
318
736000
2000
אם היקום אינו תנודה,
12:33
why did the early universe have a low entropy?
319
738000
3000
מדוע ליקום הקדמוני היתה אנטרופיה נמוכה?
12:36
And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
320
741000
3000
הייתי מאוד רוצה להגיד את התשובה, אבל זמני אוזל.
12:39
(Laughter)
321
744000
2000
(צחוק)
12:41
Here is the universe that we tell you about,
322
746000
2000
הנה היקום שאני מדבר עליו,
12:43
versus the universe that really exists.
323
748000
2000
כנגד היקום שקיים בפועל.
12:45
I just showed you this picture.
324
750000
2000
הראתי לכם רק את התמונה הזו.
12:47
The universe is expanding for the last 10 billion years or so.
325
752000
2000
היקום מתפשט במשך 10 מיליארד השנים האחרונות.
12:49
It's cooling off.
326
754000
2000
הוא בתהליך של התקררות.
12:51
But we now know enough about the future of the universe
327
756000
2000
אבל אנו יודעים מספיק על עתיד היקום
12:53
to say a lot more.
328
758000
2000
כך שנוכל לומר הרבה יותר.
12:55
If the dark energy remains around,
329
760000
2000
אם האנרגיה השחורה תמשיך להתקיים,
12:57
the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.
330
762000
3000
הכוכבים סביבנו יכלו את הדלק הגרעיני שלהם ויפסיקו לבעור.
13:00
They will fall into black holes.
331
765000
2000
הם יקרסו ויהפכו לחורים שחורים.
13:02
We will live in a universe
332
767000
2000
נחיה ביקום שלא יהיה בו
13:04
with nothing in it but black holes.
333
769000
2000
כלום מלבד חורים שחורים.
13:06
That universe will last 10 to the 100 years --
334
771000
4000
יקום זה יתקיים 10 בחזקת 100 שנים --
13:10
a lot longer than our little universe has lived.
335
775000
2000
הרבה יותר ממה שהיקום שלנו התקיים עד עתה.
13:12
The future is much longer than the past.
336
777000
2000
העתיד הרבה יותר ארוך מהעבר.
13:14
But even black holes don't last forever.
337
779000
2000
אבל אפילו החורים שחורים לא מתקיימים עד אין-קץ.
13:16
They will evaporate,
338
781000
2000
הם יתאדו,
13:18
and we will be left with nothing but empty space.
339
783000
2000
ונישאר עם שום דבר מלבד חלל ריק.
13:20
That empty space lasts essentially forever.
340
785000
4000
החלל הריק יתקיים לנצח.
13:24
However, you notice, since empty space gives off radiation,
341
789000
3000
עם זאת, מאחר וחלל ריק פולט קרינה,
13:27
there's actually thermal fluctuations,
342
792000
2000
למעשה יש תנודות תרמיות,
13:29
and it cycles around
343
794000
2000
והוא עובר בין
13:31
all the different possible combinations
344
796000
2000
כל הצירופים השונים האפשריים
13:33
of the degrees of freedom that exist in empty space.
345
798000
3000
של דרגות החופש אשר קיימות בחלל ריק.
13:36
So even though the universe lasts forever,
346
801000
2000
לכן למרות שהיקום מתקיים לנצח,
13:38
there's only a finite number of things
347
803000
2000
יש רק מספר סופי של דברים
13:40
that can possibly happen in the universe.
348
805000
2000
שיכולים להתרחש ביקום.
13:42
They all happen over a period of time
349
807000
2000
הם כולם קורים במשך תקופת זמן
13:44
equal to 10 to the 10 to the 120 years.
350
809000
3000
השווה ל-10 בחזקת 10 בחזקת 120 שנים.
13:47
So here's two questions for you.
351
812000
2000
אז הנה שתי שאלות בשבילכם.
13:49
Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,
352
814000
3000
1: אם היקום מתקיים 10 בחזקת 10 בחזקת 120 שנים,
13:52
why are we born
353
817000
2000
מדוע נולדנו
13:54
in the first 14 billion years of it,
354
819000
3000
ב-14 מיליארד השנים הראשונות שלו,
13:57
in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?
355
822000
3000
בדמדומים החמים והנעימים שלאחר המפץ הגדול?
14:00
Why aren't we in empty space?
356
825000
2000
מדוע לא נולדנו בחלל ריק?
14:02
You might say, "Well there's nothing there to be living,"
357
827000
2000
אתם תאמרו, "כי אין שם ממה לחיות."
14:04
but that's not right.
358
829000
2000
אבל זה לא נכון.
14:06
You could be a random fluctuation out of the nothingness.
359
831000
2000
היינו יכולים להיות תנודה אקראית מתוך האפסות.
14:08
Why aren't you?
360
833000
2000
מדוע אנחנו לא?
14:10
More homework assignment for you.
361
835000
3000
עוד משימה בשבילכם לבית.
14:13
So like I said, I don't actually know the answer.
362
838000
2000
וכפי שאמרתי, אני לא יודע את התשובה.
14:15
I'm going to give you my favorite scenario.
363
840000
2000
אספר לכם את מה שאני חושב.
14:17
Either it's just like that. There is no explanation.
364
842000
3000
או שזה ככה וזהו. אין הסבר.
14:20
This is a brute fact about the universe
365
845000
2000
שזוהי עובדת-חיים של היקום
14:22
that you should learn to accept and stop asking questions.
366
847000
3000
ושעליכם ללמוד לקבלה ולהפסיק לשאול שאלות.
14:26
Or maybe the Big Bang
367
851000
2000
או שאולי המפץ הגדול
14:28
is not the beginning of the universe.
368
853000
2000
הוא לא ההתחלה של היקום.
14:30
An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,
369
855000
3000
ביצה, ביצה שלמה, היא מערך בעל אנטרופיה נמוכה,
14:33
and yet, when we open our refrigerator,
370
858000
2000
ובכל זאת, כאשר אנו פותחים מקרר,
14:35
we do not go, "Hah, how surprising to find
371
860000
2000
אנו לא מופתעים למצוא את המערך הזה
14:37
this low entropy configuration in our refrigerator."
372
862000
2000
בעל אנטרופיה נמוכה במקרר.
14:39
That's because an egg is not a closed system;
373
864000
3000
זה בגלל שהביצה אינה מערכת סגורה;
14:42
it comes out of a chicken.
374
867000
2000
היא יוצאת מתרנגולת.
14:44
Maybe the universe comes out of a universal chicken.
375
869000
4000
אולי היקום שלנו יצא מתרנגולת אוניברסלית.
14:48
Maybe there is something that naturally,
376
873000
2000
אולי קיים משהו שבאופן טבעי,
14:50
through the growth of the laws of physics,
377
875000
3000
באמצעות התפתחות חוקי הפיזיקה,
14:53
gives rise to universe like ours
378
878000
2000
הוליד יקום כמו שלנו
14:55
in low entropy configurations.
379
880000
2000
במצב של אנטרופיה נמוכה.
14:57
If that's true, it would happen more than once;
380
882000
2000
אם זה נכון, זה יתרחש יותר מפעם אחת;
14:59
we would be part of a much bigger multiverse.
381
884000
3000
אנו עשויים להיות חלק מיקום מקבילי הרבה יותר גדול.
15:02
That's my favorite scenario.
382
887000
2000
זה התסריט החביב עליי.
15:04
So the organizers asked me to end with a bold speculation.
383
889000
3000
מארגני הכנס ביקשו ממני לסיים עם השערה נועזת.
15:07
My bold speculation
384
892000
2000
השערתי הנועזת
15:09
is that I will be absolutely vindicated by history.
385
894000
3000
היא שההיסטוריה תוכיח שצדקתי לגמרי.
15:12
And 50 years from now,
386
897000
2000
ש-50 שנה מהיום,
15:14
all of my current wild ideas will be accepted as truths
387
899000
3000
כל הרעיונות הפרועים שלי יתקבלו כאמיתות
15:17
by the scientific and external communities.
388
902000
3000
על-ידי הקהילייה המדעית ואחרים.
15:20
We will all believe that our little universe
389
905000
2000
כולנו נאמין שיקומנו הקטן
15:22
is just a small part of a much larger multiverse.
390
907000
3000
הוא רק חלק קטן מיקום מקבילי הרבה יותר גדול.
15:25
And even better, we will understand what happened at the Big Bang
391
910000
3000
ויותר מזה, נבין את מה שקרה במפץ הגדול
15:28
in terms of a theory
392
913000
2000
במונחים תאורטיים,
15:30
that we will be able to compare to observations.
393
915000
2000
ושנוכל להשוות אותם לתצפיות.
15:32
This is a prediction. I might be wrong.
394
917000
2000
זהו הניבוי. אולי אני טועה.
15:34
But we've been thinking as a human race
395
919000
2000
אבל אנו חושבים מנקודת מבט אנושית,
15:36
about what the universe was like,
396
921000
2000
על מה שהיקום היה, ומדוע הוא
15:38
why it came to be in the way it did for many, many years.
397
923000
3000
הפך להיות למה שהוא במשך שנים כה רבות.
15:41
It's exciting to think we may finally know the answer someday.
398
926000
3000
זה נותן השראה לחשוב שאולי בסוף נדע את התשובה יום אחד.
15:44
Thank you.
399
929000
2000
תודה לכם.
15:46
(Applause)
400
931000
2000
(מחיאות כפיים)
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