TEDxCaltech
Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse
Sean Carroll: Tempo distante e la possibilità di un multi-verso
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A TEDxCaltech, il cosmologo Sean Carroll critica -- in un piacevole e provocatorio excursus sulla natura del tempo e dell'universo -- una domanda all'apparenza semplice: perché esiste il tempo? Le possibili risposte delineano una visione sorprendente della natura dell'universo, e del posto che in esso occupiamo.
Sean M. Carroll - Physicist, cosmologist
A physicist, cosmologist and gifted science communicator, Sean Carroll is asking himself -- and asking us to consider -- questions that get at the fundamental nature of the universe. Full bio
A physicist, cosmologist and gifted science communicator, Sean Carroll is asking himself -- and asking us to consider -- questions that get at the fundamental nature of the universe. Full bio
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The universe
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0
2000
L'universo
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is really big.
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2000
2000
è davvero grande.
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We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.
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4000
3000
Noi viviamo in una galassia, la Via Lattea.
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There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.
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7000
3000
Esistono circa un centinaio di miliardi di stelle nella Via Lattea.
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And if you take a camera
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10000
2000
Se prendete una fotocamera,
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and you point it at a random part of the sky,
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12000
2000
la puntate verso una parte qualsiasi del cielo,
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and you just keep the shutter open,
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14000
2000
e tenete l'otturatore aperto,
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as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,
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16000
3000
avendo la fotocamera attaccata ad un telescopio Hubble Space,
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it will see something like this.
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vedrete qualcosa del genere.
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Every one of these little blobs
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3000
Ognuna di queste piccole masse
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is a galaxy roughly the size of our Milky Way --
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24000
2000
è una galassia grande quasi come la Via Lattea --
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a hundred billion stars in each of those blobs.
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26000
3000
un centinaio di miliardi di stelle in ogni massa.
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There are approximately a hundred billion galaxies
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29000
3000
Esistono circa cento miliardi di galassie
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in the observable universe.
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nello spazio conosciuto.
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100 billion is the only number you need to know.
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34000
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100 miliardi è l'unico numero che vi basta sapere.
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The age of the universe, between now and the Big Bang,
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36000
3000
L'età dell'universo, stimata tra adesso e il Big Bang,
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is a hundred billion in dog years.
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39000
2000
è di circa cento miliardi di anni canini.
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(Laughter)
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41000
2000
(Risate)
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Which tells you something about our place in the universe.
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Il che vi dice qualcosa riguardo al nostro posto nell'universo.
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One thing you can do with a picture like this is simply admire it.
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46000
2000
L'unica cosa da fare con una foto del genere è ammirarla.
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It's extremely beautiful.
20
48000
2000
E' di una bellezza straordinaria.
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I've often wondered, what is the evolutionary pressure
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50000
3000
Mi sono chiesto spesso, quale pressione evolutiva
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that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve
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53000
3000
abbia spinto i nostri antenati nelle Veldt ad adattarsi ed evolversi
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to really enjoy pictures of galaxies
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56000
2000
per godersi foto delle galassie
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when they didn't have any.
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58000
2000
che non esistevano per nulla.
01:15
But we would also like to understand it.
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60000
2000
Vorremmo capirlo anche noi.
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As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?
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62000
4000
Da cosmologo, vi chiedo, perché l'universo è così?
01:21
One big clue we have is that the universe is changing with time.
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66000
3000
Supponiamo che l'universo stia cambiando nel tempo.
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If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,
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69000
3000
Se prendessimo una di queste galassie e ne misurassimo la velocità,
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it would be moving away from you.
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72000
2000
vedremmo che si allontanere da noi.
01:29
And if you look at a galaxy even farther away,
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74000
2000
Se prendessimo una galassia anche più lontana,
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it would be moving away faster.
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76000
2000
si allontanerebbe anche più velocemente.
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So we say the universe is expanding.
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78000
2000
Per cui, diciamo che l'universo si espande.
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What that means, of course, is that, in the past,
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80000
2000
Ciò significa che, in passato,
01:37
things were closer together.
34
82000
2000
le cose erano più vicine tra loro.
01:39
In the past, the universe was more dense,
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84000
2000
In passato, l'universo era più denso,
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and it was also hotter.
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86000
2000
ed anche più caldo.
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If you squeeze things together, the temperature goes up.
37
88000
2000
Se comprimete delle cose tutte insieme, la temperatura sale.
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That kind of makes sense to us.
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90000
2000
Per noi ha un senso.
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The thing that doesn't make sense to us as much
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92000
2000
Ciò che per noi non ha poi tanto senso
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is that the universe, at early times, near the Big Bang,
40
94000
3000
è che l'universo, inzialmente, ai tempi del Big Bang,
01:52
was also very, very smooth.
41
97000
2000
era molto, molto uniforme.
01:54
You might think that that's not a surprise.
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99000
2000
Potreste pensare che non sia una novità.
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The air in this room is very smooth.
43
101000
2000
L'aria di questa stanza è uniforme.
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You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."
44
103000
3000
Potreste dire: "Forse le cose si sono appianate da sole."
02:01
But the conditions near the Big Bang are very, very different
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106000
3000
Ma le condizioni ai tempi del Big Bang erano molto, molto diverse
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than the conditions of the air in this room.
46
109000
2000
rispetto all'aria di questa stanza.
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In particular, things were a lot denser.
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111000
2000
In particolare, le cose erano molto più dense.
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The gravitational pull of things
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113000
2000
La spinta gravitazionale delle cose
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was a lot stronger near the Big Bang.
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115000
2000
era molto più forte nel Big Bang.
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What you have to think about
50
117000
2000
Dovete pensare che
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is we have a universe with a hundred billion galaxies,
51
119000
2000
il nostro universo ha un centinaio di miliardi di galassie,
02:16
a hundred billion stars each.
52
121000
2000
con 100 miliardi di stelle ciascuna.
02:18
At early times, those hundred billion galaxies
53
123000
3000
Inizialmente, quelle centinaia di miliardi di galassie
02:21
were squeezed into a region about this big --
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126000
3000
erano compresse in un'area grande così --
02:24
literally -- at early times.
55
129000
2000
davvero, all'inizio.
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And you have to imagine doing that squeezing
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131000
2000
Immaginate che quella compressione
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without any imperfections,
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133000
2000
non aveva alcuna imperfezione,
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without any little spots
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135000
2000
nessun piccolo bozzo
02:32
where there were a few more atoms than somewhere else.
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137000
2000
dove ci fossero più atomi rispetto a qualche altra parte.
02:34
Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull
60
139000
3000
Se fosse accaduto, sarebbero collassati per effetto della spinta gravitazionale
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into a huge black hole.
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142000
2000
in un enorme buco nero.
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Keeping the universe very, very smooth at early times
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144000
3000
Mantenere l'universo molto, molto uniforme all'inizio
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is not easy; it's a delicate arrangement.
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147000
2000
non era facile, richiedeva un'accurata disposizione.
02:44
It's a clue
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149000
2000
E' un indizio del fatto
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that the early universe is not chosen randomly.
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151000
2000
che l'universo, allo stadio iniziale, non era risultato a caso.
02:48
There is something that made it that way.
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153000
2000
Qualcosa lo ha modellato in quel preciso modo.
02:50
We would like to know what.
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155000
2000
Vorremmo sapere cosa sia stato.
02:52
So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,
68
157000
3000
Siamo riusciti, in parte, a capirlo grazie a Ludwig Boltzmann,
02:55
an Austrian physicist in the 19th century.
69
160000
3000
un fisico austriaco del 19° secolo.
02:58
And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.
70
163000
3000
Il contributo di Boltzmann consiste nell'averci aiutato a capire l'entropia.
03:01
You've heard of entropy.
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166000
2000
Avrete sentito parlare di entropia.
03:03
It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.
72
168000
3000
E' il caos, il disordine, la caoticità di un sistema.
03:06
Boltzmann gave us a formula --
73
171000
2000
Boltzmann ci ha lasciato una formula --
03:08
engraved on his tombstone now --
74
173000
2000
scolpita anche sulla sua lapide --
03:10
that really quantifies what entropy is.
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175000
2000
che quantifica l'entropia.
03:12
And it's basically just saying
76
177000
2000
In pratica, ci dice che
03:14
that entropy is the number of ways
77
179000
2000
l'entropia è il numero di modi in cui
03:16
we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,
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181000
3000
possiamo arrangiare gli elementi di un sistema affiché non si notino,
03:19
so that macroscopically it looks the same.
79
184000
2000
e che macroscopicamente sembri tutto uguale.
03:21
If you have the air in this room,
80
186000
2000
Pur avendo l'aria in questa stanza,
03:23
you don't notice each individual atom.
81
188000
3000
non notate ogni singolo atomo.
03:26
A low entropy configuration
82
191000
2000
Una bassa configurazione entropica
03:28
is one in which there's only a few arrangements that look that way.
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193000
2000
è data da pochi aggiustamenti fatti in quella direzione.
03:30
A high entropy arrangement
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195000
2000
Una configurazione entropica elevata
03:32
is one that there are many arrangements that look that way.
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197000
2000
si ha quando ci sono molti aggiustamenti.
03:34
This is a crucially important insight
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199000
2000
Questa teoria è assolutamente cruciale,
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because it helps us explain
87
201000
2000
perché ci aiuta a spiegare
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the second law of thermodynamics --
88
203000
2000
la seconda legge della Termodinamica --
03:40
the law that says that entropy increases in the universe,
89
205000
3000
la legge secondo cui l'entropia aumenta nell'universo,
03:43
or in some isolated bit of the universe.
90
208000
2000
o in punti isolati dell'universo.
03:45
The reason why entropy increases
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210000
2000
La ragione per cui l'entropia aumenta
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is simply because there are many more ways
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212000
3000
è perché ci sono molti più modi
03:50
to be high entropy than to be low entropy.
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215000
2000
di avere un'entropia elevata piuttosto che bassa.
03:52
That's a wonderful insight,
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217000
2000
E' un'intuizione meravigliosa,
03:54
but it leaves something out.
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219000
2000
ma lascia qualcosa d'irrisolto.
03:56
This insight that entropy increases, by the way,
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221000
2000
L'ipotesi che l'entropia cresca, ad ogni modo,
03:58
is what's behind what we call the arrow of time,
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223000
3000
sarebbe la causa di ciò che chiamiamo "linea del tempo",
04:01
the difference between the past and the future.
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226000
2000
la differenza tra passato e futuro.
04:03
Every difference that there is
99
228000
2000
Ogni differenza esistente
04:05
between the past and the future
100
230000
2000
tra passato e futuro
04:07
is because entropy is increasing --
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232000
2000
è dovuta all'aumento dell'entropia --
04:09
the fact that you can remember the past, but not the future.
102
234000
3000
il fatto che si possa ricordare il passato, ma non il futuro.
04:12
The fact that you are born, and then you live, and then you die,
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237000
3000
Il fatto che si nasca, si viva, e che si muoia,
04:15
always in that order,
104
240000
2000
sempre in quell'ordine,
04:17
that's because entropy is increasing.
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242000
2000
è perché l'entropia aumenta.
04:19
Boltzmann explained that if you start with low entropy,
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244000
2000
Boltzmann ha spiegato che se si parte da bassa entropia,
04:21
it's very natural for it to increase
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246000
2000
è normale che aumenti,
04:23
because there's more ways to be high entropy.
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248000
3000
perché ci sono molti modi di avere entropia elevata.
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What he didn't explain
109
251000
2000
Ma non ha spiegato
04:28
was why the entropy was ever low in the first place.
110
253000
3000
perché l'entropia era al minimo all'inizio.
04:31
The fact that the entropy of the universe was low
111
256000
2000
Il fatto che l'entropia dell'universo fosse bassa
04:33
was a reflection of the fact
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258000
2000
era dovuta al fatto che
04:35
that the early universe was very, very smooth.
113
260000
2000
inizialmente l'universo era molto, molto omogeneo.
04:37
We'd like to understand that.
114
262000
2000
Vorremmo capirlo.
04:39
That's our job as cosmologists.
115
264000
2000
E' il lavoro di noi cosmologi.
04:41
Unfortunately, it's actually not a problem
116
266000
2000
Sfortunatamente, non è proprio un problema
04:43
that we've been giving enough attention to.
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268000
2000
a cui si dà molta rilevanza.
04:45
It's not one of the first things people would say,
118
270000
2000
Non è una delle prime cose di cui la gente parlerebbe,
04:47
if you asked a modern cosmologist,
119
272000
2000
se si chiedesse ad un moderno cosmologo:
04:49
"What are the problems we're trying to address?"
120
274000
2000
"Quali sono i problemi su cui vi state concentrando?"
04:51
One of the people who did understand that this was a problem
121
276000
2000
Una persona che ha capito che questo era un problema
04:53
was Richard Feynman.
122
278000
2000
è stato Richard Feynman.
04:55
50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.
123
280000
2000
50 anni fa, ha tenuto diverse lezioni.
04:57
He gave the popular lectures
124
282000
2000
Ha tenuto lezioni di grande successo
04:59
that became "The Character of Physical Law."
125
284000
2000
che sono diventate "Il Carattere della Legge Fisica."
05:01
He gave lectures to Caltech undergrads
126
286000
2000
Ha tenuto lezioni per le matricole della Caltech
05:03
that became "The Feynman Lectures on Physics."
127
288000
2000
che sono diventate "Le lezioni di Fisica di Feynman."
05:05
He gave lectures to Caltech graduate students
128
290000
2000
Ha tenuto lezioni per i laureati della Caltech
05:07
that became "The Feynman Lectures on Gravitation."
129
292000
2000
che sono diventate "Le lezioni di Feynman sulla gravità."
05:09
In every one of these books, every one of these sets of lectures,
130
294000
3000
In ognuno di questi libri, in ognuna di queste lezioni,
05:12
he emphasized this puzzle:
131
297000
2000
ha enfatizzato questo quesito:
05:14
Why did the early universe have such a small entropy?
132
299000
3000
Perché l'universo iniziale aveva un'entropia così bassa?
05:17
So he says -- I'm not going to do the accent --
133
302000
2000
E lui dice -- non proverò a copiargli l'accento --
05:19
he says, "For some reason, the universe, at one time,
134
304000
3000
dice: "Per qualche ragione, l'universo, un tempo,
05:22
had a very low entropy for its energy content,
135
307000
3000
ha avuto bassa entropia per il proprio contenuto energetico,
05:25
and since then the entropy has increased.
136
310000
2000
e da allora l'entropia è aumentata.
05:27
The arrow of time cannot be completely understood
137
312000
3000
La linea del tempo non può essere compresa del tutto
05:30
until the mystery of the beginnings of the history of the universe
138
315000
3000
fino a che il mistero degli esordi della storia dell'universo
05:33
are reduced still further
139
318000
2000
non passerà
05:35
from speculation to understanding."
140
320000
2000
da supposizione a comprensione."
05:37
So that's our job.
141
322000
2000
Quello è il nostro lavoro.
05:39
We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,
142
324000
2000
Vogliamo sapere -- questo era 50 anni fa. "Sicuramente", penserete,
05:41
"we've figured it out by now."
143
326000
2000
"l'avranno scoperto ormai."
05:43
It's not true that we've figured it out by now.
144
328000
2000
Non è vero che l'abbiamo già scoperto.
05:45
The reason the problem has gotten worse,
145
330000
2000
Il motivo per cui il problema è peggiorato,
05:47
rather than better,
146
332000
2000
anzichè migliorato,
05:49
is because in 1998
147
334000
2000
è perché nel 1998
05:51
we learned something crucial about the universe that we didn't know before.
148
336000
3000
abbiamo imparato qualcosa di cruciale sull'universo che prima non sapevamo.
05:54
We learned that it's accelerating.
149
339000
2000
Abbiamo scoperto che sta accelerando.
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The universe is not only expanding.
150
341000
2000
L'universo non si sta solo espandendo.
05:58
If you look at the galaxy, it's moving away.
151
343000
2000
Se date un'occhiata alla galassia, se ne sta andando.
06:00
If you come back a billion years later and look at it again,
152
345000
2000
Se tornaste un miliardo di anni dopo e deste un'altra occhiata,
06:02
it will be moving away faster.
153
347000
3000
si allontanerebbe ancora più velocemente.
06:05
Individual galaxies are speeding away from us faster and faster
154
350000
3000
Singole galassie si stanno allontanando da noi sempre più velocemente.
06:08
so we say the universe is accelerating.
155
353000
2000
Per cui l'universo sta accelerando.
06:10
Unlike the low entropy of the early universe,
156
355000
2000
Diversamente dalla bassa entropia dell'universo iniziale,
06:12
even though we don't know the answer for this,
157
357000
2000
anche se non abbiamo una risposta a ciò,
06:14
we at least have a good theory that can explain it,
158
359000
2000
abbiamo una buona teoria che potrebbe spiegarla,
06:16
if that theory is right,
159
361000
2000
se quella teoria è giusta,
06:18
and that's the theory of dark energy.
160
363000
2000
ed è la teoria dell'energia oscura.
06:20
It's just the idea that empty space itself has energy.
161
365000
3000
E' l'idea secondo cui lo spazio stesso possiede energia.
06:23
In every little cubic centimeter of space,
162
368000
3000
In ogni minimo centimetro cubo di spazio,
06:26
whether or not there's stuff,
163
371000
2000
che sia o meno occupato,
06:28
whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,
164
373000
2000
che ci siano o meno particelle, materia, radiazioni o che altro,
06:30
there's still energy, even in the space itself.
165
375000
3000
c'è ancora energia, anche nello spazio stesso.
06:33
And this energy, according to Einstein,
166
378000
2000
E questa energia, secondo Einstein,
06:35
exerts a push on the universe.
167
380000
3000
esercita una pressione sull'universo.
06:38
It is a perpetual impulse
168
383000
2000
E' un impulso perpetuo
06:40
that pushes galaxies apart from each other.
169
385000
2000
che spinge le galassie lontane l'una dall'altra.
06:42
Because dark energy, unlike matter or radiation,
170
387000
3000
Poichè l'energia oscura, diversamente da materia e radiazioni,
06:45
does not dilute away as the universe expands.
171
390000
3000
non si dissolve all'espandersi dell'universo.
06:48
The amount of energy in each cubic centimeter
172
393000
2000
La quantità d'energia in ogni centimetro cubo
06:50
remains the same,
173
395000
2000
resta la stessa,
06:52
even as the universe gets bigger and bigger.
174
397000
2000
anche se l'universo diventa sempre più grande.
06:54
This has crucial implications
175
399000
3000
Ciò ha ripercussioni cruciali
06:57
for what the universe is going to do in the future.
176
402000
3000
su ciò che l'universo farà in futuro.
07:00
For one thing, the universe will expand forever.
177
405000
2000
Certo è, che l'universo si espanderà per sempre.
07:02
Back when I was your age,
178
407000
2000
Quando avevo la vostra età,
07:04
we didn't know what the universe was going to do.
179
409000
2000
non si sapeva che cosa avrebbe fatto l'universo.
07:06
Some people thought that the universe would recollapse in the future.
180
411000
3000
Alcuni pensavano che l'universo sarebbe collassato di nuovo in futuro.
07:09
Einstein was fond of this idea.
181
414000
2000
Einstein era legato a quest'idea.
07:11
But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,
182
416000
3000
Ma se c'è energia oscura, e l'energia oscura non sparisce,
07:14
the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.
183
419000
3000
l'universo continuerà ad espandersi all'infinito.
07:17
14 billion years in the past,
184
422000
2000
14 miliardi di anni fa,
07:19
100 billion dog years,
185
424000
2000
100 miliardi in anni canini,
07:21
but an infinite number of years into the future.
186
426000
3000
ma un numero infinito di anni nel futuro.
07:24
Meanwhile, for all intents and purposes,
187
429000
3000
Nel frattempo, per tutte le intenzioni e gli scopi,
07:27
space looks finite to us.
188
432000
2000
lo spazio ci sembra finito.
07:29
Space may be finite or infinite,
189
434000
2000
Lo spazio potrebbe essere finito o infinito,
07:31
but because the universe is accelerating,
190
436000
2000
ma siccome l'universo sta accelerando,
07:33
there are parts of it we cannot see
191
438000
2000
ci sono alcune sue parti che non possiamo,
07:35
and never will see.
192
440000
2000
e mai potremo, vedere.
07:37
There's a finite region of space that we have access to,
193
442000
2000
Esiste una porzione finita di spazio a cui abbiamo accesso,
07:39
surrounded by a horizon.
194
444000
2000
circondata da un orizzonte.
07:41
So even though time goes on forever,
195
446000
2000
Così anche se il tempo continua per sempre,
07:43
space is limited to us.
196
448000
2000
lo spazio per noi è limitato.
07:45
Finally, empty space has a temperature.
197
450000
3000
Infine, lo spazio vuoto ha una certa temperatura.
07:48
In the 1970s, Stephen Hawking told us
198
453000
2000
Negli anni '70, Stephen Hawking ci ha detto
07:50
that a black hole, even though you think it's black,
199
455000
2000
che un buco nero, anche se immaginate sia nero,
07:52
it actually emits radiation
200
457000
2000
in realtà emette radiazioni,
07:54
when you take into account quantum mechanics.
201
459000
2000
se si tiene conto della meccanica quantistica.
07:56
The curvature of space-time around the black hole
202
461000
3000
La curvatura dello spazio-tempo attorno al buco nero
07:59
brings to life the quantum mechanical fluctuation,
203
464000
3000
dà vita a una fluttuazione meccanica dei quanti,
08:02
and the black hole radiates.
204
467000
2000
e il buco nero emana radiazioni.
08:04
A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons
205
469000
3000
Un calcolo molto simile fatto da Hawking e Gary Gibbons
08:07
showed that if you have dark energy in empty space,
206
472000
3000
ha mostrato che, se c'è energia oscura in uno spazio vuoto,
08:10
then the whole universe radiates.
207
475000
3000
allora l'intero universo emana radiazioni.
08:13
The energy of empty space
208
478000
2000
L'energia dello spazio vuoto
08:15
brings to life quantum fluctuations.
209
480000
2000
da' vita a fluttuazioni dei quanti.
08:17
And so even though the universe will last forever,
210
482000
2000
E anche se l'universo durerà per sempre,
08:19
and ordinary matter and radiation will dilute away,
211
484000
3000
mentre la materia comune e le radiazioni si dissolveranno,
08:22
there will always be some radiation,
212
487000
2000
ci sarà sempre qualche radiazione,
08:24
some thermal fluctuations,
213
489000
2000
qualche fluttuazione termale,
08:26
even in empty space.
214
491000
2000
anche in uno spazio vuoto.
08:28
So what this means
215
493000
2000
Ciò significa che
08:30
is that the universe is like a box of gas
216
495000
2000
l'universo è come una bombola di gas
08:32
that lasts forever.
217
497000
2000
che dura per sempre.
08:34
Well what is the implication of that?
218
499000
2000
Cosa implica ciò?
08:36
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.
219
501000
3000
Ciò che implica è stato studiato da Boltzman nel 19° secolo.
08:39
He said, well, entropy increases
220
504000
3000
Egli disse che l'entropia aumenta
08:42
because there are many, many more ways
221
507000
2000
perché ci sono molti, molti più modi
08:44
for the universe to be high entropy, rather than low entropy.
222
509000
3000
per l'universo di avere un'entropia alta, piuttosto che bassa.
08:47
But that's a probabilistic statement.
223
512000
3000
Ma è un'affermazione probabilistica.
08:50
It will probably increase,
224
515000
2000
Probabilmente aumenterà,
08:52
and the probability is enormously huge.
225
517000
2000
e la probabilità è molto elevata.
08:54
It's not something you have to worry about --
226
519000
2000
Non è qualcosa di cui preoccuparsi --
08:56
the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.
227
521000
4000
l'aria di questa stanza che si concentra tutta da una parte e ci fa soffocare.
09:00
It's very, very unlikely.
228
525000
2000
E' molto, molto improbabile.
09:02
Except if they locked the doors
229
527000
2000
A meno che non bloccassero le porte
09:04
and kept us here literally forever,
230
529000
2000
e ci chiudessero qui per sempre,
09:06
that would happen.
231
531000
2000
allora succederebbe.
09:08
Everything that is allowed,
232
533000
2000
Ogni cosa permessa,
09:10
every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,
233
535000
3000
ogni configurazione che possa essere ottenuta dalle molecole in questa stanza,
09:13
would eventually be obtained.
234
538000
2000
verrebbe ottenuta alla fine.
09:15
So Boltzmann says, look, you could start with a universe
235
540000
3000
Boltzmann dice, potreste iniziare con un universo
09:18
that was in thermal equilibrium.
236
543000
2000
che aveva un equilibrio termale.
09:20
He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.
237
545000
3000
Non sapeva del Big Bang. Non sapeva dell'espansione dell'universo.
09:23
He thought that space and time were explained by Isaac Newton --
238
548000
3000
Pensava che spazio e tempo fossero stati spiegati da Isaac Newton --
09:26
they were absolute; they just stuck there forever.
239
551000
2000
erano assoluti; erano fermi lì per sempre.
09:28
So his idea of a natural universe
240
553000
2000
La sua idea di un universo naturale
09:30
was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --
241
555000
3000
prevedeva molecole d'aria che si diffondevano ovunque uniformemente --
09:33
the everything molecules.
242
558000
2000
le molecole di tutto.
09:35
But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,
243
560000
3000
Ma se siete Boltzmann, se aspettate abbastanza,
09:38
the random fluctuations of those molecules
244
563000
3000
le casuali fluttuazioni di queste molecole
09:41
will occasionally bring them
245
566000
2000
le porteranno a volte
09:43
into lower entropy configurations.
246
568000
2000
verso configurazioni entropiche più basse.
09:45
And then, of course, in the natural course of things,
247
570000
2000
E, ovviamente, nel corso naturale delle cose,
09:47
they will expand back.
248
572000
2000
si espanderanno di nuovo.
09:49
So it's not that entropy must always increase --
249
574000
2000
Non è che l'entropia debba aumentare sempre --
09:51
you can get fluctuations into lower entropy,
250
576000
3000
potete avere fluttuazioni verso entropia minore,
09:54
more organized situations.
251
579000
2000
situazioni più organizzate.
09:56
Well if that's true,
252
581000
2000
Se fosse vero,
09:58
Boltzmann then goes onto invent
253
583000
2000
Boltzmann ha partorito
10:00
two very modern-sounding ideas --
254
585000
2000
due idee che sembrano molto moderne --
10:02
the multiverse and the anthropic principle.
255
587000
3000
il multiverso e il principio antropico.
10:05
He says, the problem with thermal equilibrium
256
590000
2000
Secondo lui, il problema dell'equilibrio termale
10:07
is that we can't live there.
257
592000
2000
è che non possiamo viverci.
10:09
Remember, life itself depends on the arrow of time.
258
594000
3000
Ricordate, la vita stessa dipende dalla linea del tempo.
10:12
We would not be able to process information,
259
597000
2000
Non saremmo in grado di rielaborare informazioni,
10:14
metabolize, walk and talk,
260
599000
2000
metabolizzare, camminare e parlare,
10:16
if we lived in thermal equilibrium.
261
601000
2000
se vivessimo nell'equilibrio termale.
10:18
So if you imagine a very, very big universe,
262
603000
2000
Se immaginate un universo molto, molto grande,
10:20
an infinitely big universe,
263
605000
2000
un universo infinitamente grande,
10:22
with randomly bumping into each other particles,
264
607000
2000
con particelle che si scontrano casualmente tra loro,
10:24
there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,
265
609000
3000
avverrebbero occasionali fluttuazioni negli stati di minore entropia,
10:27
and then they relax back.
266
612000
2000
e poi tornerebbero come prima.
10:29
But there will also be large fluctuations.
267
614000
2000
Ma ci sarebbero anche fluttuazioni vistose.
10:31
Occasionally, you will make a planet
268
616000
2000
A volte, si creerebbe un pianeta
10:33
or a star or a galaxy
269
618000
2000
o una stella o una galassia
10:35
or a hundred billion galaxies.
270
620000
2000
o 100 miliardi di galassie.
10:37
So Boltzmann says,
271
622000
2000
Boltzmann afferma che
10:39
we will only live in the part of the multiverse,
272
624000
3000
vivremo solo nella parte del multi-verso,
10:42
in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,
273
627000
3000
nella parte infinitamente grande di particelle fluttuanti,
10:45
where life is possible.
274
630000
2000
dove la vita è possibile.
10:47
That's the region where entropy is low.
275
632000
2000
E' la sezione dove c'è minore entropia.
10:49
Maybe our universe is just one of those things
276
634000
3000
Forse il nostro universo è solo una di quelle cose
10:52
that happens from time to time.
277
637000
2000
che avviene di tanto in tanto.
10:54
Now your homework assignment
278
639000
2000
Il vostro compito
10:56
is to really think about this, to contemplate what it means.
279
641000
2000
è di rifletterci sul serio, di capire che cosa significa.
10:58
Carl Sagan once famously said
280
643000
2000
Carl Sagan disse una volta
11:00
that "in order to make an apple pie,
281
645000
2000
che "per fare una torta di mele,
11:02
you must first invent the universe."
282
647000
3000
devi prima aver inventato l'universo."
11:05
But he was not right.
283
650000
2000
Ma aveva torto.
11:07
In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,
284
652000
3000
Secondo quanto proposto da Boltzmann, se vuoi fare una torta di mele,
11:10
you just wait for the random motion of atoms
285
655000
3000
aspetti che un casuale movimento di atomi
11:13
to make you an apple pie.
286
658000
2000
ti prepari una torta.
11:15
That will happen much more frequently
287
660000
2000
Ciò succederebbe molto più spesso
11:17
than the random motions of atoms
288
662000
2000
rispetto ad un movimento casuali di atomi
11:19
making you an apple orchard
289
664000
2000
che ti crea un frutteto di mele
11:21
and some sugar and an oven,
290
666000
2000
un po' di zucchero e un forno,
11:23
and then making you an apple pie.
291
668000
2000
e infine ti cucina la torta.
11:25
So this scenario makes predictions.
292
670000
3000
Questa prospettiva fa delle previsioni.
11:28
And the predictions are
293
673000
2000
E le previsioni sono
11:30
that the fluctuations that make us are minimal.
294
675000
3000
che le fluttuazioni che ci determinano sono minime.
11:33
Even if you imagine that this room we are in now
295
678000
3000
Anche se credete che la stanza in cui siamo adesso
11:36
exists and is real and here we are,
296
681000
2000
esista e sia vera e che noi siamo qui,
11:38
and we have, not only our memories,
297
683000
2000
e abbiamo non solo ricordi,
11:40
but our impression that outside there's something
298
685000
2000
ma anche l'impressione che all'esterno ci sia qualcosa
11:42
called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,
299
687000
4000
chiamato Caltech e Stati Uniti e Via Lattea,
11:46
it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain
300
691000
3000
è molto più facile che queste impressioni fluttuino casualmente nel vostro cervello
11:49
than for them actually to randomly fluctuate
301
694000
2000
piuttosto che fluttuare a caso
11:51
into Caltech, the United States and the galaxy.
302
696000
3000
alla Caltech, negli Stati Uniti e nella galassia.
11:54
The good news is that,
303
699000
2000
La buona notizia è che
11:56
therefore, this scenario does not work; it is not right.
304
701000
3000
quindi questa prospettiva non funziona; non è esatta.
11:59
This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.
305
704000
3000
Secondo questa previsione noi dovremmo essere una fluttuazione minima.
12:02
Even if you left our galaxy out,
306
707000
2000
Anche se si lascia da parte la nostra galassia,
12:04
you would not get a hundred billion other galaxies.
307
709000
2000
non si avrebbero 100 miliardi di altre galassie.
12:06
And Feynman also understood this.
308
711000
2000
Anche Feynman l'ha capito.
12:08
Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,
309
713000
4000
Feynman dice: "Partendo dall'ipotesi che il mondo sia una fluttuazione,
12:12
all the predictions are that
310
717000
2000
tutte le previsioni sono che,
12:14
if we look at a part of the world we've never seen before,
311
719000
2000
se guardiamo una parte del mondo che non abbiamo visto prima,
12:16
we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --
312
721000
2000
vedremo che è caotica, non come la parte che avevamo guardato prima --
12:18
high entropy.
313
723000
2000
entropia elevata.
12:20
If our order were due to a fluctuation,
314
725000
2000
Se il nostro ordine fosse dovuto ad una fluttuazione,
12:22
we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.
315
727000
2000
non ci dovremmo aspettare ordine ovunque ma solo dove l'abbiamo notato.
12:24
We therefore conclude the universe is not a fluctuation."
316
729000
4000
Quindi, concludiamo che l'universo non è una fluttuazione."
12:28
So that's good. The question is then what is the right answer?
317
733000
3000
Questo è un bene. Ma la domanda è: qual è la risposta giusta?
12:31
If the universe is not a fluctuation,
318
736000
2000
Se l'universo non è una fluttuazione,
12:33
why did the early universe have a low entropy?
319
738000
3000
perché l'universo al suo stadio iniziale aveva bassa entropia?
12:36
And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
320
741000
3000
Mi piacerebbe darvi la risposta, ma sto finendo il tempo.
12:39
(Laughter)
321
744000
2000
(Risate)
12:41
Here is the universe that we tell you about,
322
746000
2000
Questo è l'universo come vi viene presentato,
12:43
versus the universe that really exists.
323
748000
2000
mentre questo è quello realmente esistente.
12:45
I just showed you this picture.
324
750000
2000
Vi ho appena mostrato questa foto.
12:47
The universe is expanding for the last 10 billion years or so.
325
752000
2000
L'universo si sta espandendo dagli ultimi 10 miliardi di anni.
12:49
It's cooling off.
326
754000
2000
Si sta raffreddando.
12:51
But we now know enough about the future of the universe
327
756000
2000
Ma ne sappiamo abbastanza sul futuro dell'universo
12:53
to say a lot more.
328
758000
2000
per dirne molto di più.
12:55
If the dark energy remains around,
329
760000
2000
Se rimane energia oscura,
12:57
the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.
330
762000
3000
le stelle consumeranno il loro combustibile nucleare, smetteranno di bruciare.
13:00
They will fall into black holes.
331
765000
2000
Finiranno in buchi neri.
13:02
We will live in a universe
332
767000
2000
Vivremo in un universo
13:04
with nothing in it but black holes.
333
769000
2000
vuoto, fatto solo di buchi neri.
13:06
That universe will last 10 to the 100 years --
334
771000
4000
Quell'universo durerà 10 anni elevati alla 100 --
13:10
a lot longer than our little universe has lived.
335
775000
2000
un po' più a lungo di quanto il nostro piccolo universo abbia vissuto.
13:12
The future is much longer than the past.
336
777000
2000
Il futuro è molto più lungo del passato.
13:14
But even black holes don't last forever.
337
779000
2000
Ma anche i buchi neri non durano per sempre.
13:16
They will evaporate,
338
781000
2000
Evaporano,
13:18
and we will be left with nothing but empty space.
339
783000
2000
e non rimarrà nulla, se non spazio vuoto.
13:20
That empty space lasts essentially forever.
340
785000
4000
Quello spazio vuoto dura praticamente per sempre.
13:24
However, you notice, since empty space gives off radiation,
341
789000
3000
Comunque, ricordate che lo spazio vuoto emana radiazioni,
13:27
there's actually thermal fluctuations,
342
792000
2000
ci sono fluttuazioni termali,
13:29
and it cycles around
343
794000
2000
che si muovono attorno
13:31
all the different possible combinations
344
796000
2000
a tutte le diverse combinazioni
13:33
of the degrees of freedom that exist in empty space.
345
798000
3000
dei gradi di libertà esistenti nello spazio vuoto.
13:36
So even though the universe lasts forever,
346
801000
2000
Anche se l'universo dura per sempre,
13:38
there's only a finite number of things
347
803000
2000
esiste solo un numero finito di cose
13:40
that can possibly happen in the universe.
348
805000
2000
che possono accadere nell'universo.
13:42
They all happen over a period of time
349
807000
2000
Accadono in un certo periodo di tempo
13:44
equal to 10 to the 10 to the 120 years.
350
809000
3000
uguale a 10 anni elevati alla 10 elevati alla 120.
13:47
So here's two questions for you.
351
812000
2000
Ecco due domande per voi.
13:49
Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,
352
814000
3000
Prima: se l'universo esiste da 10 anni alla 10 alla 120,
13:52
why are we born
353
817000
2000
perché siamo nati
13:54
in the first 14 billion years of it,
354
819000
3000
nei suoi primi 14 miliardi di anni,
13:57
in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?
355
822000
3000
nel caldo, confortevole ultimo bagliore del Big Bang?
14:00
Why aren't we in empty space?
356
825000
2000
Perché non siamo nello spazio vuoto?
14:02
You might say, "Well there's nothing there to be living,"
357
827000
2000
Potreste dire: "Non ci sarebbe nulla per vivere lì,"
14:04
but that's not right.
358
829000
2000
ma avreste torto.
14:06
You could be a random fluctuation out of the nothingness.
359
831000
2000
Potreste essere una fluttuazione casuale fuoriuscita dal nulla.
14:08
Why aren't you?
360
833000
2000
Perché non lo siete?
14:10
More homework assignment for you.
361
835000
3000
Un'altra domanda per voi.
14:13
So like I said, I don't actually know the answer.
362
838000
2000
Come ho detto, non conosco la risposta esatta.
14:15
I'm going to give you my favorite scenario.
363
840000
2000
Vi do la mia previsione preferita.
14:17
Either it's just like that. There is no explanation.
364
842000
3000
E' in quel modo, e basta. Non c'è una spiegazione.
14:20
This is a brute fact about the universe
365
845000
2000
Quando si ha a che fare con l'universo,
14:22
that you should learn to accept and stop asking questions.
366
847000
3000
bisogna accettare i fatti e smetterla di fare domande.
14:26
Or maybe the Big Bang
367
851000
2000
O, forse, il Big Bang
14:28
is not the beginning of the universe.
368
853000
2000
non è stato l'inizio dell'Universo.
14:30
An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,
369
855000
3000
Un uovo, un uovo sano, ha una bassa configurazione entropica,
14:33
and yet, when we open our refrigerator,
370
858000
2000
eppure, quando apriamo il frigorifero,
14:35
we do not go, "Hah, how surprising to find
371
860000
2000
non diciamo: "Ah, che sorpresa trovare
14:37
this low entropy configuration in our refrigerator."
372
862000
2000
questa bassa configurazione entropica nel mio frigo."
14:39
That's because an egg is not a closed system;
373
864000
3000
Perché l'uovo non è un sistema chiuso;
14:42
it comes out of a chicken.
374
867000
2000
è fatto dalla gallina.
14:44
Maybe the universe comes out of a universal chicken.
375
869000
4000
Forse l'universo viene da una gallina universale.
14:48
Maybe there is something that naturally,
376
873000
2000
Forse esiste qualcosa che, in modo naturale,
14:50
through the growth of the laws of physics,
377
875000
3000
con la comparsa delle leggi della fisica,
14:53
gives rise to universe like ours
378
878000
2000
crea universi come il nostro
14:55
in low entropy configurations.
379
880000
2000
con basse configurazioni entropiche.
14:57
If that's true, it would happen more than once;
380
882000
2000
Se fosse vero, sarebbe accaduto più di una volta;
14:59
we would be part of a much bigger multiverse.
381
884000
3000
saremmo parte di un ben più grande multi-verso.
15:02
That's my favorite scenario.
382
887000
2000
E' la mia supposizione preferita.
15:04
So the organizers asked me to end with a bold speculation.
383
889000
3000
Gli organizzatori mi hanno chiesto di concludere con un pensiero profondo.
15:07
My bold speculation
384
892000
2000
Il mio pensiero profondo
15:09
is that I will be absolutely vindicated by history.
385
894000
3000
è che la storia mi darà ragione.
15:12
And 50 years from now,
386
897000
2000
E tra 50 anni,
15:14
all of my current wild ideas will be accepted as truths
387
899000
3000
tutte le mie attuali idee strampalate verranno considerate verità
15:17
by the scientific and external communities.
388
902000
3000
da comunità scientifiche ed esterne.
15:20
We will all believe that our little universe
389
905000
2000
Crederemo che il nostro piccolo universo
15:22
is just a small part of a much larger multiverse.
390
907000
3000
è solo una piccola parte di un ben più grande multi-verso.
15:25
And even better, we will understand what happened at the Big Bang
391
910000
3000
Ancora meglio, capiremo cosa è avvenuto con il Big Ben
15:28
in terms of a theory
392
913000
2000
in termini di una teoria
15:30
that we will be able to compare to observations.
393
915000
2000
che saremo in grado di mettere a confronto con osservazioni.
15:32
This is a prediction. I might be wrong.
394
917000
2000
E' una previsione. Potrei aver torto.
15:34
But we've been thinking as a human race
395
919000
2000
Ma, come razza umana, pensiamo
15:36
about what the universe was like,
396
921000
2000
a come fosse l'universo,
15:38
why it came to be in the way it did for many, many years.
397
923000
3000
e perché per molti, molti anni è rimasto in quel modo.
15:41
It's exciting to think we may finally know the answer someday.
398
926000
3000
E' emozionante sapere che potremmo scoprire la risposta un giorno o l'altro.
15:44
Thank you.
399
929000
2000
Grazie.
15:46
(Applause)
400
931000
2000
(Applausi)
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