Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse

Шон Кэрролл: Далёкое время и намёк на мультивселенную

209,332 views

2011-05-06 ・ TED


New videos

Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse

Шон Кэрролл: Далёкое время и намёк на мультивселенную

209,332 views ・ 2011-05-06

TED


Пожалуйста, дважды щелкните на английские субтитры ниже, чтобы воспроизвести видео.

Переводчик: Elena Tulinova Редактор: Andriy Prischenko
00:15
The universe
0
15260
2000
Вселенная
00:17
is really big.
1
17260
2000
очень велика.
00:19
We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.
2
19260
3000
Мы живем в галактике, в галактике Млечный Путь.
00:22
There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.
3
22260
3000
В галактике Млечный Путь около ста миллиардов звёзд.
00:25
And if you take a camera
4
25260
2000
И если вы возьмёте фотокамеру,
00:27
and you point it at a random part of the sky,
5
27260
2000
направите её на любую часть неба
00:29
and you just keep the shutter open,
6
29260
2000
и просто оставите затвор открытым,
00:31
as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,
7
31260
3000
если ваша фотокамера прикреплена к Космическому Телескопу Хабл,
00:34
it will see something like this.
8
34260
2000
она зафиксирует что-то вроде этого.
00:36
Every one of these little blobs
9
36260
3000
Каждое из этих маленьких пятнышек –
00:39
is a galaxy roughly the size of our Milky Way --
10
39260
2000
это галактика примерно того же размера, что и наш Млечный Путь –
00:41
a hundred billion stars in each of those blobs.
11
41260
3000
сто миллиардов звёзд в каждом из этих пятен.
00:44
There are approximately a hundred billion galaxies
12
44260
3000
В обозримой вселенной
00:47
in the observable universe.
13
47260
2000
примерно сто миллиардов галактик.
00:49
100 billion is the only number you need to know.
14
49260
2000
Вам надо выучить только одно это число – сто миллиардов.
00:51
The age of the universe, between now and the Big Bang,
15
51260
3000
Возраст вселенной между настоящим моментом и Большим Взрывом –
00:54
is a hundred billion in dog years.
16
54260
2000
сто миллиардов в собачьих годах.
00:56
(Laughter)
17
56260
2000
(Смех)
00:58
Which tells you something about our place in the universe.
18
58260
3000
Это кое-что говорит вам о нашем месте во вселенной.
01:01
One thing you can do with a picture like this is simply admire it.
19
61260
2000
Этой фотографией можно просто восхищаться.
01:03
It's extremely beautiful.
20
63260
2000
Она невероятно красива.
01:05
I've often wondered, what is the evolutionary pressure
21
65260
3000
Я часто размышлял, что это было за эволюционное давление,
01:08
that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve
22
68260
3000
которое заставило наших предков в вельде [южноафриканской степи] развиться до такой степени,
01:11
to really enjoy pictures of galaxies
23
71260
2000
чтобы наслаждаться фотографиями галактик:
01:13
when they didn't have any.
24
73260
2000
ведь у них не было таких фотографий.
01:15
But we would also like to understand it.
25
75260
2000
Но мы также хотели бы понять её.
01:17
As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?
26
77260
4000
Как космолог, я хочу спросить, почему вселенная такова?
01:21
One big clue we have is that the universe is changing with time.
27
81260
3000
У нас есть одна большая подсказка – вселенная меняется со временем.
01:24
If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,
28
84260
3000
Если бы вы взяли одну из этих галактик и измерили её скорость,
01:27
it would be moving away from you.
29
87260
2000
оказалось бы, что она удаляется от вас.
01:29
And if you look at a galaxy even farther away,
30
89260
2000
А если бы вы взяли более далёкую галактику,
01:31
it would be moving away faster.
31
91260
2000
оказалось бы, что она удаляется быстрее.
01:33
So we say the universe is expanding.
32
93260
2000
Поэтому мы говорим, что вселенная расширяется.
01:35
What that means, of course, is that, in the past,
33
95260
2000
Это, конечно, означает, что в прошлом
01:37
things were closer together.
34
97260
2000
всё было ближе друг к другу.
01:39
In the past, the universe was more dense,
35
99260
2000
В прошлом вселенная была более плотная,
01:41
and it was also hotter.
36
101260
2000
а также более горячая.
01:43
If you squeeze things together, the temperature goes up.
37
103260
2000
Если вы сжимаете что-то, температура растёт.
01:45
That kind of makes sense to us.
38
105260
2000
Это нам более-менее понятно.
01:47
The thing that doesn't make sense to us as much
39
107260
2000
Что нам не особенно понятно, это то,
01:49
is that the universe, at early times, near the Big Bang,
40
109260
3000
что вселенная на ранних этапах, вскоре после Большого Взрыва,
01:52
was also very, very smooth.
41
112260
2000
была также очень и очень однородной.
01:54
You might think that that's not a surprise.
42
114260
2000
Вы можете подумать, что в этом нет ничего удивительного.
01:56
The air in this room is very smooth.
43
116260
2000
Воздух в этой комнате очень однороден.
01:58
You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."
44
118260
3000
Вы можете сказать, "Ну, возможно, вещи просто сами становятся однородными".
02:01
But the conditions near the Big Bang are very, very different
45
121260
3000
Но условия вскоре после Большого Взрыва совершенно другие
02:04
than the conditions of the air in this room.
46
124260
2000
по сравнению с условиями воздуха в этой комнате.
02:06
In particular, things were a lot denser.
47
126260
2000
А именно, плотность была гораздо выше.
02:08
The gravitational pull of things
48
128260
2000
Гравитационное притяжение
02:10
was a lot stronger near the Big Bang.
49
130260
2000
было гораздо сильнее сразу после Большого Взрыва.
02:12
What you have to think about
50
132260
2000
Вы должны подумать о том,
02:14
is we have a universe with a hundred billion galaxies,
51
134260
2000
что у нас есть вселенная со ста миллиардами галактик,
02:16
a hundred billion stars each.
52
136260
2000
со ста миллиардами звёзд в каждой.
02:18
At early times, those hundred billion galaxies
53
138260
3000
На ранних этапах эти сто миллиардов галактик
02:21
were squeezed into a region about this big --
54
141260
3000
были сжаты примерно до таких размеров –
02:24
literally -- at early times.
55
144260
2000
буквально, в древнейшие времена.
02:26
And you have to imagine doing that squeezing
56
146260
2000
И представьте себе такое сжатие
02:28
without any imperfections,
57
148260
2000
без каких-либо дефектов,
02:30
without any little spots
58
150260
2000
без каких-либо уплотнений,
02:32
where there were a few more atoms than somewhere else.
59
152260
2000
где было бы больше атомов, чем в других местах.
02:34
Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull
60
154260
3000
Если бы уплотнения были, они бы сжались под действием гравитации
02:37
into a huge black hole.
61
157260
2000
в огромную чёрную дыру.
02:39
Keeping the universe very, very smooth at early times
62
159260
3000
Сохранение однородности вселенной на ранних этапах –
02:42
is not easy; it's a delicate arrangement.
63
162260
2000
это непростая и тонкая вещь.
02:44
It's a clue
64
164260
2000
Это признак того,
02:46
that the early universe is not chosen randomly.
65
166260
2000
что ранняя вселенная не появилась случайно.
02:48
There is something that made it that way.
66
168260
2000
Что-то сделало её такой.
02:50
We would like to know what.
67
170260
2000
Мы бы хотели знать что.
02:52
So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,
68
172260
3000
Частично такое понимание нам дал Людвиг Больцман,
02:55
an Austrian physicist in the 19th century.
69
175260
3000
австрийский физик 19 века.
02:58
And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.
70
178260
3000
Вклад Больцмана заключался в том, что он помог нам понять энтропию.
03:01
You've heard of entropy.
71
181260
2000
Вы слышали об энтропии.
03:03
It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.
72
183260
3000
Это случайность, беспорядочность и хаотичность в некоторых системах.
03:06
Boltzmann gave us a formula --
73
186260
2000
Больцман дал нам формулу,
03:08
engraved on his tombstone now --
74
188260
2000
которая теперь выбита на его могиле
03:10
that really quantifies what entropy is.
75
190260
2000
и которая действительно позволяет измерить энтропию.
03:12
And it's basically just saying
76
192260
2000
По сути формула говорит нам,
03:14
that entropy is the number of ways
77
194260
2000
что энтропия – это число способов
03:16
we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,
78
196260
3000
перемещения элементов в системе так, чтобы это не было заметно,
03:19
so that macroscopically it looks the same.
79
199260
2000
чтобы макроскопически она выглядела бы так же.
03:21
If you have the air in this room,
80
201260
2000
Если взять воздух в этой комнате,
03:23
you don't notice each individual atom.
81
203260
3000
вы не замечаете каждый отдельный атом.
03:26
A low entropy configuration
82
206260
2000
Конфигурация с низкой энтропией –
03:28
is one in which there's only a few arrangements that look that way.
83
208260
2000
это когда лишь несколько вариантов расположения выглядят таким образом.
03:30
A high entropy arrangement
84
210260
2000
Конфигурация с высокой энтропией –
03:32
is one that there are many arrangements that look that way.
85
212260
2000
это та, где есть много вариантов расположения, которые выглядят таким образом.
03:34
This is a crucially important insight
86
214260
2000
Это критично важное понятие,
03:36
because it helps us explain
87
216260
2000
потому что оно помогает нам объяснить
03:38
the second law of thermodynamics --
88
218260
2000
второй закон термодинамики –
03:40
the law that says that entropy increases in the universe,
89
220260
3000
он гласит, что энтропия увеличивается во вселенной
03:43
or in some isolated bit of the universe.
90
223260
2000
и в каждой отдельной части вселенной.
03:45
The reason why entropy increases
91
225260
2000
Энтропия увеличивается просто потому,
03:47
is simply because there are many more ways
92
227260
3000
что есть гораздо больше способов
03:50
to be high entropy than to be low entropy.
93
230260
2000
быть в состоянии высокой энтропии, чем низкой.
03:52
That's a wonderful insight,
94
232260
2000
Это прекрасный прорыв в понимании,
03:54
but it leaves something out.
95
234260
2000
но он кое-что не учитывает.
03:56
This insight that entropy increases, by the way,
96
236260
2000
Кстати, именно понятие увеличения энтропии
03:58
is what's behind what we call the arrow of time,
97
238260
3000
стоит за тем, что мы называем осью времени,
04:01
the difference between the past and the future.
98
241260
2000
разницей между прошлым и будущим.
04:03
Every difference that there is
99
243260
2000
Любая разница, какая есть
04:05
between the past and the future
100
245260
2000
между прошлым и будущем
04:07
is because entropy is increasing --
101
247260
2000
существует потому, что энтропия увеличивается –
04:09
the fact that you can remember the past, but not the future.
102
249260
3000
тот факт, что вы можете помнить прошлое, но не будущее,
04:12
The fact that you are born, and then you live, and then you die,
103
252260
3000
тот факт, что вы рождаетесь, потом живёте, и потом умираете,
04:15
always in that order,
104
255260
2000
всегда в таком порядке, –
04:17
that's because entropy is increasing.
105
257260
2000
это потому что энтропия увеличивается.
04:19
Boltzmann explained that if you start with low entropy,
106
259260
2000
Больцман объяснил, что если вы начинаете с низкой энтропией,
04:21
it's very natural for it to increase
107
261260
2000
естественно, что она будет увеличиваться,
04:23
because there's more ways to be high entropy.
108
263260
3000
потому что есть больше способов быть в высокой энтропии.
04:26
What he didn't explain
109
266260
2000
Но он не объяснил,
04:28
was why the entropy was ever low in the first place.
110
268260
3000
почему энтропия изначально была низкой.
04:31
The fact that the entropy of the universe was low
111
271260
2000
Тот факт, что энтропия вселенной была низкой,
04:33
was a reflection of the fact
112
273260
2000
было отражением факта,
04:35
that the early universe was very, very smooth.
113
275260
2000
что ранняя вселенная была очень и очень однородной.
04:37
We'd like to understand that.
114
277260
2000
Мы бы хотели понять это.
04:39
That's our job as cosmologists.
115
279260
2000
Это наша задача как космологов.
04:41
Unfortunately, it's actually not a problem
116
281260
2000
К сожалению, мы уделяли
04:43
that we've been giving enough attention to.
117
283260
2000
недостаточно внимания этой проблеме.
04:45
It's not one of the first things people would say,
118
285260
2000
Этот вопрос – далеко не первое, что вы бы услышали,
04:47
if you asked a modern cosmologist,
119
287260
2000
если бы вы спросили современного космолога,
04:49
"What are the problems we're trying to address?"
120
289260
2000
какие проблемы мы пытаемся решить.
04:51
One of the people who did understand that this was a problem
121
291260
2000
Одним из тех людей, которые понимали, что это проблема,
04:53
was Richard Feynman.
122
293260
2000
был Ричард Фейнман.
04:55
50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.
123
295260
2000
50 лет назад он читал цикл различных лекций.
04:57
He gave the popular lectures
124
297260
2000
Он читал популярные лекции,
04:59
that became "The Character of Physical Law."
125
299260
2000
которые стали книгой "Характер физических законов".
05:01
He gave lectures to Caltech undergrads
126
301260
2000
Он читал лекции студентам КалТеха [Калифорнийского технологического института],
05:03
that became "The Feynman Lectures on Physics."
127
303260
2000
которые стали книгой "Фейнмановские лекции по физике"
05:05
He gave lectures to Caltech graduate students
128
305260
2000
Он читал лекции выпускникам КалТеха,
05:07
that became "The Feynman Lectures on Gravitation."
129
307260
2000
которые стали книгой "Фейнмановские лекции по гравитации".
05:09
In every one of these books, every one of these sets of lectures,
130
309260
3000
В каждой из этих книг, в каждом из этих циклов лекций
05:12
he emphasized this puzzle:
131
312260
2000
он подчеркивал эту загадку:
05:14
Why did the early universe have such a small entropy?
132
314260
3000
Почему у ранней вселенной была такая низкая энтропия?
05:17
So he says -- I'm not going to do the accent --
133
317260
2000
И он говорит – я не буду имитировать акцент –
05:19
he says, "For some reason, the universe, at one time,
134
319260
3000
он говорит, "По какой-то причине вселенная когда-то имела
05:22
had a very low entropy for its energy content,
135
322260
3000
слишком низкую энтропию для той энергии, которую она содержала,
05:25
and since then the entropy has increased.
136
325260
2000
и с того момента энтропия увеличивалась.
05:27
The arrow of time cannot be completely understood
137
327260
3000
Мы не можем полностью понять ось времени,
05:30
until the mystery of the beginnings of the history of the universe
138
330260
3000
пока загадка начала истории вселенной
05:33
are reduced still further
139
333260
2000
не продвинется дальше
05:35
from speculation to understanding."
140
335260
2000
от предположений к пониманию."
05:37
So that's our job.
141
337260
2000
Так что, это наша задача.
05:39
We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,
142
339260
2000
Это было 50 лет назад, и вы сейчас думаете:
05:41
"we've figured it out by now."
143
341260
2000
"Наверняка мы это уже выяснили".
05:43
It's not true that we've figured it out by now.
144
343260
2000
Но это неправда, ничего мы не выяснили.
05:45
The reason the problem has gotten worse,
145
345260
2000
Проблема стала скорее ещё сложнее,
05:47
rather than better,
146
347260
2000
а не легче,
05:49
is because in 1998
147
349260
2000
потому что в 1998 году
05:51
we learned something crucial about the universe that we didn't know before.
148
351260
3000
мы узнали кое-что важное о вселенной, чего мы не знали прежде.
05:54
We learned that it's accelerating.
149
354260
2000
Мы узнали, что она ускоряется.
05:56
The universe is not only expanding.
150
356260
2000
Вселенная не только расширяется.
05:58
If you look at the galaxy, it's moving away.
151
358260
2000
Если вы посмотрите на галактику, – она удаляется.
06:00
If you come back a billion years later and look at it again,
152
360260
2000
Если вы вернетесь через миллиард лет и посмотрите ещё раз,
06:02
it will be moving away faster.
153
362260
3000
то она будет удаляться быстрее.
06:05
Individual galaxies are speeding away from us faster and faster
154
365260
3000
Отдельные галактики уносятся от нас быстрее и быстрее.
06:08
so we say the universe is accelerating.
155
368260
2000
Поэтому мы говорим, что вселенная ускоряется.
06:10
Unlike the low entropy of the early universe,
156
370260
2000
В отличие от низкой энтропии ранней вселенной,
06:12
even though we don't know the answer for this,
157
372260
2000
хотя мы и не знаем ответа на этот вопрос,
06:14
we at least have a good theory that can explain it,
158
374260
2000
у нас хотя бы есть хорошая теория, которая может объяснить это,
06:16
if that theory is right,
159
376260
2000
если эта теория верна, –
06:18
and that's the theory of dark energy.
160
378260
2000
это теория тёмной энергии. Это идея о том,
06:20
It's just the idea that empty space itself has energy.
161
380260
3000
что пустое пространство само по себе обладает энергией.
06:23
In every little cubic centimeter of space,
162
383260
3000
В каждом маленьком кубическом сантиметре пространства,
06:26
whether or not there's stuff,
163
386260
2000
неважно, есть ли в нём хоть что-то,
06:28
whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,
164
388260
2000
неважно, есть ли в нём частицы, материя, излучение или что-либо ещё,
06:30
there's still energy, even in the space itself.
165
390260
3000
всегда есть энергия, даже в пространстве самом по себе.
06:33
And this energy, according to Einstein,
166
393260
2000
И эта энергия, согласно Энштейну,
06:35
exerts a push on the universe.
167
395260
3000
оказывает отталкивающее давление на вселенную.
06:38
It is a perpetual impulse
168
398260
2000
Это постоянный импульс,
06:40
that pushes galaxies apart from each other.
169
400260
2000
который отталкивает галактики друг от друга.
06:42
Because dark energy, unlike matter or radiation,
170
402260
3000
Потому что тёмная энергия, в отличие от материи или излучения,
06:45
does not dilute away as the universe expands.
171
405260
3000
не разбавляется по мере расширения вселенной.
06:48
The amount of energy in each cubic centimeter
172
408260
2000
Количество энергии в каждом кубическом сантиметре
06:50
remains the same,
173
410260
2000
остается тем же,
06:52
even as the universe gets bigger and bigger.
174
412260
2000
даже по мере того, как вселенная становится больше и больше.
06:54
This has crucial implications
175
414260
3000
Этот имеет очень важные следствия
06:57
for what the universe is going to do in the future.
176
417260
3000
о том, как вселенная будет вести себя в будущем.
07:00
For one thing, the universe will expand forever.
177
420260
2000
Одно из них – это то, что вселенная будет расширяться бесконечно.
07:02
Back when I was your age,
178
422260
2000
Когда я был в вашем возрасте,
07:04
we didn't know what the universe was going to do.
179
424260
2000
мы не знали, как будет вести себя вселенная.
07:06
Some people thought that the universe would recollapse in the future.
180
426260
3000
Некоторые считали, что вселенная в будущем снова сожмётся.
07:09
Einstein was fond of this idea.
181
429260
2000
Энштейну нравилась эта идея.
07:11
But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,
182
431260
3000
Но если есть тёмная энергия, и тёмная энергия не исчезает,
07:14
the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.
183
434260
3000
вселенная просто будет расширяться вечно.
07:17
14 billion years in the past,
184
437260
2000
14 миллиардов лет в прошлом,
07:19
100 billion dog years,
185
439260
2000
100 миллиардов собачьих лет,
07:21
but an infinite number of years into the future.
186
441260
3000
но бесконечное число лет в будущем.
07:24
Meanwhile, for all intents and purposes,
187
444260
3000
Пока что, во всех отношениях
07:27
space looks finite to us.
188
447260
2000
пространство кажется нам конечным.
07:29
Space may be finite or infinite,
189
449260
2000
Пространство может быть конечным или бесконечным,
07:31
but because the universe is accelerating,
190
451260
2000
но из-за того, что вселенная ускоряется,
07:33
there are parts of it we cannot see
191
453260
2000
есть части её, которые мы не можем увидеть,
07:35
and never will see.
192
455260
2000
и никогда не увидим.
07:37
There's a finite region of space that we have access to,
193
457260
2000
Есть конечный участок пространства, окруженный горизонтом,
07:39
surrounded by a horizon.
194
459260
2000
к которому у нас есть доступ.
07:41
So even though time goes on forever,
195
461260
2000
Поэтому хотя время и бесконечно,
07:43
space is limited to us.
196
463260
2000
пространство ограничено для нас.
07:45
Finally, empty space has a temperature.
197
465260
3000
В конце концов, пустое пространство имеет температуру.
07:48
In the 1970s, Stephen Hawking told us
198
468260
2000
В 1970-х годах Стивен Хокинг рассказал нам,
07:50
that a black hole, even though you think it's black,
199
470260
2000
что чёрная дыра, хоть вы и думаете, что она чёрная,
07:52
it actually emits radiation
200
472260
2000
вообще-то испускает излучение,
07:54
when you take into account quantum mechanics.
201
474260
2000
если вы учитываете квантовую механику.
07:56
The curvature of space-time around the black hole
202
476260
3000
Искривление пространства-времени вокруг чёрной дыры
07:59
brings to life the quantum mechanical fluctuation,
203
479260
3000
приводит в движение квантово-механическую флуктуацию,
08:02
and the black hole radiates.
204
482260
2000
и чёрная дыра испускает излучение.
08:04
A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons
205
484260
3000
В точности похожие вычисления Хокинга и Гари Гиббонса
08:07
showed that if you have dark energy in empty space,
206
487260
3000
показали, что если в пустом пространстве есть тёмная энергия,
08:10
then the whole universe radiates.
207
490260
3000
то вся вселенная испускает излучение.
08:13
The energy of empty space
208
493260
2000
Энергия пустого пространства
08:15
brings to life quantum fluctuations.
209
495260
2000
приводит в движение квантовые флуктуации.
08:17
And so even though the universe will last forever,
210
497260
2000
И хотя вселенная будет существовать вечно,
08:19
and ordinary matter and radiation will dilute away,
211
499260
3000
а обычная материя и излучение исчезнут,
08:22
there will always be some radiation,
212
502260
2000
всегда будет некоторое излучение,
08:24
some thermal fluctuations,
213
504260
2000
некоторые термические флуктуации,
08:26
even in empty space.
214
506260
2000
даже в пустом пространстве.
08:28
So what this means
215
508260
2000
И это значит,
08:30
is that the universe is like a box of gas
216
510260
2000
что вселенная – как коробка с газом,
08:32
that lasts forever.
217
512260
2000
которая существует вечно.
08:34
Well what is the implication of that?
218
514260
2000
Каковы же следствия этого?
08:36
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.
219
516260
3000
Следствия были изучены Больцманом в 19 веке.
08:39
He said, well, entropy increases
220
519260
3000
Он сказал, что энтропия увеличивается,
08:42
because there are many, many more ways
221
522260
2000
потому что есть гораздо больше способов
08:44
for the universe to be high entropy, rather than low entropy.
222
524260
3000
для вселенной иметь высокую энтропию, чем низкую.
08:47
But that's a probabilistic statement.
223
527260
3000
Но это вероятностное утверждение.
08:50
It will probably increase,
224
530260
2000
Она, вероятно, увеличится,
08:52
and the probability is enormously huge.
225
532260
2000
и вероятность этого громадна.
08:54
It's not something you have to worry about --
226
534260
2000
Вам не стоит беспокоиться о том, что воздух
08:56
the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.
227
536260
4000
вдруг соберётся в одной части этой комнаты, и мы задохнёмся.
09:00
It's very, very unlikely.
228
540260
2000
Это очень и очень маловероятно.
09:02
Except if they locked the doors
229
542260
2000
Но если бы заперли двери
09:04
and kept us here literally forever,
230
544260
2000
и оставили бы нас здесь буквально навечно,
09:06
that would happen.
231
546260
2000
это бы произошло.
09:08
Everything that is allowed,
232
548260
2000
Всё, что возможно,
09:10
every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,
233
550260
3000
каждая конфигурация, которую могут принять молекулы в этой комнате,
09:13
would eventually be obtained.
234
553260
2000
в конце концов будет достигнута.
09:15
So Boltzmann says, look, you could start with a universe
235
555260
3000
И Больцман говорит, возможно, сначала вселенная
09:18
that was in thermal equilibrium.
236
558260
2000
находилась в температурном равновесии.
09:20
He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.
237
560260
3000
Он не знал о Большом Взрыве. Он не знал о расширении вселенной.
09:23
He thought that space and time were explained by Isaac Newton --
238
563260
3000
Он думал, что пространство и время были объяснены Исааком Ньютоном, –
09:26
they were absolute; they just stuck there forever.
239
566260
2000
они были абсолютными, они просто останутся вечно.
09:28
So his idea of a natural universe
240
568260
2000
Поэтому его представление о естественной вселенной
09:30
was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --
241
570260
3000
было таким, в котором молекулы воздуха были равномерно распределены везде,
09:33
the everything molecules.
242
573260
2000
молекулы всего.
09:35
But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,
243
575260
3000
Но если вы Больцман, вы знаете, что если ждать достаточно долго,
09:38
the random fluctuations of those molecules
244
578260
3000
случайные флуктуации этих молекул
09:41
will occasionally bring them
245
581260
2000
порой могут привести их в конфигурации
09:43
into lower entropy configurations.
246
583260
2000
с более низкой энтропией.
09:45
And then, of course, in the natural course of things,
247
585260
2000
И потом, конечно, в естественном течении вещей,
09:47
they will expand back.
248
587260
2000
они расширятся обратно.
09:49
So it's not that entropy must always increase --
249
589260
2000
Так что энтропия не должна всегда увеличиваться –
09:51
you can get fluctuations into lower entropy,
250
591260
3000
могут быть флуктуации в более низкую энтропию,
09:54
more organized situations.
251
594260
2000
в более организованные ситуации.
09:56
Well if that's true,
252
596260
2000
Итак, если это правда,
09:58
Boltzmann then goes onto invent
253
598260
2000
затем Больцману приходят в голову
10:00
two very modern-sounding ideas --
254
600260
2000
две очень современно звучащие идеи –
10:02
the multiverse and the anthropic principle.
255
602260
3000
мультивселенная и антропный принцип.
10:05
He says, the problem with thermal equilibrium
256
605260
2000
Он говорит, что проблема с температурным равновесием
10:07
is that we can't live there.
257
607260
2000
в том, что мы не можем жить в нём.
10:09
Remember, life itself depends on the arrow of time.
258
609260
3000
Помните, сама жизнь зависит от оси времени.
10:12
We would not be able to process information,
259
612260
2000
Мы не смогли бы обрабатывать информацию,
10:14
metabolize, walk and talk,
260
614260
2000
метаболизировать, ходить и говорить,
10:16
if we lived in thermal equilibrium.
261
616260
2000
если бы мы жили в температурном равновесии.
10:18
So if you imagine a very, very big universe,
262
618260
2000
Поэтому если вы представите очень большую вселенную,
10:20
an infinitely big universe,
263
620260
2000
бесконечно большую вселенную
10:22
with randomly bumping into each other particles,
264
622260
2000
со случайно сталкивающимися друг с другом частицами,
10:24
there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,
265
624260
3000
иногда будут случаться флуктуации в состояние с более низкой энтропией,
10:27
and then they relax back.
266
627260
2000
и потом они будут развеиваться обратно.
10:29
But there will also be large fluctuations.
267
629260
2000
Но также будут и большие флуктуации.
10:31
Occasionally, you will make a planet
268
631260
2000
Иногда образуется планета,
10:33
or a star or a galaxy
269
633260
2000
или звезда, или галактика,
10:35
or a hundred billion galaxies.
270
635260
2000
или сто миллиардов галактик.
10:37
So Boltzmann says,
271
637260
2000
Поэтому, говорит Больцман,
10:39
we will only live in the part of the multiverse,
272
639260
3000
мы будем жить только в той части мультивселенной,
10:42
in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,
273
642260
3000
в той части этого бесконечно большого набора флуктуирующих частиц,
10:45
where life is possible.
274
645260
2000
где возможна жизнь.
10:47
That's the region where entropy is low.
275
647260
2000
Это участок, где энтропия низкая.
10:49
Maybe our universe is just one of those things
276
649260
3000
Может быть, наша вселенная – это одна из тех вещей,
10:52
that happens from time to time.
277
652260
2000
которые случаются время от времени.
10:54
Now your homework assignment
278
654260
2000
Итак, ваше домашнее задание –
10:56
is to really think about this, to contemplate what it means.
279
656260
2000
крепко подумать обо всем этом, обдумать, что это значит.
10:58
Carl Sagan once famously said
280
658260
2000
Карл Саган однажды произнес известную фразу, –
11:00
that "in order to make an apple pie,
281
660260
2000
"для того, чтобы сделать яблочный пирог,
11:02
you must first invent the universe."
282
662260
3000
надо создать вселенную."
11:05
But he was not right.
283
665260
2000
Но он был неправ.
11:07
In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,
284
667260
3000
В сценарии Больцмана, если вы хотите приготовить яблочный пирог,
11:10
you just wait for the random motion of atoms
285
670260
3000
вы просто ждёте, пока случайные движения атомов
11:13
to make you an apple pie.
286
673260
2000
приготовят вам яблочный пирог.
11:15
That will happen much more frequently
287
675260
2000
Это будет случаться гораздо чаще,
11:17
than the random motions of atoms
288
677260
2000
чем случайные движения атомов,
11:19
making you an apple orchard
289
679260
2000
которые создадут вам яблоневый сад,
11:21
and some sugar and an oven,
290
681260
2000
немного сахара и духовку,
11:23
and then making you an apple pie.
291
683260
2000
и только потом яблочный пирог.
11:25
So this scenario makes predictions.
292
685260
3000
Этот сценарий делает предсказания.
11:28
And the predictions are
293
688260
2000
И предсказание таково,
11:30
that the fluctuations that make us are minimal.
294
690260
3000
что флуктуации, создающие нас, минимальны.
11:33
Even if you imagine that this room we are in now
295
693260
3000
Даже если представить, что комната, где мы находимся,
11:36
exists and is real and here we are,
296
696260
2000
существует, и она настоящая, и вот мы здесь,
11:38
and we have, not only our memories,
297
698260
2000
и у нас есть не только воспоминания,
11:40
but our impression that outside there's something
298
700260
2000
но и впечатление, что снаружи есть что-то,
11:42
called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,
299
702260
4000
что называется КалТех, США и галактика Млечный Путь,
11:46
it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain
300
706260
3000
этим впечатлением гораздо проще случайно флуктуировать в ваш мозг,
11:49
than for them actually to randomly fluctuate
301
709260
2000
чем случайно флуктуировать
11:51
into Caltech, the United States and the galaxy.
302
711260
3000
в настоящий КалТех, Соединенные Штаты и галактику.
11:54
The good news is that,
303
714260
2000
Хорошая новость состоит в том,
11:56
therefore, this scenario does not work; it is not right.
304
716260
3000
что, следовательно, этот сценарий не работает, он неверен.
11:59
This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.
305
719260
3000
Этот сценарий предсказывает, что мы должны быть минимальной флуктуацией.
12:02
Even if you left our galaxy out,
306
722260
2000
Даже если забыть о нашей галактике,
12:04
you would not get a hundred billion other galaxies.
307
724260
2000
вы не получите сто миллиардов других галактик.
12:06
And Feynman also understood this.
308
726260
2000
И Фейнман тоже понимал это.
12:08
Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,
309
728260
4000
Фейнман говорит, "Из гипотезы о том, что мир – это флуктуация,
12:12
all the predictions are that
310
732260
2000
единственное предсказание – это то,
12:14
if we look at a part of the world we've never seen before,
311
734260
2000
что если мы посмотрим на часть мира, которую мы раньше не видели,
12:16
we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --
312
736260
2000
мы найдем её перемешанной, и не такой, как часть, на которую мы только что посмотрели, –
12:18
high entropy.
313
738260
2000
в состоянии высокой энтропии.
12:20
If our order were due to a fluctuation,
314
740260
2000
Если бы наш порядок происходил от флуктуации,
12:22
we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.
315
742260
2000
мы бы не ожидали увидеть порядок где-то еще, кроме как где мы его только что заметили.
12:24
We therefore conclude the universe is not a fluctuation."
316
744260
4000
Таким образом, мы заключаем, что вселенная – это не флуктуация."
12:28
So that's good. The question is then what is the right answer?
317
748260
3000
Хорошо. Тогда вопрос – что же является правильным ответом?
12:31
If the universe is not a fluctuation,
318
751260
2000
Если вселенная не флуктуация,
12:33
why did the early universe have a low entropy?
319
753260
3000
почему ранняя вселенная имела низкую энтропию?
12:36
And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
320
756260
3000
И я бы с удовольствием сообщил вам ответ, но у меня заканчивается время.
12:39
(Laughter)
321
759260
2000
(Смех)
12:41
Here is the universe that we tell you about,
322
761260
2000
Вот вселенная, о которой мы вам рассказываем,
12:43
versus the universe that really exists.
323
763260
2000
против вселенной, которая действительно существует –
12:45
I just showed you this picture.
324
765260
2000
я вам уже показывал ту картинку.
12:47
The universe is expanding for the last 10 billion years or so.
325
767260
2000
Вселенная расширяется последние 10 миллиардов лет или около того.
12:49
It's cooling off.
326
769260
2000
Она охлаждается.
12:51
But we now know enough about the future of the universe
327
771260
2000
Но сейчас мы знаем достаточно о будущем вселенной,
12:53
to say a lot more.
328
773260
2000
чтобы сказать гораздо больше.
12:55
If the dark energy remains around,
329
775260
2000
Если тёмная энергия не рассеивается,
12:57
the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.
330
777260
3000
всё ядерное топливо в звёздах вокруг нас закончится, и они перестанут гореть.
13:00
They will fall into black holes.
331
780260
2000
Они превратятся в чёрные дыры.
13:02
We will live in a universe
332
782260
2000
Мы будем жить во вселенной,
13:04
with nothing in it but black holes.
333
784260
2000
в которой нет ничего, кроме чёрных дыр.
13:06
That universe will last 10 to the 100 years --
334
786260
4000
Эта вселенная будет существовать 10 в 100-й степени лет –
13:10
a lot longer than our little universe has lived.
335
790260
2000
гораздо дольше, чем существовала наша маленькая вселенная.
13:12
The future is much longer than the past.
336
792260
2000
Будущее гораздо дольше, чем прошлое.
13:14
But even black holes don't last forever.
337
794260
2000
Но даже чёрные дыры не существуют вечно.
13:16
They will evaporate,
338
796260
2000
Они испарятся,
13:18
and we will be left with nothing but empty space.
339
798260
2000
и у нас останется только пустое пространство.
13:20
That empty space lasts essentially forever.
340
800260
4000
Это пустое пространство существует вечно.
13:24
However, you notice, since empty space gives off radiation,
341
804260
3000
Но заметим, что поскольку пустое пространство испускает излучение,
13:27
there's actually thermal fluctuations,
342
807260
2000
есть температурные флуктуации,
13:29
and it cycles around
343
809260
2000
которые циклически повторяют
13:31
all the different possible combinations
344
811260
2000
все возможные различные комбинации
13:33
of the degrees of freedom that exist in empty space.
345
813260
3000
степеней свободы, которые существуют в пустом пространстве.
13:36
So even though the universe lasts forever,
346
816260
2000
Поэтому, хотя вселенная существует вечно,
13:38
there's only a finite number of things
347
818260
2000
есть только конечное число вещей,
13:40
that can possibly happen in the universe.
348
820260
2000
которые могут произойти во вселенной.
13:42
They all happen over a period of time
349
822260
2000
Они все происходят за период времени
13:44
equal to 10 to the 10 to the 120 years.
350
824260
3000
равный 10 в степени 10 в степени 120 лет.
13:47
So here's two questions for you.
351
827260
2000
Итак, у меня к вам два вопроса.
13:49
Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,
352
829260
3000
Первый: если вселенная существует 10 в степени 10 в степени 120 лет,
13:52
why are we born
353
832260
2000
почему мы рождаемся
13:54
in the first 14 billion years of it,
354
834260
3000
в первые 14 миллиардов лет,
13:57
in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?
355
837260
3000
в теплом, комфортном послесвечении после Большого Взрыва?
14:00
Why aren't we in empty space?
356
840260
2000
Почему мы не в пустом пространстве?
14:02
You might say, "Well there's nothing there to be living,"
357
842260
2000
Вы можете сказать, "Ну, там нет ничего, в чём можно было бы жить",
14:04
but that's not right.
358
844260
2000
но это неправильно.
14:06
You could be a random fluctuation out of the nothingness.
359
846260
2000
Вы могли бы быть случайной флуктуацией из ничего.
14:08
Why aren't you?
360
848260
2000
Почему вы ею не являетесь?
14:10
More homework assignment for you.
361
850260
3000
Это вам ещё одно домашнее задание.
14:13
So like I said, I don't actually know the answer.
362
853260
2000
Итак, как я уже сказал, я вообще-то не знаю ответа.
14:15
I'm going to give you my favorite scenario.
363
855260
2000
Я расскажу вам мой любимый сценарий.
14:17
Either it's just like that. There is no explanation.
364
857260
3000
Либо это просто так есть. Нет никакого объяснения.
14:20
This is a brute fact about the universe
365
860260
2000
Это просто жестокий факт вселенной,
14:22
that you should learn to accept and stop asking questions.
366
862260
3000
который нужно научиться принимать как есть и не задавать вопросов.
14:26
Or maybe the Big Bang
367
866260
2000
Или, возможно, Большой Взрыв –
14:28
is not the beginning of the universe.
368
868260
2000
это не начало вселенной.
14:30
An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,
369
870260
3000
Не разбитое яйцо – это конфигурация с низким уровнем энтропии,
14:33
and yet, when we open our refrigerator,
370
873260
2000
и тем не менее, когда мы открываем холодильник,
14:35
we do not go, "Hah, how surprising to find
371
875260
2000
мы не восклицаем, "Ха, как удивительно найти
14:37
this low entropy configuration in our refrigerator."
372
877260
2000
эту конфигурацию с низким уровнем энтропии в нашем холодильнике."
14:39
That's because an egg is not a closed system;
373
879260
3000
Это потому что яйцо – не закрытая система,
14:42
it comes out of a chicken.
374
882260
2000
оно появляется из курицы.
14:44
Maybe the universe comes out of a universal chicken.
375
884260
4000
Может быть, вселенная появляется из вселенской курицы.
14:48
Maybe there is something that naturally,
376
888260
2000
Может быть, есть что-то, что естественным образом,
14:50
through the growth of the laws of physics,
377
890260
3000
через развитие законов физики,
14:53
gives rise to universe like ours
378
893260
2000
даёт начало вселенной вроде нашей
14:55
in low entropy configurations.
379
895260
2000
в конфигурации с низким уровнем энтропии.
14:57
If that's true, it would happen more than once;
380
897260
2000
Если это правда, то это бы случилось больше одного раза,
14:59
we would be part of a much bigger multiverse.
381
899260
3000
мы были бы частью еще более обширной мультивселенной.
15:02
That's my favorite scenario.
382
902260
2000
Это мой любимый сценарий.
15:04
So the organizers asked me to end with a bold speculation.
383
904260
3000
Организаторы попросили меня закончить смелым предположением.
15:07
My bold speculation
384
907260
2000
Моё смелое предположение –
15:09
is that I will be absolutely vindicated by history.
385
909260
3000
что я буду полностью оправдан историей.
15:12
And 50 years from now,
386
912260
2000
И 50 лет спустя
15:14
all of my current wild ideas will be accepted as truths
387
914260
3000
все мои текущие сумасшедшие идеи будут приняты за истину
15:17
by the scientific and external communities.
388
917260
3000
научным и прочими сообществами.
15:20
We will all believe that our little universe
389
920260
2000
Мы все будем считать, что наша маленькая вселенная –
15:22
is just a small part of a much larger multiverse.
390
922260
3000
это только небольшая часть более обширной мультивселенной.
15:25
And even better, we will understand what happened at the Big Bang
391
925260
3000
И даже лучше – мы поймём, что произошло во время Большого Взрыва
15:28
in terms of a theory
392
928260
2000
в терминах теории,
15:30
that we will be able to compare to observations.
393
930260
2000
которую мы сможем сравнить с наблюдениями.
15:32
This is a prediction. I might be wrong.
394
932260
2000
Вот вам предсказание. Я могу ошибаться.
15:34
But we've been thinking as a human race
395
934260
2000
Но мы как человечество, много лет размышляли
15:36
about what the universe was like,
396
936260
2000
о том, какова наша вселенная
15:38
why it came to be in the way it did for many, many years.
397
938260
3000
и почему она стала такой, какой она стала.
15:41
It's exciting to think we may finally know the answer someday.
398
941260
3000
Очень волнующе думать, что когда-нибудь мы, возможно, узнаем ответ.
15:44
Thank you.
399
944260
2000
Спасибо.
15:46
(Applause)
400
946260
2000
(Аплодисменты)
Об этом сайте

Этот сайт познакомит вас с видеороликами YouTube, полезными для изучения английского языка. Вы увидите уроки английского языка, преподаваемые высококлассными учителями со всего мира. Дважды щелкните по английским субтитрам, отображаемым на каждой странице видео, чтобы воспроизвести видео оттуда. Субтитры прокручиваются синхронно с воспроизведением видео. Если у вас есть какие-либо комментарии или пожелания, пожалуйста, свяжитесь с нами, используя эту контактную форму.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7