Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse

번역: Young-ho Park 검토: Bianca Lee

The universe

우주는

is really big.

정말로 거대합니다.

We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.

우리는 은하계 안에서 살고 있죠.

There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.

은하계에는 약 천억개의 별들이 있습니다.

And if you take a camera

여러분께서

and you point it at a random part of the sky,

허블우주망원경에

and you just keep the shutter open,

카메라를 달고

as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,

아무런 방향으로나 사진을 찍는다면 이와 비슷한

it will see something like this.

사진이 찍힐 것입니다.

Every one of these little blobs

여기에 보이는 작은 덩어리 하나 하나가

is a galaxy roughly the size of our Milky Way --

약 천억개의 별들로 구성된

a hundred billion stars in each of those blobs.

우리 은하계와 비슷한 크기의 은하들입니다.

There are approximately a hundred billion galaxies

우리가 관측할 수 있는 우주의 구역만해도 약 천억개의

in the observable universe.

은하가 존재합니다.

100 billion is the only number you need to know.

여러분은 천억개라는 숫자만 기억하시면 됩니다.

The age of the universe, between now and the Big Bang,

빅뱅부터 지금까지 우주의 나이는 개의 나이로 치면

is a hundred billion in dog years.

천억살이지요.

(Laughter)

(웃음)

Which tells you something about our place in the universe.

이런 사실은 우리와 우주와의 관계를 잘 말해줍니다.

One thing you can do with a picture like this is simply admire it.

우리는 이런 사진을 보면 경외심을 금할 수 없지요.

It's extremely beautiful.

정말 너무나 아름답죠.

I've often wondered, what is the evolutionary pressure

저는 이런 사진을 상상도 하지 못하며 남아프리카의

that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve

초원지대에서 살던 우리 조상들이 어떤 진화적 압력에 의해

to really enjoy pictures of galaxies

이 사진의 아름다움을 정말로 즐길 수 있도록

when they didn't have any.

진화했는지 종종 궁금해합니다.

But we would also like to understand it.

우리는 이런 사진에 대한 지적 호기심도 가지고 있지요.

As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?

우주학자로서 제가 알고 싶은 것은 왜 우주가 이렇게 생겼냐는 것입니다.

One big clue we have is that the universe is changing with time.

이 질문에 대한 큰 단서는 시간이 흐르며 우주가 변한다는 것입니다.

If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,

여러분이 은하 하나를 골라서 그 속도를 측정하면 그 은하가

it would be moving away from you.

여러분으로 부터 멀리 움직이는데,

And if you look at a galaxy even farther away,

더 먼곳에 있는 은하는 더 빨리 멀어진다는 것을

it would be moving away faster.

알 수 있습니다.

So we say the universe is expanding.

그래서 우리는 우주가 팽창한다고 말합니다.

What that means, of course, is that, in the past,

이말은 즉 과거에는 은하들이 현재보다 더 가까이

things were closer together.

있었다는 것을 의미합니다.

In the past, the universe was more dense,

즉, 과거에는 우주가 더 밀집했었고.

and it was also hotter.

또 더 뜨거웠었지요.

If you squeeze things together, the temperature goes up.

어떤것이던지 압축을 하면 온도가 올라가는데

That kind of makes sense to us.

그건 쉽게 이해할 수 있지요.

The thing that doesn't make sense to us as much

그러나, 빅뱅 직후인 우주의 초창기에

is that the universe, at early times, near the Big Bang,

만사가 엄청나게 스무스했다는 것은

was also very, very smooth.

쉽게 이해하기 힘듭니다.

You might think that that's not a surprise.

여러분은 그게 그렇게 놀랍지 않다고 생각할지 모릅니다.

The air in this room is very smooth.

이 강의실 내의 공기는 매우 스무스합니다.

You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."

어떤 사람은 "시간이 흐르며 저절로 스무스하게 됐다"라고 말할지 모릅니다.

But the conditions near the Big Bang are very, very different

그러나 빅뱅 직후 얼마 동안의 모든 상황은 지금 이 강의실 내의

than the conditions of the air in this room.

상황과는 완전히 달랐습니다.

In particular, things were a lot denser.

특히, 모든것이 훨씬 더 압축된 상태였지요.

The gravitational pull of things

빅뱅 직후 얼마간은 모든 사물에

was a lot stronger near the Big Bang.

작용하는 중력의 힘이 훨씬 더 강했습니다.

What you have to think about

우주에는 천억 개의 은하가 있고

is we have a universe with a hundred billion galaxies,

또한, 각 은하에는 천억개의 별이 있다는

a hundred billion stars each.

사실을 생각해 보지요.

At early times, those hundred billion galaxies

초기 우주에는 이런 천억개의 은하들이

were squeezed into a region about this big --

정말로 이정도의 크기로

literally -- at early times.

압축된 상태에 있었습니다.

And you have to imagine doing that squeezing

그야말로 원자 하나도 틀림없게,

without any imperfections,

아무런 결함도 없게,

without any little spots

문자그대로 완벽무결하게,

where there were a few more atoms than somewhere else.

압축된 상황을 말합니다.

Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull

만약에 조금이라도 이 압축된 상태에 결함이 있었다면 중력에 의해 그것이

into a huge black hole.

거대한 블랙홀로 붕괴되었을테니까요.

Keeping the universe very, very smooth at early times

우주 초기에 우주를 매우 매우 스무스하게 유지하려면 모든것이

is not easy; it's a delicate arrangement.

섬세하고 정확히 배열돼야 하니까 쉬운일이 아닙니다.

It's a clue

그것은 초기 우주가 임의로

that the early universe is not chosen randomly.

선택된 것이 아니라는 말해주는 하나의 단서입니다.

There is something that made it that way.

즉, 무엇인가 그렇게 만들었다는 말이며

We would like to know what.

우리는 그것이 무었인지 알려고 합니다.

So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,

오스트리아의 19 세기 물리 학자인 루드비히 볼츠만은

an Austrian physicist in the 19th century.

우리에게 엔트로피라는 개념을 가르켜줌으로서

And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.

이 문제에 대한 답을 이해할 수 있도록 도와 주었지요.

You've heard of entropy.

여러분은 엔트로피라는 말을 들어보셨죠?

It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.

엔트로피는 어떤 시스템의 무질서, 불규칙성, 혼란성을 말합니다.

Boltzmann gave us a formula --

볼츠만의 묘비에는 엔트로피를

engraved on his tombstone now --

실제 숫자로 나타내 주는

that really quantifies what entropy is.

공식이 새겨져 있습니다.

And it's basically just saying

간단히 말해서, 엔트로피라는 것은

that entropy is the number of ways

아무리 자세히 살펴보더라도

we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,

모든것이 동일하게 보이도록 어떤 한 시스템의 구성요소들을

so that macroscopically it looks the same.

몇번이나 재배열할 수 있는 가를 말하는 것입니다.

If you have the air in this room,

여러분은 이 강의실 안에 있는 공기의

you don't notice each individual atom.

원자 하나하나의 차이를 느끼지 못합니다.

A low entropy configuration

엔트로피가 낮다는 말은

is one in which there's only a few arrangements that look that way.

그렇게 보일 수 있게 정렬할 수 있는 수가 적다는 것을 말합니다.

A high entropy arrangement

엔트로피가 높다는 말은

is one that there are many arrangements that look that way.

그렇게 보일 수 있게 정렬할 수 있는 수가 많다는 것을 말하지요.

This is a crucially important insight

이것은 우주 또는 우주의 고립된

because it helps us explain

한 지역에서 엔트로피가

the second law of thermodynamics --

증가하고 있다는

the law that says that entropy increases in the universe,

열역학 제2법칙을 설명하는데 도움을 주는

or in some isolated bit of the universe.

결정적으로 중요한 식견입니다.

The reason why entropy increases

엔트로피가 증가하는 이유는

is simply because there are many more ways

엔트로피가 높게 되는 방법이 낮게되는 방법보다

to be high entropy than to be low entropy.

훨씬 더 많다는 단순한 이유 때문입니다.

That's a wonderful insight,

이것은 엄청난 식견이지만

but it leaves something out.

무언가가 빠진 것이 있지요.

This insight that entropy increases, by the way,

참고로, 엔트로피가 증가한다는 식견은

is what's behind what we call the arrow of time,

과거와 미래의 차이를 말해주는 소위 '시간의 화살'이라는

the difference between the past and the future.

아이디어를 뒷바침해 줍니다.

Every difference that there is

과거와 미래 간의 모든 차이점은

between the past and the future

엔트로피가 증가했기

is because entropy is increasing --

때문에 발생한 것입니다 --

the fact that you can remember the past, but not the future.

그래서 우리는 과거는 기억하지만 미래는 모릅니다.

The fact that you are born, and then you live, and then you die,

사람은 태어나고, 살고, 그리고 죽는데

always in that order,

항상 순서가 그런 이유는

that's because entropy is increasing.

엔트로피가 증가하기 때문입니다.

Boltzmann explained that if you start with low entropy,

볼츠만은 엔트로피가 증가하는 것은 지극히

it's very natural for it to increase

자연스러운 것인데 그 이유는 엔트로피가

because there's more ways to be high entropy.

증가하는 방법이 더 많기 때문이라고 설명했습니다.

What he didn't explain

그러나 그는 왜 애당초에 엔트로피가

was why the entropy was ever low in the first place.

낮았는가에 대해서는 설명하지 않았습니다.

The fact that the entropy of the universe was low

우주의 엔트로피가 낮았다는 것은

was a reflection of the fact

초기 우주가 매우 매우

that the early universe was very, very smooth.

스무스했다는 것을 말하는 것인데

We'd like to understand that.

우리는 그 이유를 알고 싶습니다.

That's our job as cosmologists.

그것이 우리 우주학자들의 과제이지요.

Unfortunately, it's actually not a problem

불행히도 우리는 이 문제를 풀기 위해

that we've been giving enough attention to.

지금까지 충분한 노력을 하지 않았지요.

It's not one of the first things people would say,

"우리가 지금 해결하고자 하는 과제는 무엇입니까?"라고

if you asked a modern cosmologist,

우주학자들에게 물었을때

"What are the problems we're trying to address?"

바로 이 문제라고 선뜻말하는 사람은 별로 없지요.

One of the people who did understand that this was a problem

이것이 우리의 큰 과제라고 생각했던

was Richard Feynman.

사람의 하나는 리처드 파인만였습니다.

50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.

파인만은 50 년 전에 여러 분야에 대한 강의시리즈를 했지요.

He gave the popular lectures

그때 인기를 끌었던 강의시리즈 하나는

that became "The Character of Physical Law."

"The Character of Physical Law"라는 책으로 출판되었지요.

He gave lectures to Caltech undergrads

그가 칼텍 대학생에게 한 강의 시리즈는

that became "The Feynman Lectures on Physics."

"The Feynman Lectures on Physics"으로 출판되었고

He gave lectures to Caltech graduate students

그가 칼텍 대학원생에게 한 강의 시리즈는

that became "The Feynman Lectures on Gravitation."

"The Feynman Lectures on Gravitation"으로 출판되었지요.

In every one of these books, every one of these sets of lectures,

그는 이 책들 그리고 그의 강의 시리즈에서

he emphasized this puzzle:

다음과 같은 질문을 계속했습니다:

Why did the early universe have such a small entropy?

왜 초기 우주의 엔트로피가 그렇게 작았을까요?

So he says -- I'm not going to do the accent --

그는 말하기를 - 파인만의 액센트는 생략하지요 -

he says, "For some reason, the universe, at one time,

"우주는 한때 총 에너지의

had a very low entropy for its energy content,

엔트로피가 낮았던 시절이 있었는데

and since then the entropy has increased.

그 이후로 엔트로피가 증가했다.

The arrow of time cannot be completely understood

우주 초기에 대한 수수께끼가

until the mystery of the beginnings of the history of the universe

추측의 경지에서 이해의 경지로 넘어올때 까지

are reduced still further

'시간의 화살'을 완전히

from speculation to understanding."

이해할 수 없다"고 말했지요.

So that's our job.

그래서 우리는 이 과제를 풀어야 합니다.

We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,

50년 전에 그런말이 나왔으면 지금쯤은

"we've figured it out by now."

그 대답을 찾아냈을만도 하지만

It's not true that we've figured it out by now.

우리는 아직도 그 답을 찾지 못하고 있습니다.

The reason the problem has gotten worse,

그런데 1998년에 우리가 우주에 대한

rather than better,

중요한 사실을 발견하며

is because in 1998

이 문제를 해결하기가

we learned something crucial about the universe that we didn't know before.

오히려 더 힘들어 졌습니다.

We learned that it's accelerating.

즉, 우주가 가속한다는 것을 발견한 것이죠.

The universe is not only expanding.

우주가 단순히 팽창만 하는것이 아니라는 겁니다.

If you look at the galaxy, it's moving away.

은하계를 바라보면 그것이 우리로 부터

If you come back a billion years later and look at it again,

멀리 날아가고 있는데 억년 후에는 지금보다도

it will be moving away faster.

더 빨리 우리로 부터 멀리 날라가고 있을 것입니다.

Individual galaxies are speeding away from us faster and faster

모든 은하는 우리로 부터 점점 더 빨리 멀리 날라가고 있습니다.

so we say the universe is accelerating.

그래서 우리는 우주가 가속하고 있다고 말합니다.

Unlike the low entropy of the early universe,

초기 우주의 낮은 엔트로피와는 달리,

even though we don't know the answer for this,

비록 우주의 가속에 대한 답은 모르지만,

we at least have a good theory that can explain it,

최소한 그것을 설명할 수있는

if that theory is right,

좋은 설이 있는데 그것은 바로

and that's the theory of dark energy.

암흑에너지설입니다.

It's just the idea that empty space itself has energy.

이것은 빈 공간 자체가 에너지를 가지고 있다는 아이디어죠.

In every little cubic centimeter of space,

이것은 즉 매 입방 센티미터의 공간에

whether or not there's stuff,

입자, 물체, 방사선 또는

whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,

그 어떤 것이 존재하건 안하건

there's still energy, even in the space itself.

그 공간 자체에 에너지가 존재한다는 것입니다.

And this energy, according to Einstein,

아인슈타인은 이 에너지가 우주에

exerts a push on the universe.

미는 힘을 가한다고 말합니다.

It is a perpetual impulse

이것은 은하계들이 서로 멀리 떨어지게

that pushes galaxies apart from each other.

밀어주는 영구적인 추진력을 제공해 줍니다.

Because dark energy, unlike matter or radiation,

그런데 암흑에너지는

does not dilute away as the universe expands.

물체나 방사선과는 달리 우주가 계속

The amount of energy in each cubic centimeter

확장되어도 매 입방 센티미터의

remains the same,

공간에 있는

even as the universe gets bigger and bigger.

에너지는 감소되지 않지요.

This has crucial implications

이것은 우주의 미래에 대해

for what the universe is going to do in the future.

신중한 의미를 가지고 있는데 이에 따르는

For one thing, the universe will expand forever.

중요한 결론의 하나는 우주가 영원히 확장된다는 것입니다.

Back when I was your age,

제가 여러분의 나이였을때 우리들은

we didn't know what the universe was going to do.

우주의 장래가 어떻게 될지 몰랐지요.

Some people thought that the universe would recollapse in the future.

어떤 사람들은 우주가 붕괴될 것이라고 믿었지요.

Einstein was fond of this idea.

아인슈타인은 이 아이디어를 좋아했습니다.

But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,

그러나 만약에 암흑에너지가 존재하고 그것이 소멸되지 않는다면

the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.

우주는 영원히 영원히 계속 팽창할 것입니다.

14 billion years in the past,

우주는 지금까지 140억년 동안,

100 billion dog years,

즉, 개의 연수로 치면 1000억년 동안 팽창해 왔고

but an infinite number of years into the future.

앞으로도 무한한 시간을 통해 팽창하겠지요.

Meanwhile, for all intents and purposes,

그러나 우리 인간에 관한 한 우주는

space looks finite to us.

한정된 것으로 보입니다.

Space may be finite or infinite,

우주는 유한할 수도 있고 무한

but because the universe is accelerating,

할 수도 있지만 우주가 가속팽창하기

there are parts of it we cannot see

때문에 우리가 볼 수도 없고

and never will see.

보지도 못할 부분이 있습니다.

There's a finite region of space that we have access to,

우주에서 우리가 갈 수 있는 곳은 우리를 중심으로 한

surrounded by a horizon.

한정된 구역이지요.

So even though time goes on forever,

그래서 시간이 영원히 계속되더라도

space is limited to us.

우리에 관한 한 우주는 한정돼 있습니다.

Finally, empty space has a temperature.

마지막으로, 우주의 빈 공간에는 온도가 있습니다.

In the 1970s, Stephen Hawking told us

여러분은 블랙홀이 흑체라고 생각할 지 몰라도

that a black hole, even though you think it's black,

1970 년대에 스티븐 호킹은

it actually emits radiation

양자역학을 감안하면

when you take into account quantum mechanics.

실지로 방사선을 방출한다고 말했습니다.

The curvature of space-time around the black hole

블랙홀 주위의 시공간 곡률은

brings to life the quantum mechanical fluctuation,

양자역학적 요동을 일으키며 그 결과

and the black hole radiates.

블랙홀을 방사하게 됩니다.

A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons

호킹과 게리 기븐스의 정확하게 유사한 계산 결과들은

showed that if you have dark energy in empty space,

빈 공간에 암흑에너지가 있다면 우주 전체가

then the whole universe radiates.

방사한다는 것을 보여줬습니다.

The energy of empty space

빈 공간의 에너지는

brings to life quantum fluctuations.

양자적 요동을 하게 합니다.

And so even though the universe will last forever,

따라서, 우주가 영원히 지속되고,

and ordinary matter and radiation will dilute away,

우주팽창에 의해 일반 물질과 방사선이 희석되더라도

there will always be some radiation,

우주의 빈 공간에는

some thermal fluctuations,

언제나 약간의 방사선과

even in empty space.

열요동이 있을것입니다.

So what this means

이는 즉, 우주는 마치

is that the universe is like a box of gas

끊임없이 가스가 나오는

that lasts forever.

무슨 상자 같다는 거죠.

Well what is the implication of that?

그럼 이것은 무엇을 의미할까요?

That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.

19 세기에 볼츠만은 이것이 무엇을 의미하는 가에 대해 연구했지요.

He said, well, entropy increases

그는 우주의 엔트로피가

because there are many, many more ways

높게 되는 방법이 낮게 되는 것보다

for the universe to be high entropy, rather than low entropy.

훨씬 더 많기 때문에 엔트로피가 증가한다고 말했습니다.

But that's a probabilistic statement.

하지만 그것은 확률적인 기술이었지요.

It will probably increase,

즉, 엔트로피는 아마도 증가할 것이고

and the probability is enormously huge.

또한 그럴 확률은 엄청나게 크다는 것이었지요.

It's not something you have to worry about --

이 강의실 안에 있는 공기가 모두 한곳으로 몰려서

the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.

우리가 질식하게 될 확율은 매우 매우 낮으므로 그런 걱정을 할 필요는

It's very, very unlikely.

전혀 없지요.

Except if they locked the doors

그러나, 우리가 이 강의실 안에

and kept us here literally forever,

갇혀진 상태에서 영원히 기다린다면

that would happen.

그런일이 생기지요.

Everything that is allowed,

이 강의실 안에 있는

every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,

모든 분자들이 만들 수 있는 모든 분자 구성들이 언젠가는

would eventually be obtained.

그렇게 만들테니까요.

So Boltzmann says, look, you could start with a universe

즉, 볼츠만은 열평형 상태로 부터 우주가

that was in thermal equilibrium.

시작됐다고 가정하자고 말했지요.

He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.

그는 빅뱅에 대해서도 몰랐고 우주의 팽창에 대해서도 몰랐지요.

He thought that space and time were explained by Isaac Newton --

그는 공간과 시간은 아이작 뉴턴이 설명한 바와같이

they were absolute; they just stuck there forever.

절대적이며 변하지 않는다고 생각했지요.

So his idea of a natural universe

그래서 그는 우주의 모든 곳에는

was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --

모든 물질의 분자인 공기분자들이 골고루

the everything molecules.

퍼져있다고 생각했지요.

But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,

볼츠만의 아이디어는 우리들이 충분히 오랜 시간 동안을 기다린다면

the random fluctuations of those molecules

이들 분자들의 임의적인 요동에 의해

will occasionally bring them

가끔 엔트로피가 낮은

into lower entropy configurations.

구성이 된다는 것입니다.

And then, of course, in the natural course of things,

그런 다음에는 물론 시간이 흐름에 따라 자연적으로

they will expand back.

그것이 다시 확장된다는 것이죠.

So it's not that entropy must always increase --

즉, 엔트로피는 반드시 항상 증가해야 하는 것이 아니고

you can get fluctuations into lower entropy,

보다 더 정돈되고 낮은 엔트로피의 상태로

more organized situations.

요동할 수도 있다는 것입니다.

Well if that's true,

그것이 사실이라면 볼츠만은

Boltzmann then goes onto invent

다중우주와 인류지향 원칙이라는

two very modern-sounding ideas --

2가지의 매우 현대적으로

the multiverse and the anthropic principle.

들리는 아이디어를 발명한 것이지요.

He says, the problem with thermal equilibrium

그는 열평형 아이디어의 문제점은 우리는 그러한

is that we can't live there.

상황에서는 살 수 없다는 것이라고 말합니다.

Remember, life itself depends on the arrow of time.

생명 자체는 '시간의 화살'에 의존한다는 것을 기억해야죠.

We would not be able to process information,

우리가 열평형 상태에 있다면 우리는

metabolize, walk and talk,

정보 처리, 신진대사, 걷는것 또는

if we lived in thermal equilibrium.

대화를 하지 못할 것입니다.

So if you imagine a very, very big universe,

상상도 할 수 없게, 무한으로 큰 우주안에서

an infinitely big universe,

입자들이 임의로 서로 충돌한다면

with randomly bumping into each other particles,

가끔가다 어떤곳이 낮은 엔트로피 상태로

there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,

약간 요동하다가는 다시 릴랙스한 상태로

and then they relax back.

되돌아오게 되겠지요.

But there will also be large fluctuations.

그러나 큰 요동도 있을 수 있겠지요.

Occasionally, you will make a planet

그러면 간혹 행성이나, 별이나, 은하

or a star or a galaxy

또는 1000억개의 은하를

or a hundred billion galaxies.

만들 수 있겠지요.

So Boltzmann says,

그래서 볼츠만은

we will only live in the part of the multiverse,

생명이 가능하며, 요동하는 입자들이 있는 무한한

in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,

세트가 있는 다중우주의 일부에서만

where life is possible.

우리가 살 수 있다고 말합니다.

That's the region where entropy is low.

이러한 곳은 엔트로피가 낮은 곳이지요.

Maybe our universe is just one of those things

어쩌면 우리의 우주라는 것은 그냥 때떄로

that happens from time to time.

생기는것들 중의 하나일지 모릅니다.

Now your homework assignment

이제 제가 여러분에게 숙제를 하나 드리겠는데

is to really think about this, to contemplate what it means.

그것은 이 말의 의미를 정말로 깊이 생각하고 숙고하라는 것입니다.

Carl Sagan once famously said

칼 세이건은 사과 파이를 만들려면

that "in order to make an apple pie,

우주를 먼저 발명해야 한다는

you must first invent the universe."

유명한 말을 한적이 있습니다.

But he was not right.

하지만 그의 말은 틀린 말이지요.

In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,

볼츠만의 시나리오에 의하면, 사과 파이를 만들려면 원자들의

you just wait for the random motion of atoms

임의 운동이 사과 파이를 만들때 까지

to make you an apple pie.

기다리기만 하면 되니까요.

That will happen much more frequently

왜냐하면, 원자들의 임의 운동으로

than the random motions of atoms

사과 과수원과 설탕 그리고 오븐이

making you an apple orchard

만들어지고 또 그안에서 파이가 만들어지는 것

and some sugar and an oven,

보다는 사과파이가 직접 우연히 만들어질

and then making you an apple pie.

확률이 훨씬 더 높을테니까요.

So this scenario makes predictions.

즉, 이 시나리오가 예측하는 것은

And the predictions are

엔트오피가 조금만 요동하면

that the fluctuations that make us are minimal.

우리가 만들어 질수 있다는 것입니다.

Even if you imagine that this room we are in now

지금 우리가 있는 이 강의실이 존재하고 있고,

exists and is real and here we are,

이 강의실 밖에는 칼텍이라는 대학, 미국이라는 나라,

and we have, not only our memories,

그리고 은하수가 있다는 기억과 인상을

but our impression that outside there's something

우리가 가지고 있더라도, 엔트로피의

called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,

요동에 의해 실제로 칼텍대학, 미국, 그리고 은하계가

it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain

만들어지는 것에 비교하면, 엔트로피의 요동에 의해

than for them actually to randomly fluctuate

우리의 두뇌가 그러한 여러가지 인상을 받게

into Caltech, the United States and the galaxy.

만드는 것이 훨씬 더 쉽다는 것입니다.

The good news is that,

그런데 다행히도

therefore, this scenario does not work; it is not right.

이 시나리오는 틀렸지요.

This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.

이 시나리오는 우리는 최소한의 엔트로피 요동의 결과여야 한다고 예측했지요.

Even if you left our galaxy out,

우리 은하계를 무시하더라도,

you would not get a hundred billion other galaxies.

1000억개나 되는 다른 은하계들을 무시할 수는 없다는 것이죠.

And Feynman also understood this.

그리고 파인만도 이것을 이해하고 있었죠.

Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,

파인만은 "세계가 물질이 요동한 결과라는 가설로 부터

all the predictions are that

충분히 예측할 수 있는 것은

if we look at a part of the world we've never seen before,

우리가 전에 본적이 없는 세계의 일부를 처음으로 본다면

we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --

그곳은 우리가 그 방금전에 봤던 곳과는 달리 혼돈된, 즉 엔트로피가

high entropy.

높은 상태에 있을 것이다.

If our order were due to a fluctuation,

우리의 정돈된 상태가 요동에 의한 것이라면 우리가 방금

we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.

그것을 관찰한 곳 이외에는 정돈을 기대하지 않겠으며

We therefore conclude the universe is not a fluctuation."

따라서 우리는 우주가 요동하지 않는다는 결론을 내린다. "라고 말했지요.

So that's good. The question is then what is the right answer?

그건 좋습니다. 그런데 그렇다면 과연 정답은 무엇인가요?

If the universe is not a fluctuation,

만약에 우주가 요동이 아니라면

why did the early universe have a low entropy?

왜 초기 우주의 엔트로피가 낮았을까요?

And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.

여러분에게 답을 말해 주고 싶지만 그럴 시간이 없군요.

(Laughter)

(웃음)

Here is the universe that we tell you about,

이것은 우리가 지금 말하는 우주와

versus the universe that really exists.

실제로 존재하는 우주를 보여주는

I just showed you this picture.

그림입니다.

The universe is expanding for the last 10 billion years or so.

우주는 약 지난 100 억년간 확장되고 있고

It's cooling off.

지금 냉각되고 있지요.

But we now know enough about the future of the universe

하지만 오늘의 과학은 우주의 미래에 대해

to say a lot more.

더 많은 예측을 할 수 있습니다.

If the dark energy remains around,

만약에 암흑에너지가 남아있으면

the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.

우리 주위에 있는 별들은 핵 연료를 다 소진하고 핵반응이 중단되겠지요.

They will fall into black holes.

그러고는 블랙홀로 떨어질 것입니다.

We will live in a universe

그러면 우리는 블랙홀 밖에 없는

with nothing in it but black holes.

우주에서 살게 되겠지요.

That universe will last 10 to the 100 years --

그런 우주는 10의 100승 년 정도 지속될 것입니다 -

a lot longer than our little universe has lived.

즉, 지금까지의 우주의 역사보다 훨씬 더 긴 시간이지요.

The future is much longer than the past.

미래는 과거보다 훨씬 더 길겠지요.

But even black holes don't last forever.

그러나 블랙홀들도 영원히 지속되지는 않습니다.

They will evaporate,

블랙홀은 증발할 것이며

and we will be left with nothing but empty space.

그리고 아무것도 없고 빈 공간만 남아있을 것입니다.

That empty space lasts essentially forever.

그 빈 공간은 근본적으로 영원히 지속됩니다.

However, you notice, since empty space gives off radiation,

그러나 빈 공간은 방사선을 방출하기 때문에

there's actually thermal fluctuations,

사실은 열요동이 있고

and it cycles around

빈공간에서

all the different possible combinations

허용되는 모든 배합을

of the degrees of freedom that exist in empty space.

계속해서 하겠지요.

So even though the universe lasts forever,

그래서 우주가 영원히 지속하더라도

there's only a finite number of things

우주에 존재할 수 있는 것들은

that can possibly happen in the universe.

한정돼 있습니다.

They all happen over a period of time

이런일들은 모두 10의 10승의 120승년

equal to 10 to the 10 to the 120 years.

이라는 시간에 걸쳐 발생합니다.

So here's two questions for you.

이제 여러분께 2가지 질문을 드리지요.

Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,

첫째로 : 우주가 10의 10승의 120승 년 동안 지속된다면

why are we born

왜 우리는 빅뱅이 있은 직후라서

in the first 14 billion years of it,

따스한 잔광이 아직도 남아있는

in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?

첫 140억년 이라는 짧은 시간 동안에 태어났을까요?

Why aren't we in empty space?

우리는 왜 빈 공간에 있지 않을까요?

You might say, "Well there's nothing there to be living,"

어떤 사람은 "빈공간에는 살고 어쩌고 할 아무것도 없다 "라고

but that's not right.

말할 지 모르지만 그건 틀린 말이죠.

You could be a random fluctuation out of the nothingness.

왜냐면 임의의 요동으로 무에서 당신이 생길 수 있으니까요.

Why aren't you?

왜 당신은 빈공간에 살지 않죠?

More homework assignment for you.

이것도 여러분께 드리는 숙제입니다.

So like I said, I don't actually know the answer.

제가 말했듯이 저도 사실은 그 대답을 모릅니다.

I'm going to give you my favorite scenario.

그 대신 제가 좋아하는 시나리오를 말해드리지요.

Either it's just like that. There is no explanation.

첫번째는, 아무런 설명도 할 필요가 없이 그냥 그렇다는 것입니다.

This is a brute fact about the universe

이것이 우주에 대한 냉정한 사실이니까

that you should learn to accept and stop asking questions.

그냥 그렇다고 믿고 더 이상 묻지 말라는 것입니다.

Or maybe the Big Bang

두번째는, 빅뱅이 우주의

is not the beginning of the universe.

시작이 아니라는 것입니다.

An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,

깨지지 않은 달걀은 엔트로피가 낮은 구성이지만

and yet, when we open our refrigerator,

우리는 냉장고 문을 열면서 "우리 냉장고

we do not go, "Hah, how surprising to find

안에 낮은 엔트로피가 있다니 참 놀랍구나"라고

this low entropy configuration in our refrigerator."

말하지 않지요.

That's because an egg is not a closed system;

그 이유는 달걀은 닫힌 시스템이 아니고

it comes out of a chicken.

닭에서 나왔기 때문이죠.

Maybe the universe comes out of a universal chicken.

어쩌면 우주는 우주닭에서 나왔을지도 모릅니다.

Maybe there is something that naturally,

어쩌면 물리법칙의 성장을 통해

through the growth of the laws of physics,

낮은 엔트로피 구성에서 자연스럽게 우리의

gives rise to universe like ours

우주 같은 것이 태어나게 되는

in low entropy configurations.

무엇인가가 있을지도 모릅니다.

If that's true, it would happen more than once;

그게 사실이라면 그런일은 한번 이상 일어날 것이며

we would be part of a much bigger multiverse.

우리는 훨씬 더 광대한 다중우주의 일부라는 결론이 내리겠지요.

That's my favorite scenario.

이게 제가 제일 좋아하는 시나리오입니다.

So the organizers asked me to end with a bold speculation.

주최자가 이 강의을 끝낼때 대담한 추측을 해달라고 부탁했지요.

My bold speculation

저의 대담한 추측은

is that I will be absolutely vindicated by history.

제가 옳다는 것은 앞으로 역사적으로 증명될 것이라는 것입니다.

And 50 years from now,

앞으로 50 년후에는 지금 제가 가지고 있는

all of my current wild ideas will be accepted as truths

뚱딴지 같은 모든 아이디어들을

by the scientific and external communities.

과학계와 대중이 믿게될 것입니다.

We will all believe that our little universe

모든 사람들이 우리의 작은 우주가 훨씬 더 큰

is just a small part of a much larger multiverse.

다중우주의 작은 한 부분이라고 믿게 되겠지요.

And even better, we will understand what happened at the Big Bang

그러나 그것보다도 더 좋은 것은 빅뱅에서 무슨 일이

in terms of a theory

일어 났는지를 이론적으로 이해하고 그것을

that we will be able to compare to observations.

관측결과와 비교할 수 있게 되는 것이겠지요.

This is a prediction. I might be wrong.

제 예측은 틀릴 수도 있습니다.

But we've been thinking as a human race

우리 인류는 고대 시절부터

about what the universe was like,

우주의 역사는 어떠했으며 또한 왜 그렇게

why it came to be in the way it did for many, many years.

우주가 생겼었는가를 생각해 왔지요.

It's exciting to think we may finally know the answer someday.

우리가 언젠가 이에 대한 답을 알게 될지 모른다는 것은 흥미진진합니다.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)