TEDxCaltech
Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse
Sean Carroll: Verre tijd en de aanwijzing van een multiversum
Filmed:
Readability: 4.2
1,776,253 views
Op TEDxCaltech pakt kosmoloog Sean Carroll - in een onderhoudende en tot nadenken stemmende tocht door de aard van de tijd en het universum - een bedrieglijk eenvoudige vraag aan: "Waarom bestaat er zoiets als tijd?" De mogelijke antwoorden wijzen op een verrassende kijk op de aard van het universum en onze plaats daarin.
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
Het heelal
00:17
is really big.
1
2000
2000
is echt groot.
00:19
We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.
2
4000
3000
We leven in een sterrenstelsel, de melkweg.
00:22
There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.
3
7000
3000
Er zijn ongeveer honderd miljard sterren in de melkweg.
00:25
And if you take a camera
4
10000
2000
Als je een camera neemt
00:27
and you point it at a random part of the sky,
5
12000
2000
en je richt die op een willekeurig deel van de hemel
00:29
and you just keep the shutter open,
6
14000
2000
en je laat de sluiter openstaan -
00:31
as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,
7
16000
3000
tenminste als je camera aan de Hubble Space Telescope bevestigd is -
00:34
it will see something like this.
8
19000
2000
dan krijg je iets als dit te zien.
00:36
Every one of these little blobs
9
21000
3000
Elk van deze kleine vlekjes
00:39
is a galaxy roughly the size of our Milky Way --
10
24000
2000
is een melkwegstelsel van ongeveer de grootte van onze melkweg -
00:41
a hundred billion stars in each of those blobs.
11
26000
3000
honderd miljard sterren in elk van die vlekjes.
00:44
There are approximately a hundred billion galaxies
12
29000
3000
Er zijn ongeveer honderd miljard melkwegstelsels
00:47
in the observable universe.
13
32000
2000
in het waarneembare heelal.
00:49
100 billion is the only number you need to know.
14
34000
2000
100 miljard is het enige te onthouden getal.
00:51
The age of the universe, between now and the Big Bang,
15
36000
3000
De leeftijd van het heelal tussen nu en de oerknal
00:54
is a hundred billion in dog years.
16
39000
2000
is honderd miljard in hondenjaren (ong. 14 miljard).
00:56
(Laughter)
17
41000
2000
(Gelach)
00:58
Which tells you something about our place in the universe.
18
43000
3000
Dat vertelt je iets over onze plaats in het universum.
01:01
One thing you can do with a picture like this is simply admire it.
19
46000
2000
Een foto als deze moet je gewoon bewonderen.
01:03
It's extremely beautiful.
20
48000
2000
Ze is zeer mooi.
01:05
I've often wondered, what is the evolutionary pressure
21
50000
3000
Ik heb me vaak afgevraagd wat de evolutionaire druk is
01:08
that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve
22
53000
3000
die onze voorouders in de savannes ertoe bracht om zich aan te passen en te evolueren,
01:11
to really enjoy pictures of galaxies
23
56000
2000
om echt te kunnen genieten van foto's van melkwegstelsels
01:13
when they didn't have any.
24
58000
2000
als ze die nog niet hadden.
01:15
But we would also like to understand it.
25
60000
2000
Maar wij zouden het ook graag begrijpen.
01:17
As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?
26
62000
4000
Als kosmoloog vraag ik me af waarom het universum is zoals het is?
01:21
One big clue we have is that the universe is changing with time.
27
66000
3000
Een grote aanwijzing die we hebben is dat het universum verandert in de tijd.
01:24
If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,
28
69000
3000
Als je kijkt naar een van deze sterrenstelsels en je meet de snelheid ervan
01:27
it would be moving away from you.
29
72000
2000
dan zou je vinden dat het van je weg beweegt.
01:29
And if you look at a galaxy even farther away,
30
74000
2000
Als je kijkt naar een sterrenstelsel dat nog verder weg is
01:31
it would be moving away faster.
31
76000
2000
dan beweegt dat nog sneller van je weg.
01:33
So we say the universe is expanding.
32
78000
2000
Daarom zeggen we dat het heelal uitdijt.
01:35
What that means, of course, is that, in the past,
33
80000
2000
Dat houdt natuurlijk in dat in het verleden
01:37
things were closer together.
34
82000
2000
alles veel dichter bij elkaar zat.
01:39
In the past, the universe was more dense,
35
84000
2000
In het verleden was het universum dichter
01:41
and it was also hotter.
36
86000
2000
en ook warmer.
01:43
If you squeeze things together, the temperature goes up.
37
88000
2000
Als je dingen samenperst, gaat de temperatuur omhoog.
01:45
That kind of makes sense to us.
38
90000
2000
Dat begrijpen we.
01:47
The thing that doesn't make sense to us as much
39
92000
2000
Wat we veel minder begrijpen
01:49
is that the universe, at early times, near the Big Bang,
40
94000
3000
is dat het universum vroeger, net na de oerknal
01:52
was also very, very smooth.
41
97000
2000
ook overal gelijk was.
01:54
You might think that that's not a surprise.
42
99000
2000
Je zou kunnen denken dat dat geen verrassing is.
01:56
The air in this room is very smooth.
43
101000
2000
De lucht in deze kamer is ook overal gelijk.
01:58
You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."
44
103000
3000
Je zou kunnen zeggen: "Misschien hebben de dingen zichzelf zo gelijk gemaakt."
02:01
But the conditions near the Big Bang are very, very different
45
106000
3000
Maar de omstandigheden net na de oerknal zijn zeer, zeer verschillend
02:04
than the conditions of the air in this room.
46
109000
2000
van de toestand van de lucht in deze kamer.
02:06
In particular, things were a lot denser.
47
111000
2000
In het bijzonder waren de dingen een stuk dichter.
02:08
The gravitational pull of things
48
113000
2000
De zwaartekracht van die dingen
02:10
was a lot stronger near the Big Bang.
49
115000
2000
was een stuk sterker net na de oerknal.
02:12
What you have to think about
50
117000
2000
Je moet bedenken dat
02:14
is we have a universe with a hundred billion galaxies,
51
119000
2000
we een universum hebben met honderd miljard melkwegstelsels
02:16
a hundred billion stars each.
52
121000
2000
elk met honderd miljard sterren.
02:18
At early times, those hundred billion galaxies
53
123000
3000
Vroeger waren die honderd miljard sterrenstelsels
02:21
were squeezed into a region about this big --
54
126000
3000
samengeperst in een zo grote ruimte -
02:24
literally -- at early times.
55
129000
2000
echt waar.
02:26
And you have to imagine doing that squeezing
56
131000
2000
En je moet je voorstellen dat dat samenpersen gebeurde
02:28
without any imperfections,
57
133000
2000
zonder enige onvolkomenheden
02:30
without any little spots
58
135000
2000
zonder enige plekjes
02:32
where there were a few more atoms than somewhere else.
59
137000
2000
waar er een paar atomen meer waren dan elders.
02:34
Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull
60
139000
3000
Want als dat zo zou zijn geweest dan zouden ze door de zwaartekracht samengeklapt zijn
02:37
into a huge black hole.
61
142000
2000
tot een groot zwart gat.
02:39
Keeping the universe very, very smooth at early times
62
144000
3000
Het heelal net na de oerknal zo gelijk verdeeld houden
02:42
is not easy; it's a delicate arrangement.
63
147000
2000
is niet gemakkelijk. Het is een delicaat evenwichtsspel.
02:44
It's a clue
64
149000
2000
Het is een aanwijzing dat het vroege heelal
02:46
that the early universe is not chosen randomly.
65
151000
2000
niet zomaar willekeurig tot stand is gekomen.
02:48
There is something that made it that way.
66
153000
2000
Er is iets dat het zo heeft gemaakt.
02:50
We would like to know what.
67
155000
2000
Wij willen graag weten wat.
02:52
So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,
68
157000
3000
Een deel van de verklaring werd ons gegeven door Ludwig Boltzmann,
02:55
an Austrian physicist in the 19th century.
69
160000
3000
een Oostenrijks fysicus uit de 19e eeuw.
02:58
And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.
70
163000
3000
Boltzmanns bijdrage was dat hij ons hielp 'entropie' te begrijpen.
03:01
You've heard of entropy.
71
166000
2000
Je hebt wel al gehoord van entropie.
03:03
It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.
72
168000
3000
Het is de willekeur, de wanorde, het chaotische van systemen.
03:06
Boltzmann gave us a formula --
73
171000
2000
Boltzmann gaf ons een formule -
03:08
engraved on his tombstone now --
74
173000
2000
nu op zijn grafsteen gegraveerd -
03:10
that really quantifies what entropy is.
75
175000
2000
die het begrip entropie duidelijk maakt.
03:12
And it's basically just saying
76
177000
2000
Het wil eigenlijk gewoon zeggen dat entropie
03:14
that entropy is the number of ways
77
179000
2000
het aantal manieren is waarop we de bestanddelen
03:16
we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,
78
181000
3000
van een systeem kunnen herschikken, zonder dat je het merkt.
03:19
so that macroscopically it looks the same.
79
184000
2000
Zodat het er macroscopisch hetzelfde blijft uitzien.
03:21
If you have the air in this room,
80
186000
2000
In de lucht in deze kamer
03:23
you don't notice each individual atom.
81
188000
3000
merk je elk individueel atoom niet op.
03:26
A low entropy configuration
82
191000
2000
Een lage entropieconfiguratie
03:28
is one in which there's only a few arrangements that look that way.
83
193000
2000
is er een waarin er slechts een paar schikkingen zijn die er zo uitzien.
03:30
A high entropy arrangement
84
195000
2000
Een hoge entropieconfiguratie
03:32
is one that there are many arrangements that look that way.
85
197000
2000
is er een waarin er vele schikkingen zijn die er zo uitzien.
03:34
This is a crucially important insight
86
199000
2000
Dit is een zeer belangrijk inzicht
03:36
because it helps us explain
87
201000
2000
omdat het ons de tweede wet van de
03:38
the second law of thermodynamics --
88
203000
2000
thermodynamica helpt te verklaren -
03:40
the law that says that entropy increases in the universe,
89
205000
3000
de wet die zegt dat de entropie toeneemt in het universum
03:43
or in some isolated bit of the universe.
90
208000
2000
of in een geïsoleerd stukje van het universum.
03:45
The reason why entropy increases
91
210000
2000
De reden waarom de entropie toeneemt,
03:47
is simply because there are many more ways
92
212000
3000
is simpelweg omdat er veel meer manieren zijn
03:50
to be high entropy than to be low entropy.
93
215000
2000
om een hoge entropie te hebben dan om een lage entropie te hebben.
03:52
That's a wonderful insight,
94
217000
2000
Dat is een prachtig inzicht
03:54
but it leaves something out.
95
219000
2000
maar het laat iets buiten beschouwing.
03:56
This insight that entropy increases, by the way,
96
221000
2000
Dit inzicht dat de entropie toeneemt, is overigens
03:58
is what's behind what we call the arrow of time,
97
223000
3000
wat er achter het idee van 'de pijl van de tijd' zit.
04:01
the difference between the past and the future.
98
226000
2000
Het verschil tussen verleden en toekomst.
04:03
Every difference that there is
99
228000
2000
Elk verschil dat er is
04:05
between the past and the future
100
230000
2000
tussen het verleden en de toekomst
04:07
is because entropy is increasing --
101
232000
2000
is er omdat de entropie toeneemt -
04:09
the fact that you can remember the past, but not the future.
102
234000
3000
het feit dat je je het verleden kan herinneren, maar niet de toekomst.
04:12
The fact that you are born, and then you live, and then you die,
103
237000
3000
Het feit dat je geboren bent, leeft en dan doodgaat,
04:15
always in that order,
104
240000
2000
altijd in die volgorde,
04:17
that's because entropy is increasing.
105
242000
2000
is zo omdat de entropie toeneemt.
04:19
Boltzmann explained that if you start with low entropy,
106
244000
2000
Boltzmann legde uit dat als je begint met een lage entropie
04:21
it's very natural for it to increase
107
246000
2000
het heel natuurlijk is dat ze toeneemt
04:23
because there's more ways to be high entropy.
108
248000
3000
omdat er meer manieren zijn om hoge entropie te hebben.
04:26
What he didn't explain
109
251000
2000
Wat hij niet uitlegde was de reden waarom
04:28
was why the entropy was ever low in the first place.
110
253000
3000
de entropie in de eerste plaats ooit laag was.
04:31
The fact that the entropy of the universe was low
111
256000
2000
Het feit dat de entropie van het universum laag was,
04:33
was a reflection of the fact
112
258000
2000
was een weerspiegeling van het feit
04:35
that the early universe was very, very smooth.
113
260000
2000
dat het vroege heelal heel erg eenvormig was.
04:37
We'd like to understand that.
114
262000
2000
We willen dat graag begrijpen.
04:39
That's our job as cosmologists.
115
264000
2000
Dat is onze taak als kosmologen.
04:41
Unfortunately, it's actually not a problem
116
266000
2000
Helaas, het is eigenlijk een probleem
04:43
that we've been giving enough attention to.
117
268000
2000
waar we niet voldoende aandacht aan geven.
04:45
It's not one of the first things people would say,
118
270000
2000
Het is niet een van de eerste dingen die mensen zouden zeggen
04:47
if you asked a modern cosmologist,
119
272000
2000
als je aan een moderne kosmoloog vroeg:
04:49
"What are the problems we're trying to address?"
120
274000
2000
"Wat zijn de problemen die we proberen aan te pakken?"
04:51
One of the people who did understand that this was a problem
121
276000
2000
Een van de mensen die dit probleem wel inzag,
04:53
was Richard Feynman.
122
278000
2000
was Richard Feynman.
04:55
50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.
123
280000
2000
50 jaar geleden gaf hij een reeks lezingen.
04:57
He gave the popular lectures
124
282000
2000
Hij gaf de populaire lezingen
04:59
that became "The Character of Physical Law."
125
284000
2000
die later als "The Character of Physical Law" werden uitgegeven.
05:01
He gave lectures to Caltech undergrads
126
286000
2000
Hij gaf lezingen aan Caltech ondergegradueerden,
05:03
that became "The Feynman Lectures on Physics."
127
288000
2000
die later "The Feynman Lectures on Physics" werden.
05:05
He gave lectures to Caltech graduate students
128
290000
2000
En lezingen voor Caltech gegradueerden
05:07
that became "The Feynman Lectures on Gravitation."
129
292000
2000
die de "The Feynman Lectures on Gravitation" werden.
05:09
In every one of these books, every one of these sets of lectures,
130
294000
3000
In elk van deze boeken en elke reeks lezingen
05:12
he emphasized this puzzle:
131
297000
2000
benadrukte hij dit vraagstuk:
05:14
Why did the early universe have such a small entropy?
132
299000
3000
"Waarom had het vroege heelal zo'n kleine entropie?"
05:17
So he says -- I'm not going to do the accent --
133
302000
2000
Dus hij zegt - ik ben niet van plan om zijn accent na te bootsen -
05:19
he says, "For some reason, the universe, at one time,
134
304000
3000
"Om de een of andere reden had het universum ooit
05:22
had a very low entropy for its energy content,
135
307000
3000
een zeer lage entropie voor zijn energie-inhoud
05:25
and since then the entropy has increased.
136
310000
2000
en sindsdien is die entropie toegenomen.
05:27
The arrow of time cannot be completely understood
137
312000
3000
De pijl van de tijd kan niet volledig worden begrepen
05:30
until the mystery of the beginnings of the history of the universe
138
315000
3000
voordat het mysterie van het begin van de geschiedenis
05:33
are reduced still further
139
318000
2000
van het heelal beter wordt
05:35
from speculation to understanding."
140
320000
2000
begrepen."
05:37
So that's our job.
141
322000
2000
Dat is onze taak.
05:39
We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,
142
324000
2000
Daar zijn we al 50 jaar mee bezig
05:41
"we've figured it out by now."
143
326000
2000
en je zou denken dat dat probleem nu van de baan is.
05:43
It's not true that we've figured it out by now.
144
328000
2000
Niets is minder waar.
05:45
The reason the problem has gotten worse,
145
330000
2000
Het probleem werd groter
05:47
rather than better,
146
332000
2000
in plaats van kleiner,
05:49
is because in 1998
147
334000
2000
omdat we in 1998
05:51
we learned something crucial about the universe that we didn't know before.
148
336000
3000
iets cruciaals over het heelal zijn te weten gekomen.
05:54
We learned that it's accelerating.
149
339000
2000
De uitdijing versnelt!
05:56
The universe is not only expanding.
150
341000
2000
Het heelal dijt niet alleen uit.
05:58
If you look at the galaxy, it's moving away.
151
343000
2000
Als je kijkt naar een melkwegstelsel, dan gaat het van ons weg.
06:00
If you come back a billion years later and look at it again,
152
345000
2000
Kijk je een miljard jaar later opnieuw dan
06:02
it will be moving away faster.
153
347000
3000
zal het nog sneller van ons weg bewegen.
06:05
Individual galaxies are speeding away from us faster and faster
154
350000
3000
Individuele sterrenstelsels verwijderen zich steeds sneller en sneller van elkaar.
06:08
so we say the universe is accelerating.
155
353000
2000
Dus zeggen we dat het heelal versneld uitdijt.
06:10
Unlike the low entropy of the early universe,
156
355000
2000
Waarom de entropie van het vroege heelal
06:12
even though we don't know the answer for this,
157
357000
2000
laag was, weten we nog niet.
06:14
we at least have a good theory that can explain it,
158
359000
2000
Maar we hebben op zijn minst een goede theorie die dat kan verklaren.
06:16
if that theory is right,
159
361000
2000
Als die theorie juist is
06:18
and that's the theory of dark energy.
160
363000
2000
dan is dat de theorie van de donkere energie.
06:20
It's just the idea that empty space itself has energy.
161
365000
3000
Het is het idee dat lege ruimte zelf energie bezit.
06:23
In every little cubic centimeter of space,
162
368000
3000
In elke kleine kubieke centimeter ruimte,
06:26
whether or not there's stuff,
163
371000
2000
of daar al of niet iets inzit,
06:28
whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,
164
373000
2000
of er al dan niet deeltjes, materie, straling of wat dan ook in voorkomt,
06:30
there's still energy, even in the space itself.
165
375000
3000
is er nog steeds energie, zelfs in de ruimte zelf.
06:33
And this energy, according to Einstein,
166
378000
2000
Deze energie oefent volgens Einstein
06:35
exerts a push on the universe.
167
380000
3000
een druk uit op het universum.
06:38
It is a perpetual impulse
168
383000
2000
Het is een eeuwigdurende impuls
06:40
that pushes galaxies apart from each other.
169
385000
2000
die sterrenstelsels uit elkaar duwt.
06:42
Because dark energy, unlike matter or radiation,
170
387000
3000
Omdat donkere energie in tegenstelling tot materie of straling
06:45
does not dilute away as the universe expands.
171
390000
3000
niet verdunt als het heelal uitdijt.
06:48
The amount of energy in each cubic centimeter
172
393000
2000
De hoeveelheid energie in elke kubieke centimeter
06:50
remains the same,
173
395000
2000
blijft hetzelfde
06:52
even as the universe gets bigger and bigger.
174
397000
2000
zelfs als het universum groter en groter wordt.
06:54
This has crucial implications
175
399000
3000
Dit heeft cruciale gevolgen
06:57
for what the universe is going to do in the future.
176
402000
3000
voor wat het universum gaat doen in de toekomst.
07:00
For one thing, the universe will expand forever.
177
405000
2000
Het heelal zal eeuwig blijven uitdijen.
07:02
Back when I was your age,
178
407000
2000
Toen ik jullie leeftijd had
07:04
we didn't know what the universe was going to do.
179
409000
2000
wisten we niet wat het universum zou gaan doen.
07:06
Some people thought that the universe would recollapse in the future.
180
411000
3000
Sommige mensen dachten dat het universum in de toekomst terug zou instorten.
07:09
Einstein was fond of this idea.
181
414000
2000
Einstein was dol op dit idee.
07:11
But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,
182
416000
3000
Maar als er donkere energie bestaat en ze niet verdwijnt,
07:14
the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.
183
419000
3000
dan zal het universum voor eeuwig en altijd blijven uitdijen.
07:17
14 billion years in the past,
184
422000
2000
14 miljard jaar
07:19
100 billion dog years,
185
424000
2000
of 100 miljard hondenjaren zijn voorbij
07:21
but an infinite number of years into the future.
186
426000
3000
maar een oneindig aantal jaren liggen in het verschiet.
07:24
Meanwhile, for all intents and purposes,
187
429000
3000
Ondertussen ziet de ruimte
07:27
space looks finite to us.
188
432000
2000
er voor ons eindig uit.
07:29
Space may be finite or infinite,
189
434000
2000
Ruimte kan eindig of oneindig zijn
07:31
but because the universe is accelerating,
190
436000
2000
maar omdat het heelal steeds sneller uitdijt
07:33
there are parts of it we cannot see
191
438000
2000
bestaan er delen die we niet kunnen zien
07:35
and never will see.
192
440000
2000
en nooit zullen zien.
07:37
There's a finite region of space that we have access to,
193
442000
2000
We hebben slechts toegang tot een eindig deel van de ruimte dat
07:39
surrounded by a horizon.
194
444000
2000
omgeven is door een horizon.
07:41
So even though time goes on forever,
195
446000
2000
Dus hoewel de tijd eeuwig gaat duren
07:43
space is limited to us.
196
448000
2000
is de ruimte voor ons beperkt.
07:45
Finally, empty space has a temperature.
197
450000
3000
Ten slotte heeft de lege ruimte een temperatuur.
07:48
In the 1970s, Stephen Hawking told us
198
453000
2000
In de jaren '70 vertelde Stephen Hawking ons
07:50
that a black hole, even though you think it's black,
199
455000
2000
dat een zwart gat, ook al denk je dat het alleen maar zwart is,
07:52
it actually emits radiation
200
457000
2000
straling uitzendt,
07:54
when you take into account quantum mechanics.
201
459000
2000
als je rekening houdt met de kwantummechanica.
07:56
The curvature of space-time around the black hole
202
461000
3000
De kromming van de ruimte-tijd rond het zwarte gat
07:59
brings to life the quantum mechanical fluctuation,
203
464000
3000
roept kwantummechanische fluctuaties op
08:02
and the black hole radiates.
204
467000
2000
en het zwarte gat straalt.
08:04
A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons
205
469000
3000
Een nauwkeurig gelijkaardige berekening door Hawking en Gary Gibbons
08:07
showed that if you have dark energy in empty space,
206
472000
3000
toonde aan dat, als je in de lege ruimte donkere energie hebt,
08:10
then the whole universe radiates.
207
475000
3000
het hele universum straling produceert.
08:13
The energy of empty space
208
478000
2000
De energie van de lege ruimte
08:15
brings to life quantum fluctuations.
209
480000
2000
roept kwantumfluctuaties op.
08:17
And so even though the universe will last forever,
210
482000
2000
Dus zelfs als het heelal eeuwig zou blijven bestaan
08:19
and ordinary matter and radiation will dilute away,
211
484000
3000
en gewone materie en straling weg zullen verdunnen
08:22
there will always be some radiation,
212
487000
2000
dan zal er zelfs in die lege ruimte
08:24
some thermal fluctuations,
213
489000
2000
altijd wat straling,
08:26
even in empty space.
214
491000
2000
wat thermische fluctuaties, overblijven.
08:28
So what this means
215
493000
2000
Dit betekent
08:30
is that the universe is like a box of gas
216
495000
2000
dat het heelal eruitziet
08:32
that lasts forever.
217
497000
2000
als een eeuwigdurende doos vol gas.
08:34
Well what is the implication of that?
218
499000
2000
Wat houdt dat in?
08:36
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.
219
501000
3000
Dat werd door Boltzmann al in de 19e eeuw bestudeerd.
08:39
He said, well, entropy increases
220
504000
3000
Hij zei dat de entropie toeneemt
08:42
because there are many, many more ways
221
507000
2000
want er zijn veel veel meer manieren
08:44
for the universe to be high entropy, rather than low entropy.
222
509000
3000
voor het universum om een hoge entropie te hebben, eerder dan een lage entropie.
08:47
But that's a probabilistic statement.
223
512000
3000
Maar dat is een probabilistische verklaring.
08:50
It will probably increase,
224
515000
2000
Ze zal waarschijnlijk toenemen
08:52
and the probability is enormously huge.
225
517000
2000
en de kans erop is enorm groot.
08:54
It's not something you have to worry about --
226
519000
2000
Iets waar je je geen zorgen over hoeft te maken is
08:56
the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.
227
521000
4000
dat de lucht in deze zaal zich in één hoek van de zaal zal verzamelen, zodat we zullen stikken.
09:00
It's very, very unlikely.
228
525000
2000
Dat is zeer, zeer onwaarschijnlijk.
09:02
Except if they locked the doors
229
527000
2000
Behalve als ze de deuren op slot hielden
09:04
and kept us here literally forever,
230
529000
2000
en ons hier letterlijk voor eeuwig binnenhielden,
09:06
that would happen.
231
531000
2000
zal dat ooit gebeuren.
09:08
Everything that is allowed,
232
533000
2000
Alles wat is toegestaan
09:10
every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,
233
535000
3000
elke configuratie die de moleculen in deze kamer kunnen innemen
09:13
would eventually be obtained.
234
538000
2000
zal zich uiteindelijk ooit voordoen.
09:15
So Boltzmann says, look, you could start with a universe
235
540000
3000
Boltzmann zegt dat je kan beginnen met een universum
09:18
that was in thermal equilibrium.
236
543000
2000
in thermisch evenwicht.
09:20
He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.
237
545000
3000
Hij wist nog niets over de oerknal. Hij wist niets over de uitdijing van het heelal.
09:23
He thought that space and time were explained by Isaac Newton --
238
548000
3000
Hij dacht dat ruimte en tijd werden verklaard door Isaac Newton -
09:26
they were absolute; they just stuck there forever.
239
551000
2000
ze waren absoluut; ze zouden er voor altijd zijn.
09:28
So his idea of a natural universe
240
553000
2000
Dus zijn idee van een natuurlijk universum
09:30
was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --
241
555000
3000
was er een waarin de luchtmoleculen gewoon gelijkmatig verspreid waren -
09:33
the everything molecules.
242
558000
2000
- alle moleculen overigens.
09:35
But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,
243
560000
3000
Maar als je Boltzmann bent, dan weet je dat als je maar lang genoeg wacht,
09:38
the random fluctuations of those molecules
244
563000
3000
de willekeurige fluctuaties van deze moleculen
09:41
will occasionally bring them
245
566000
2000
hen zo nu en dan
09:43
into lower entropy configurations.
246
568000
2000
in lagere entropieconfiguraties zullen brengen.
09:45
And then, of course, in the natural course of things,
247
570000
2000
Maar dat ze zich daarna in de natuurlijke loop der dingen
09:47
they will expand back.
248
572000
2000
terug zullen verspreiden.
09:49
So it's not that entropy must always increase --
249
574000
2000
Het is dus niet zo dat entropie altijd moet toenemen -
09:51
you can get fluctuations into lower entropy,
250
576000
3000
je kan fluctuaties naar lagere entropie,
09:54
more organized situations.
251
579000
2000
naar meer georganiseerde situaties hebben.
09:56
Well if that's true,
252
581000
2000
Als dat waar is
09:58
Boltzmann then goes onto invent
253
583000
2000
komt Boltzmann vervolgens
10:00
two very modern-sounding ideas --
254
585000
2000
op twee zeer modern klinkende ideeën:
10:02
the multiverse and the anthropic principle.
255
587000
3000
het multiversum en het antropisch principe.
10:05
He says, the problem with thermal equilibrium
256
590000
2000
Het probleem met een thermisch evenwicht is
10:07
is that we can't live there.
257
592000
2000
dat daarin geen leven mogelijk is.
10:09
Remember, life itself depends on the arrow of time.
258
594000
3000
Vergeet niet dat het leven zelf afhankelijk is van de pijl van de tijd.
10:12
We would not be able to process information,
259
597000
2000
We zouden niet in staat zijn om informatie te verwerken,
10:14
metabolize, walk and talk,
260
599000
2000
te metaboliseren, te lopen en te praten
10:16
if we lived in thermal equilibrium.
261
601000
2000
als we in thermisch evenwicht zouden verkeren.
10:18
So if you imagine a very, very big universe,
262
603000
2000
Stel je een zeer, zeer groot universum voor,
10:20
an infinitely big universe,
263
605000
2000
een oneindig groot heelal,
10:22
with randomly bumping into each other particles,
264
607000
2000
met willekeurig tegen elkaar aan botsende deeltjes.
10:24
there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,
265
609000
3000
Af en toe zullen daarin kleine fluctuaties naar lagere entropiestaten ontstaan
10:27
and then they relax back.
266
612000
2000
om dan weer te verdwijnen.
10:29
But there will also be large fluctuations.
267
614000
2000
Maar er zullen ook grote schommelingen voorkomen.
10:31
Occasionally, you will make a planet
268
616000
2000
Af en toe krijg je een planeet,
10:33
or a star or a galaxy
269
618000
2000
een ster, een melkwegstelsel
10:35
or a hundred billion galaxies.
270
620000
2000
of honderd miljard sterrenstelsels.
10:37
So Boltzmann says,
271
622000
2000
Dus zegt Boltzmann dat
10:39
we will only live in the part of the multiverse,
272
624000
3000
wij alleen maar in dat deel van het multiversum kunnen voorkomen,
10:42
in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,
273
627000
3000
waar zich deze immens grote reeks van fluctuaties heeft voorgedaan,
10:45
where life is possible.
274
630000
2000
waar leven mogelijk is.
10:47
That's the region where entropy is low.
275
632000
2000
En dat is de plaats waar de entropie laag is.
10:49
Maybe our universe is just one of those things
276
634000
3000
Misschien is ons universum slechts één van die dingen
10:52
that happens from time to time.
277
637000
2000
die af en toe gebeuren.
10:54
Now your homework assignment
278
639000
2000
Als huiswerk moeten jullie eens nadenken
10:56
is to really think about this, to contemplate what it means.
279
641000
2000
wat dit betekent.
10:58
Carl Sagan once famously said
280
643000
2000
Een beroemde uitspraak van Carl Sagan was
11:00
that "in order to make an apple pie,
281
645000
2000
dat je "om een appeltaart te maken
11:02
you must first invent the universe."
282
647000
3000
je eerst een universum moest uitvinden."
11:05
But he was not right.
283
650000
2000
Maar dat klopt niet.
11:07
In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,
284
652000
3000
In Boltzmanns scenario moet je om een appeltaart te krijgen
11:10
you just wait for the random motion of atoms
285
655000
3000
gewoon wachten tot de willekeurige beweging van atomen
11:13
to make you an apple pie.
286
658000
2000
je een appeltaart oplevert.
11:15
That will happen much more frequently
287
660000
2000
Dat zal veel vaker gebeuren
11:17
than the random motions of atoms
288
662000
2000
dan dat de willekeurige bewegingen van atomen
11:19
making you an apple orchard
289
664000
2000
je een appelboomgaard,
11:21
and some sugar and an oven,
290
666000
2000
alle ingrediënten en een oven opleveren
11:23
and then making you an apple pie.
291
668000
2000
waarmee je vervolgens een appeltaart kan maken.
11:25
So this scenario makes predictions.
292
670000
3000
Dit scenario maakt voorspellingen.
11:28
And the predictions are
293
673000
2000
En de voorspellingen zijn
11:30
that the fluctuations that make us are minimal.
294
675000
3000
dat de schommelingen, die ons doen ontstaan, minimaal zijn.
11:33
Even if you imagine that this room we are in now
295
678000
3000
Stel je voor dat de zaal waarin we ons nu bevinden
11:36
exists and is real and here we are,
296
681000
2000
echt bestaat en wij hier zijn
11:38
and we have, not only our memories,
297
683000
2000
en dat we niet alleen onze eigen herinneringen hebben,
11:40
but our impression that outside there's something
298
685000
2000
maar ook het idee dat er daarbuiten
11:42
called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,
299
687000
4000
zoiets als Caltech, de Verenigde Staten en de melkweg bestaan.
11:46
it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain
300
691000
3000
Het is veel eenvoudiger dat al die indrukken willekeurig in je hersenen rondzweven
11:49
than for them actually to randomly fluctuate
301
694000
2000
dan dat de dingen daadwerkelijk zo willekeurig fluctueren
11:51
into Caltech, the United States and the galaxy.
302
696000
3000
dat Caltech, de Verenigde Staten en de melkweg echt ontstaan.
11:54
The good news is that,
303
699000
2000
Het goede nieuws is dat
11:56
therefore, this scenario does not work; it is not right.
304
701000
3000
dit scenario daarom niet werkt; het klopt niet.
11:59
This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.
305
704000
3000
Dit scenario voorspelt dat we een minimale schommeling moeten zijn.
12:02
Even if you left our galaxy out,
306
707000
2000
Zelfs als je ons melkwegstelsel erbuiten laat,
12:04
you would not get a hundred billion other galaxies.
307
709000
2000
ga je geen honderd miljard andere sterrenstelsels krijgen.
12:06
And Feynman also understood this.
308
711000
2000
Dat had Feynman ook begrepen.
12:08
Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,
309
713000
4000
Feynman zegt: "Vanuit de hypothese dat de wereld een fluctuatie is
12:12
all the predictions are that
310
717000
2000
geven alle voorspellingen aan dat
12:14
if we look at a part of the world we've never seen before,
311
719000
2000
als we naar een deel van de wereld, dat we nog nooit eerder hebben gezien, kijken,
12:16
we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --
312
721000
2000
we het chaotisch moeten vinden en niet zo geordend als we het net hebben gezien -
12:18
high entropy.
313
723000
2000
met hoge entropie dus.
12:20
If our order were due to a fluctuation,
314
725000
2000
Als onze orde te wijten was aan een fluctuatie, zouden we
12:22
we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.
315
727000
2000
nergens anders orde verwachten, behalve waar we ze zojuist hebben opgemerkt.
12:24
We therefore conclude the universe is not a fluctuation."
316
729000
4000
We concluderen daarom dat het universum geen fluctuatie is."
12:28
So that's good. The question is then what is the right answer?
317
733000
3000
Dat is goed. Maar wat is dan het juiste antwoord?
12:31
If the universe is not a fluctuation,
318
736000
2000
Als het universum geen fluctuatie is
12:33
why did the early universe have a low entropy?
319
738000
3000
waarom had het vroege heelal dan een lage entropie?
12:36
And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
320
741000
3000
Ik zou het jullie graag vertellen maar mijn tijd zit er bijna op.
12:39
(Laughter)
321
744000
2000
(Gelach)
12:41
Here is the universe that we tell you about,
322
746000
2000
Hier is het universum waar we het over hadden
12:43
versus the universe that really exists.
323
748000
2000
versus het universum dat echt bestaat.
12:45
I just showed you this picture.
324
750000
2000
Ik liet net dit beeld zien.
12:47
The universe is expanding for the last 10 billion years or so.
325
752000
2000
Het heelal dijt al zo'n 10 miljard jaar uit.
12:49
It's cooling off.
326
754000
2000
Het koelt af.
12:51
But we now know enough about the future of the universe
327
756000
2000
Maar we weten nu genoeg over de toekomst van het heelal
12:53
to say a lot more.
328
758000
2000
om nog veel meer te kunnen zeggen.
12:55
If the dark energy remains around,
329
760000
2000
Als de donkere energie echt zal blijken te bestaan
12:57
the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.
330
762000
3000
zullen de sterren om ons heen hun nucleaire brandstof opgebruiken en uitdoven.
13:00
They will fall into black holes.
331
765000
2000
Ze zullen tot zwarte gaten vervallen.
13:02
We will live in a universe
332
767000
2000
Er zal dan een universum
13:04
with nothing in it but black holes.
333
769000
2000
met alleen maar zwarte gaten zijn.
13:06
That universe will last 10 to the 100 years --
334
771000
4000
Dat universum zal zo'n 10 tot de 100ste jaar blijven bestaan -
13:10
a lot longer than our little universe has lived.
335
775000
2000
veel langer dan dat ons kleine universum al heeft bestaan.
13:12
The future is much longer than the past.
336
777000
2000
De toekomst gaat veel langer duren dan het verleden.
13:14
But even black holes don't last forever.
337
779000
2000
Maar zelfs zwarte gaten zijn niet voor eeuwig.
13:16
They will evaporate,
338
781000
2000
Zij zullen verdampen
13:18
and we will be left with nothing but empty space.
339
783000
2000
en er zal niets dan lege ruimte overblijven.
13:20
That empty space lasts essentially forever.
340
785000
4000
Die lege ruimte zou eeuwig blijven bestaan.
13:24
However, you notice, since empty space gives off radiation,
341
789000
3000
Maar doordat lege ruimte straling afgeeft
13:27
there's actually thermal fluctuations,
342
792000
2000
zullen er zich thermische schommelingen voordoen.
13:29
and it cycles around
343
794000
2000
Alle verschillende mogelijke combinaties
13:31
all the different possible combinations
344
796000
2000
van graden van vrijheid,
13:33
of the degrees of freedom that exist in empty space.
345
798000
3000
die er in de lege ruimte bestaan, zullen zich voordoen.
13:36
So even though the universe lasts forever,
346
801000
2000
Dus zelfs als het universum eeuwig duurt,
13:38
there's only a finite number of things
347
803000
2000
is er slechts een eindig aantal dingen
13:40
that can possibly happen in the universe.
348
805000
2000
dat daarin mogelijk zal kunnen gebeuren.
13:42
They all happen over a period of time
349
807000
2000
Ze zullen allemaal gebeuren over een tijdsduur
13:44
equal to 10 to the 10 to the 120 years.
350
809000
3000
van 10 tot de 10e tot de 120ste jaar.
13:47
So here's two questions for you.
351
812000
2000
Hier zijn twee vragen voor jullie.
13:49
Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,
352
814000
3000
Nummer één: Als het universum 10 tot de 10e tot de 120ste jaar duurt
13:52
why are we born
353
817000
2000
waarom zijn wij dan geboren
13:54
in the first 14 billion years of it,
354
819000
3000
in de eerste 14 miljard jaar van het
13:57
in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?
355
822000
3000
warme, comfortabele nagloeien van de oerknal?
14:00
Why aren't we in empty space?
356
825000
2000
Waarom bestaan wij niet in de lege ruimte?
14:02
You might say, "Well there's nothing there to be living,"
357
827000
2000
Je zou kunnen zeggen "Nou, daar is niets om leven mogelijk te maken."
14:04
but that's not right.
358
829000
2000
maar dat is geen goed antwoord.
14:06
You could be a random fluctuation out of the nothingness.
359
831000
2000
Je kon een toevallige fluctuatie van het niets zijn.
14:08
Why aren't you?
360
833000
2000
Waarom ben je dat niet?
14:10
More homework assignment for you.
361
835000
3000
Nog meer huiswerk voor je.
14:13
So like I said, I don't actually know the answer.
362
838000
2000
Zoals ik al zei ken ik het antwoord ook niet.
14:15
I'm going to give you my favorite scenario.
363
840000
2000
Maar ik ga jullie mijn favoriete scenario vertellen.
14:17
Either it's just like that. There is no explanation.
364
842000
3000
Ofwel is het gewoon zo en is er geen uitleg.
14:20
This is a brute fact about the universe
365
845000
2000
Dat is nu eenmaal een rauw feit over het heelal
14:22
that you should learn to accept and stop asking questions.
366
847000
3000
dat je moet leren aanvaarden en ophouden met vragen te stellen.
14:26
Or maybe the Big Bang
367
851000
2000
Of misschien is de oerknal
14:28
is not the beginning of the universe.
368
853000
2000
niet het begin van het universum.
14:30
An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,
369
855000
3000
Een ei, een heel ei, heeft een lage entropieconfiguratie
14:33
and yet, when we open our refrigerator,
370
858000
2000
en toch roepen wij bij het openen van onze koelkast
14:35
we do not go, "Hah, how surprising to find
371
860000
2000
niet: "Ach kijk, nooit gedacht zo'n lage entropieconfiguratie
14:37
this low entropy configuration in our refrigerator."
372
862000
2000
in onze koelkast aan te treffen."
14:39
That's because an egg is not a closed system;
373
864000
3000
Dat komt omdat een ei geen gesloten systeem is;
14:42
it comes out of a chicken.
374
867000
2000
het komt uit een kip.
14:44
Maybe the universe comes out of a universal chicken.
375
869000
4000
Misschien komt het universum uit een universele kip.
14:48
Maybe there is something that naturally,
376
873000
2000
Misschien is er iets dat van nature
14:50
through the growth of the laws of physics,
377
875000
3000
door de evolutie van de wetten van de natuurkunde,
14:53
gives rise to universe like ours
378
878000
2000
aanleiding geeft tot een universum als het onze,
14:55
in low entropy configurations.
379
880000
2000
in lage entropieconfiguraties.
14:57
If that's true, it would happen more than once;
380
882000
2000
Als dat waar is, zou het meer dan eens moeten gebeuren;
14:59
we would be part of a much bigger multiverse.
381
884000
3000
wij zouden dan een deel van een veel groter multiversum zijn.
15:02
That's my favorite scenario.
382
887000
2000
Dat is mijn favoriete scenario.
15:04
So the organizers asked me to end with a bold speculation.
383
889000
3000
De organisatoren vroegen me om te eindigen met een gewaagde speculatie.
15:07
My bold speculation
384
892000
2000
Mijn gewaagde speculatie
15:09
is that I will be absolutely vindicated by history.
385
894000
3000
is dat de geschiedenis mij gelijk zal geven.
15:12
And 50 years from now,
386
897000
2000
Binnen 50 jaar zullen
15:14
all of my current wild ideas will be accepted as truths
387
899000
3000
al mijn huidige wilde ideeën als waarheden aanvaard worden
15:17
by the scientific and external communities.
388
902000
3000
door de wetenschappelijke en overige gemeenschappen.
15:20
We will all believe that our little universe
389
905000
2000
We zullen allemaal geloven dat ons kleine universum
15:22
is just a small part of a much larger multiverse.
390
907000
3000
slechts een klein onderdeel is van een veel groter multiversum.
15:25
And even better, we will understand what happened at the Big Bang
391
910000
3000
Nog beter, we zullen begrijpen wat er gebeurd is bij de oerknal
15:28
in terms of a theory
392
913000
2000
in termen van een theorie
15:30
that we will be able to compare to observations.
393
915000
2000
die met de observaties overeen komt.
15:32
This is a prediction. I might be wrong.
394
917000
2000
Dit is een voorspelling. Ik kan het mis hebben.
15:34
But we've been thinking as a human race
395
919000
2000
Maar we hebben als menselijk ras nagedacht
15:36
about what the universe was like,
396
921000
2000
over wat het universum was,
15:38
why it came to be in the way it did for many, many years.
397
923000
3000
waarom het werd wat het nu al zolang is.
15:41
It's exciting to think we may finally know the answer someday.
398
926000
3000
Het is spannend om te denken dat we het antwoord ooit zullen kennen.
15:44
Thank you.
399
929000
2000
Dank je.
15:46
(Applause)
400
931000
2000
(Applaus)
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