A few months ago
the Nobel Prize in physics
was awarded to two teams of astronomers
for a discovery that has been hailed
as one of the most important
astronomical observations ever.
And today, after briefly describing what they found,
I'm going to tell you about a highly controversial framework
for explaining their discovery,
namely the possibility
that way beyond the Earth,
the Milky Way and other distant galaxies,
we may find that our universe
is not the only universe,
but is instead
part of a vast complex of universes
that we call the multiverse.
Now the idea of a multiverse is a strange one.
I mean, most of us were raised to believe
that the word "universe" means everything.
And I say most of us with forethought,
as my four-year-old daughter has heard me speak of these ideas since she was born.
And last year I was holding her
and I said, "Sophia,
I love you more than anything in the universe."
And she turned to me and said, "Daddy,
universe or multiverse?"
(Laughter)
But barring such an anomalous upbringing,
it is strange to imagine
other realms separate from ours,
most with fundamentally different features,
that would rightly be called universes of their own.
And yet,
speculative though the idea surely is,
I aim to convince you
that there's reason for taking it seriously,
as it just might be right.
I'm going to tell the story of the multiverse in three parts.
In part one,
I'm going to describe those Nobel Prize-winning results
and to highlight a profound mystery
which those results revealed.
In part two,
I'll offer a solution to that mystery.
It's based on an approach called string theory,
and that's where the idea of the multiverse
will come into the story.
Finally, in part three,
I'm going to describe a cosmological theory
called inflation,
which will pull all the pieces of the story together.
Okay, part one starts back in 1929
when the great astronomer Edwin Hubble
realized that the distant galaxies
were all rushing away from us,
establishing that space itself is stretching,
it's expanding.
Now this was revolutionary.
The prevailing wisdom was that on the largest of scales
the universe was static.
But even so,
there was one thing that everyone was certain of:
The expansion must be slowing down.
That, much as the gravitational pull of the Earth
slows the ascent of an apple tossed upward,
the gravitational pull
of each galaxy on every other
must be slowing
the expansion of space.
Now let's fast-forward to the 1990s
when those two teams of astronomers
I mentioned at the outset
were inspired by this reasoning
to measure the rate
at which the expansion has been slowing.
And they did this
by painstaking observations
of numerous distant galaxies,
allowing them to chart
how the expansion rate has changed over time.
Here's the surprise:
They found that the expansion is not slowing down.
Instead they found that it's speeding up,
going faster and faster.
That's like tossing an apple upward
and it goes up faster and faster.
Now if you saw an apple do that,
you'd want to know why.
What's pushing on it?
Similarly, the astronomers' results
are surely well-deserving of the Nobel Prize,
but they raised an analogous question.
What force is driving all galaxies
to rush away from every other
at an ever-quickening speed?
Well the most promising answer
comes from an old idea of Einstein's.
You see, we are all used to gravity
being a force that does one thing,
pulls objects together.
But in Einstein's theory of gravity,
his general theory of relativity,
gravity can also push things apart.
How? Well according to Einstein's math,
if space is uniformly filled
with an invisible energy,
sort of like a uniform, invisible mist,
then the gravity generated by that mist
would be repulsive,
repulsive gravity,
which is just what we need to explain the observations.
Because the repulsive gravity
of an invisible energy in space --
we now call it dark energy,
but I've made it smokey white here so you can see it --
its repulsive gravity
would cause each galaxy to push against every other,
driving expansion to speed up,
not slow down.
And this explanation
represents great progress.
But I promised you a mystery
here in part one.
Here it is.
When the astronomers worked out
how much of this dark energy
must be infusing space
to account for the cosmic speed up,
look at what they found.
This number is small.
Expressed in the relevant unit,
it is spectacularly small.
And the mystery is to explain this peculiar number.
We want this number
to emerge from the laws of physics,
but so far no one has found a way to do that.
Now you might wonder,
should you care?
Maybe explaining this number
is just a technical issue,
a technical detail of interest to experts,
but of no relevance to anybody else.
Well it surely is a technical detail,
but some details really matter.
Some details provide
windows into uncharted realms of reality,
and this peculiar number may be doing just that,
as the only approach that's so far made headway to explain it
invokes the possibility of other universes --
an idea that naturally emerges from string theory,
which takes me to part two: string theory.
So hold the mystery of the dark energy
in the back of your mind
as I now go on to tell you
three key things about string theory.
First off, what is it?
Well it's an approach to realize Einstein's dream
of a unified theory of physics,
a single overarching framework
that would be able to describe
all the forces at work in the universe.
And the central idea of string theory
is quite straightforward.
It says that if you examine
any piece of matter ever more finely,
at first you'll find molecules
and then you'll find atoms and subatomic particles.
But the theory says that if you could probe smaller,
much smaller than we can with existing technology,
you'd find something else inside these particles --
a little tiny vibrating filament of energy,
a little tiny vibrating string.
And just like the strings on a violin,
they can vibrate in different patterns
producing different musical notes.
These little fundamental strings,
when they vibrate in different patterns,
they produce different kinds of particles --
so electrons, quarks, neutrinos, photons,
all other particles
would be united into a single framework,
as they would all arise from vibrating strings.
It's a compelling picture,
a kind of cosmic symphony,
where all the richness
that we see in the world around us
emerges from the music
that these little, tiny strings can play.
But there's a cost
to this elegant unification,
because years of research
have shown that the math of string theory doesn't quite work.
It has internal inconsistencies,
unless we allow
for something wholly unfamiliar --
extra dimensions of space.
That is, we all know about the usual three dimensions of space.
And you can think about those
as height, width and depth.
But string theory says that, on fantastically small scales,
there are additional dimensions
crumpled to a tiny size so small
that we have not detected them.
But even though the dimensions are hidden,
they would have an impact on things that we can observe
because the shape of the extra dimensions
constrains how the strings can vibrate.
And in string theory,
vibration determines everything.
So particle masses, the strengths of forces,
and most importantly, the amount of dark energy
would be determined
by the shape of the extra dimensions.
So if we knew the shape of the extra dimensions,
we should be able to calculate these features,
calculate the amount of dark energy.
The challenge
is we don't know
the shape of the extra dimensions.
All we have
is a list of candidate shapes
allowed by the math.
Now when these ideas were first developed,
there were only about five different candidate shapes,
so you can imagine
analyzing them one-by-one
to determine if any yield
the physical features we observe.
But over time the list grew
as researchers found other candidate shapes.
From five, the number grew into the hundreds and then the thousands --
A large, but still manageable, collection to analyze,
since after all,
graduate students need something to do.
But then the list continued to grow
into the millions and the billions, until today.
The list of candidate shapes
has soared to about 10 to the 500.
So, what to do?
Well some researchers lost heart,
concluding that was so many candidate shapes for the extra dimensions,
each giving rise to different physical features,
string theory would never make
definitive, testable predictions.
But others turned this issue on its head,
taking us to the possibility of a multiverse.
Here's the idea.
Maybe each of these shapes is on an equal footing with every other.
Each is as real as every other,
in the sense
that there are many universes,
each with a different shape, for the extra dimensions.
And this radical proposal
has a profound impact on this mystery:
the amount of dark energy revealed by the Nobel Prize-winning results.
Because you see,
if there are other universes,
and if those universes
each have, say, a different shape for the extra dimensions,
then the physical features of each universe will be different,
and in particular,
the amount of dark energy in each universe
will be different.
Which means that the mystery
of explaining the amount of dark energy we've now measured
would take on a wholly different character.
In this context,
the laws of physics can't explain one number for the dark energy
because there isn't just one number,
there are many numbers.
Which means
we have been asking the wrong question.
It's that the right question to ask is,
why do we humans find ourselves in a universe
with a particular amount of dark energy we've measured
instead of any of the other possibilities
that are out there?
And that's a question on which we can make headway.
Because those universes
that have much more dark energy than ours,
whenever matter tries to clump into galaxies,
the repulsive push of the dark energy is so strong
that it blows the clump apart
and galaxies don't form.
And in those universes that have much less dark energy,
well they collapse back on themselves so quickly
that, again, galaxies don't form.
And without galaxies, there are no stars, no planets
and no chance
for our form of life
to exist in those other universes.
So we find ourselves in a universe
with the particular amount of dark energy we've measured
simply because our universe has conditions
hospitable to our form of life.
And that would be that.
Mystery solved,
multiverse found.
Now some find this explanation unsatisfying.
We're used to physics
giving us definitive explanations for the features we observe.
But the point is,
if the feature you're observing
can and does take on
a wide variety of different values
across the wider landscape of reality,
then thinking one explanation
for a particular value
is simply misguided.
An early example
comes from the great astronomer Johannes Kepler
who was obsessed with understanding
a different number --
why the Sun is 93 million miles away from the Earth.
And he worked for decades trying to explain this number,
but he never succeeded, and we know why.
Kepler was asking
the wrong question.
We now know that there are many planets
at a wide variety of different distances from their host stars.
So hoping that the laws of physics
will explain one particular number, 93 million miles,
well that is simply wrongheaded.
Instead the right question to ask is,
why do we humans find ourselves on a planet
at this particular distance,
instead of any of the other possibilities?
And again, that's a question we can answer.
Those planets which are much closer to a star like the Sun
would be so hot
that our form of life wouldn't exist.
And those planets that are much farther away from the star,
well they're so cold
that, again, our form of life would not take hold.
So we find ourselves
on a planet at this particular distance
simply because it yields conditions
vital to our form of life.
And when it comes to planets and their distances,
this clearly is the right kind of reasoning.
The point is,
when it comes to universes and the dark energy that they contain,
it may also be the right kind of reasoning.
One key difference, of course,
is we know that there are other planets out there,
but so far I've only speculated on the possibility
that there might be other universes.
So to pull it all together,
we need a mechanism
that can actually generate other universes.
And that takes me to my final part, part three.
Because such a mechanism has been found
by cosmologists trying to understand the Big Bang.
You see, when we speak of the Big Bang,
we often have an image
of a kind of cosmic explosion
that created our universe
and set space rushing outward.
But there's a little secret.
The Big Bang leaves out something pretty important,
the Bang.
It tells us how the universe evolved after the Bang,
but gives us no insight
into what would have powered the Bang itself.
And this gap was finally filled
by an enhanced version of the Big Bang theory.
It's called inflationary cosmology,
which identified a particular kind of fuel
that would naturally generate
an outward rush of space.
The fuel is based on something called a quantum field,
but the only detail that matters for us
is that this fuel proves to be so efficient
that it's virtually impossible
to use it all up,
which means in the inflationary theory,
the Big Bang giving rise to our universe
is likely not a one-time event.
Instead the fuel not only generated our Big Bang,
but it would also generate countless other Big Bangs,
each giving rise to its own separate universe
with our universe becoming but one bubble
in a grand cosmic bubble bath of universes.
And now, when we meld this with string theory,
here's the picture we're led to.
Each of these universes has extra dimensions.
The extra dimensions take on a wide variety of different shapes.
The different shapes yield different physical features.
And we find ourselves in one universe instead of another
simply because it's only in our universe
that the physical features, like the amount of dark energy,
are right for our form of life to take hold.
And this is the compelling but highly controversial picture
of the wider cosmos
that cutting-edge observation and theory
have now led us to seriously consider.
One big remaining question, of course, is,
could we ever confirm
the existence of other universes?
Well let me describe
one way that might one day happen.
The inflationary theory
already has strong observational support.
Because the theory predicts
that the Big Bang would have been so intense
that as space rapidly expanded,
tiny quantum jitters from the micro world
would have been stretched out to the macro world,
yielding a distinctive fingerprint,
a pattern of slightly hotter spots and slightly colder spots,
across space,
which powerful telescopes have now observed.
Going further, if there are other universes,
the theory predicts that every so often
those universes can collide.
And if our universe got hit by another,
that collision
would generate an additional subtle pattern
of temperature variations across space
that we might one day
be able to detect.
And so exotic as this picture is,
it may one day be grounded
in observations,
establishing the existence of other universes.
I'll conclude
with a striking implication
of all these ideas
for the very far future.
You see, we learned
that our universe is not static,
that space is expanding,
that that expansion is speeding up
and that there might be other universes
all by carefully examining
faint pinpoints of starlight
coming to us from distant galaxies.
But because the expansion is speeding up,
in the very far future,
those galaxies will rush away so far and so fast
that we won't be able to see them --
not because of technological limitations,
but because of the laws of physics.
The light those galaxies emit,
even traveling at the fastest speed, the speed of light,
will not be able to overcome
the ever-widening gulf between us.
So astronomers in the far future
looking out into deep space
will see nothing but an endless stretch
of static, inky, black stillness.
And they will conclude
that the universe is static and unchanging
and populated by a single central oasis of matter
that they inhabit --
a picture of the cosmos
that we definitively know to be wrong.
Now maybe those future astronomers will have records
handed down from an earlier era,
like ours,
attesting to an expanding cosmos
teeming with galaxies.
But would those future astronomers
believe such ancient knowledge?
Or would they believe
in the black, static empty universe
that their own state-of-the-art observations reveal?
I suspect the latter.
Which means that we are living
through a remarkably privileged era
when certain deep truths about the cosmos
are still within reach
of the human spirit of exploration.
It appears that it may not always be that way.
Because today's astronomers,
by turning powerful telescopes to the sky,
have captured a handful of starkly informative photons --
a kind of cosmic telegram
billions of years in transit.
and the message echoing across the ages is clear.
Sometimes nature guards her secrets
with the unbreakable grip
of physical law.
Sometimes the true nature of reality beckons
from just beyond the horizon.
Thank you very much.
(Applause)
Chris Anderson: Brian, thank you.
The range of ideas you've just spoken about
are dizzying, exhilarating, incredible.
How do you think
of where cosmology is now,
in a sort of historical side?
Are we in the middle of something unusual historically in your opinion?
BG: Well it's hard to say.
When we learn that astronomers of the far future
may not have enough information to figure things out,
the natural question is, maybe we're already in that position
and certain deep, critical features of the universe
already have escaped our ability to understand
because of how cosmology evolves.
So from that perspective,
maybe we will always be asking questions
and never be able to fully answer them.
On the other hand, we now can understand
how old the universe is.
We can understand
how to understand the data from the microwave background radiation
that was set down 13.72 billion years ago --
and yet, we can do calculations today to predict how it will look
and it matches.
Holy cow! That's just amazing.
So on the one hand, it's just incredible where we've gotten,
but who knows what sort of blocks we may find in the future.
CA: You're going to be around for the next few days.
Maybe some of these conversations can continue.
Thank you. Thank you, Brian. (BG: My pleasure.)
(Applause)
منذ شهور قليلة
تم منح جائزة نوبل في الفيزياء
الى فريقين من علماء الفلك
عن كشف تم الاشادة به
كأحد أهم
الاكشافات الفلكية على الاطلاق
واليوم ، بعد وصفهم المختصر لما اكتشفوه
سوف احكي لكم عن اطار عمل مثير للجدل جداً
لشرح اكتشافهم
تحديداً اسمه الامكانية
ذلك السبيل فيما وراء الأرض
الطريق اللبني والمجرات البعيدة الاخرى
من الممكن ان نجد أن كوننا
ليس هو الكون الوحيد
ولكنه بدلاً من ذلك
جزء من اكوان معقدة كبيرة
ما نطلق عليه متعدد الاكوان
الأن الفكرة من تعدد الاكوان هي فكرة غريبة
أعني ، معظمنا تربي ليعتقد
ان كلمة "كون" تعني كل شيئ
و أقول ان معظمنا مع بعض الدراسة
مثل ابنتي ذات الاربعة اعوام تسمعني اتحدث عن هذه الافكار منذ ولادتها
والعام الماضي كنت احملها
وقلت ، "صوفيا ،
احبك اكثر من اي شيئ في الكون"
وتحولت الي وقالت "أبي،
الكون ام الكون المتعدد
(ضحك)
ولكن منعاً لمثل تلك هذه التنشئة الشاذة
فإنه من الغريب ان نتخيل
عوالم اخرى تنفصل عنا
معظمها بملامح مخنلفة أساساً
بحيث يمكن ان نطلق عليها مباشرة اسم أكوان بنفسها
وحتى الآن
التضارب خلال الفكرة هو بالتأكيد
انني اهدف الى اقناعكم
ان هناك سبباً لأخذ الموضوع على محمل الجد
كما لوكانت صحيحة
سأسرد عليكم قصة عن الاكوان المتعددة في ثلاثة اجزاء
في الجزء الاول
سأقوم بوصف نتائج الفوز بجائزة نوبل تلك
و القاء الضوء على الغموض العميق
الذي ابرزته تلك النتائج
في الجزء الثاني
سأعرض حلاً لهذا الغموض
يبنى على نهج يسمى نظرية الأوتار
وهناك حيث ستبرز فكرة
الأكوان المتعددة في القصة
وأخيراً ، في الجزء الثالث
سوف اصف نظرية الكوزمولوجي
تدعى التضخم
والتي ستقوم بسحب كل قطع القصة معاً
حسناً ، يبدأ الجزء الأول في الماضي في 1929
عندما أدرك الفلكي العظيم ادوين هابل
ان المجرات البعيدة
تتباعد في عجلة عنا
بما يؤسس ان الفضاء نفسه يتمدد
يتوسع
الآن هذا كان ثورياً
كانت الحكم السائدة على نطاق واسع
ان الكون ساكن
ولكن مع ذلك حتى
كان هناك شيئاً ما كان الجميع متأكدون منه
ان التوسع يجب ان يتباطأ
حيث ، بقدر ما ان الجاذبية تسحب الارض
تبطيء صعود تفاحة القيت لأعلى
فان سحب الجاذبية
لكل مجرة عن الاخرى
يجب ان يبطئ
التوسع في الفضاء
والآن لنتقدم سريعاً نحو التسعينات
عندما قام هذان الفلكيان
اللذان ذكرتهما في البداية
بعد الهامهما بهذا المنطق
لقياس المعدل
الذي به يتم بتاطؤ هذا التوسع
وقاموا بالآتي
بملاحظة دؤوبة
للمجرات البعيدة الكثيرة
بما يسمح لهم برسم خريطة
عن كيف ان معدل التوسع قد تغير بمرور الوقت
وهنا كانت المفاجأة
لقد وجدوا ان التوسع لم يكن يتباطأ
ولكنهم وجدوا انه يتسارع
أسرع فأسرع
وهذا مثل قذف تفاحة للأعلى
وهي تذهب الى الاعلى اسرع فأسرع
الآن اذا رأيت تفاحة تفعل ذلك
يتوجب عليك معرفة السبب
ما الذي يدفعها
نفس الشيئ ، ان نتائج الفلكيين
ادت بالتأكيد انهم يستحقون جائزة نوبل بجدارة
ولكنهم طرحوا سؤالاً مماثلاً
ما هي القوة التي تسوق كل المجرات
للذهاب بعيداً بسرعة عن بعضها البعض
بطريقة متسارعة
حسناً ان الاجابة الواعدة
تأتي من فكرة قديمة لأينشتاين
كما ترون ، فقد تعودنا ان الجاذبية
هي قوة تفعل شيئاً واحداً فقط
تسحب الاشياء مع بعضها
ولكن نظرية اينشتاين عن الجاذبية
نظريته العامة عن النسبية
الجاذبية يمكنها كذلك دفع الاشياء عن بعضها
كيف ؟ حسناً وطبقاً لحسابات اينشتاين
لو امتلأء الفراغ بشكل موحد
بطاقة غير مرئية
نوعاً ما مثل الضباب غير المرئي المنتظم
اذن فالجاذبية تولدت من ذلك الضباب
فهذا منفرة
جاذبية منفرة
وهذا بالضبط مانحتاجه لتفسير الملاحظات
لأن الجاذبية المنفرة
للطاقة غير المرئية في الفضاء
الآن ندعوها الطاقة المظلمة
ولكنني جعلتها ابيض مدخن هنا حتى تتمكنوا من رؤيتها
طاقتها المنفرة
ستتسبب في دفع كل مجرة مقابل الاخرى
تقود التوسع للتسارع
وليس للتباطؤ
وهذا التفسير
يمثل تقدماً عظيماً
ولكنني اعدكم بالغموض
هذا هو الجزء الاول
هذا هو
عندما قام الفلكيان بالعمل على
كم من هذه الطاقة المظلمة
يجب ان يغرس في الفضاء
يجب حسابه للسرعة الكونية
انظروا ماذا وجدوا
الرقم صغير
معبراً عنه بالوحدات المتعلقة
هو صغير بصورة مذهلة
والغموض انه لشرح هذا الرقم الغريب
نريد ان يخرج هذا الرقم
من قوانين الفيزياء
ولكن حتى الآن لم يجد اي احد وسيلة لذلك
والآن محتمل ان تتعجب
هل تهتم
ربما شرح هذا الرقم
مجرد مسألة تقنية
تفاصيل تقنية تهم الخبراء
ولكن غير متعلق بأي احد آخر
حسناً انها بالتأكيد تفاصيل تقنية
ولكن بعض التفاصيل حقاً تهم
بعض التفاصيل تعطي
نافذة الى مملكة الواقع المجهولة
وهذ الرقم الغريب من الممكن ان يفعل ذلك
وأحرز المدخل الوحيد لذلك حتى الآن تقدماً لتفسير ذلك
يستدعي احتمال وجود أكوان أخرى
فكرة انها بالطبيعة تخرج من نظرية السلسلة
والذي يأخذني الى الجزء الأول : نظرية الأوتار
أذن مع الاحتفاظ بغموض الطاقة المبهمة
في خلفية عقلكم
حيث سأقوم بإخباركم ب
ثلاثة أشياء رئيسية عن نظرية الأوتار
أولاً , ما هي؟
حسناً فهذا مدخل لادراك حلم اينشتين
عن النظرية الموحدة للفيزياء
اطار عمل شامل وحيد
من الممكن وصف
كل القوى اثناء عملها في الكون
والفكرة المركزية عن نظرية الأوتار
في الواقع فكرة مباشرة
تقول انك اذا اختبرت
اي جزء من مادة بدقة متناهية
في البداية سوف تجد جزيئات
ومن ثم سوف تجد ذرات و جسيمات ذرية
ولكن النظرية تقول انك لو استطعت التفتيت الى اصغر
اصغر بكثير عما نستطيعه بالتقنيات الحالية
فقد تجد شيئاً آخر داخل هذه الجسيمات
خيطاً رفيعاً يهتز من الطاقة
أوتار دقيقة تهتز
بالضبط شبه الخيوط الموجودة على الكمان
يمكنها الاهتزاز في قوالب مختلفة
منتجةً نوتات موسيقية مختلفة
هذه الخيوط الأساسية الصغيرة
عندما تهتز في انماط مختلفة
تنتج انواع مختلفة من الجسيمات
منها الالكترونات ، الكواراكات ، النيوترونات ، الفوتونات
كل الجسيمات الاخرى
ستتحد في اطار وحيد
بينما تنشأ جميعها من الأوتار المهتزة
انها صورة قاهرة
نوع من السيمفونية الكونية
حيث كل الثراء
الذي نراه في العالم حولنا
يخرج من الموسيقى
هذه الاشياء الدقيقة والصغيرة تستطيع ان تلعب موسيقى
ولكن هناك ثمن
لهذا التوحد الانيق
لأن أعواماً من الابحاث
اظهرت ان حساب نظرية الأوتار لا يتم بالضبط
فهناك عدم تناسق موجود
الا اذا اعطينا
لبعض الاشياء غير المألوفة كلياً
ابعاداً اضافية في الفضاء
هذا هو ، نحن جميعا نعلم عن الابعاد الثلاثة للفضاء
ويمكنكم التفكير في هذه
على انها الارتفاع , العرض والعمق
ولكن نظرية الأوتار تقول انه على مقاييس صغيرة بطريقة خيالية
هناك ابعاداً اضافية
تتكوم في حجم صغير دقيق
لم نتمكن من اكتشافه
ولكن بالرغم من ان الابعاد مختبئة
ولكن لديها تأثير على الاشياء نستطيع ملاحظته
لأن شكل الابعاد الاضافية
يقيد كيفية قدرة الأوتار على الاهتزاز
وفي نظرية الأوتار
الاهتزاز يحدد كل شيئ
لذلك فإن كميات الجسيمات ، ونقاط قوتها
والأكثر أهمية ، كمية الطاقة المظلمة
يتم تحديدها
بشكل الابعاد الاضافية
لذا لو علمنا شكل الابعاد الاضافية
سوف نتمكن من حساب هذه الميزات
حساب كمية الطاقة المظلمة
التحدي
لو لم نعلم
هو شكل الابعاد الاضافية
كل ما نعلمه
هو قائمة بالاشكال المرشحة
اتيحت بالحساب
الآن وعندما تم تطوير هذه الافكار
كان هناك فقط حوالي خمسة أشكال مرشحة
لذلك يمكنكم تخيلها
وتحليلها واحدة واحدة
لتحديد اي محصلة
سوف تنجم عن الملامح الفيزيائية
ولكن بمرور الوقت نمت هذه القائمة
لأن الباحثون وجدوا اشكالاً مرشحة أخرى
من خمسة ، نما العدد الى المئات ثم الآلاف
كبير ولكنها مجموعة مازال تحت السيطرة ويمكن تحليلها
وبعد كل شيئ
فإن الطلاب المتخرجين يحتاجون لشيئ يعملونه
ولكن القائمة استمرت في النمو
الى ملايين و بلايين حتى اليوم
ارتفعت قائمة الاشكال المرشحة
الى حوالي 10 الى 500
اذن ما العمل ؟
بعض الباحثين فقد قلبه
خالصاً الى انه مع هذا العدد من الاشكال المرشحة للابعاد الاضافية
فان كل ارتفاع للملامح الفيزيائية المختلفة
فلن يمكن لنظرية الأوتار
بالتحديد تنبوءات قابلة للاختبار
ولكن أخرون حولوا هذه المسألة في عقولهم
آخذينا الى احتمالية الاكوان المتعددة
هنا الفكرة
من المحتمل ان تكون هذه الاشكال على قدم المساواة مع كل الآخرين
الكل حقيقي مثل كل الآخرين
بمعنى
ان هناك اكوان كثيرة
كل منها له شكل للأبعاد الاضافية
وهذا العرض الجذري
له تأثير عميق على الغموض
تم اكتشاف حجم الطاقة المظلمة بواسطة نتائج رابحي جائزة نوبل
لأنك ترى
لو كان هناك اكوان اخرى
ولو كان هذه الاكوان
كل منها ، افترض ، لديه شكل مختلف من الابعاد الاضافية
اذن فالملامح الفيزيائية لكل كون سيكون مختلفاً
وبالخصوص
كمية الطاقة المظلمة في كل كون
ستكون مختلفة
بما يعني ان الغموض
في تفسير كمية الطاقة المظلمة التي قمنا بقياسها
ستؤخذ على شكل مختلف كلياً
في هذا السياق
قوانين الفيزياء لا تستطيع تفسير رقم واحد من الطاقة المظلمة
لأنه لا يوجد رقم واحد
هناك العديد من الارقام
بما يعني
اننا قد سألنا السؤال الخطأ
هل السؤال الصحيح هو
لمذا نجد انفسنا كبشر في كون
بكمية من الطاقة المظلمة قد قسناها
بدلاً من أي من الاحتمالات الاخرى
الموجودة هناك
وذلك سؤال يمكننا من المضي قدماً
لأن هذه الأكوان
التي لديها طاقة مظلمة اكثر من كوننا
حينما تحاول هذه المادة التكتل في المجرات
فإن الدفع المنفر للطاقة المظلمة يكون قوياً
بالقدر الذي ينفخ به الكتلة الى اجزاء
ولا تتكون المجرات
وفي هذه المجرات التي لديها طاقة مظلمة اقل بكثير
فإنها تنهار على نفسها بسرعة
وهنا ايضاً لا تتكون المجرات
وبدون المجرات لا توجد نجوم ولا كواكب
ولا توجد فرصة
لأي شكل من أشكال الحياة
للوجود في تلك الأكوان
لذا نجد انفسنا في كون ما
مع كمية محددة من الطاقة المظلمة التي قمنا بقياسها
ببساطة لأن كوننا لديه ظروف
مضيافة لشكل الحياة التي نحياها
وذلك من شأنه ان
يُحل الغموض
تم ايجاد الاكوان المتعددة
والآن هناك البعض الذين لا يجدون هذا التفسير مرضياً
لقد استخدمنا الفيزياء
لتعطينا تفسيراً محدداً للملامح التي رصدناها
ولكن الموضوع هو
لو ان الملامح التي ترصدها
يمكن وبالفعل تأخذ
تشكيلة واسعة من القيم المختلفة
عبر مساحة اوسع من الحقيقة
اذن التفكير في تفسير واحد
لقيمة معينة
هو ببساطة مضلل
وفي مثال متقدم
يأتي من الفلكي العظيم يوهانس كيبلر
والذي كان مهووساً بفهم
رقم مختلف
لماذا تبعد الشمس 93 مليون ميل من الارض
وعمل لعقود محاولاً تفسير هذا الرقم
ولكنه لم ينجح ونحن نعلم لماذا
كيبلر كان يسأل
السؤال الخطأ
نحن نعلم الآن ان هناك الكثير من الكواكب
على ابعاد متنوعة مختلفة من نجومها المضيفة
لذلك مع الامل بان قوانين الفيزياء
سوف تشرح رقم معين ، 93 مليون ميل
حسناً فإن هذا ببساطة توجه خاطئ
بدلاً من ذلك فإن السؤال الصحيح الذي نسأله هو :
لماذا نجد انفسنا نحن البشر على كوكب
على هذه المسافة المحددة
بدلا من الاحتمالات الأخرى؟
وايضاً ، هذا سؤال نستطيع الاجابة عنه
تلك الكواكب التي تكون اقرب كثيراً من نجم مثل الشمس
ستكون حارة جداً
بالشكل الذي لا توجد معه شكل الحياة التي نعيشها
وتلك الكواكب التي تبعد كثيراً عن الشمس
تكون باردة جداً
بنفس القدر الذي لا تتحمله شكل الحياة التي نحياها
لذا فقد وجدنا انفسنا
على كوكب على هذه المسافة المحددة
لانها ببساطة تتحصل على ظروف
حيوية لشكل الحياة التي نحياها
وعندما تأتي الى كواكب ومسافاتها
فهذا بوضوح هو النوع الصحيح من التبرير
والهدف هو
عندما نأتي الى الاكوان والطاقة المظلمة التي تحتويها
فإنه من الممكن كذلك ان يكون النوع الصحيح من التبرير
هناك اختلاف جوهري ، بالطبع
وهو اننا نعلم ان هناك كواكب اخرى
ولكن الى الآن فقد تكهنت احتمالية
ان هناك من المحتمل ان يكون اكوان اخرى
ولوضع الجميع سوياً
نحتاج الى آلية
تستطيع بالفعل توليد اكوان اخرى
وهذا يأخذني الى الجزء الاخير ، الجزء الثالث
لأن مثل هذه الالية قد تم ايجادها
بواسطة العلماء الكونيين محاولين فهم الانفجار الكبير
هل ترى ، عندما نتحدث عن الانفجار الكبير
فغالباً يكون لدينا صورة
عن نوع من الانفجار الكوني
الذي خلق كوننا
ووضع الفضاء في حالة خروج متسارع
ولكن هناك سر صغير
لقد ترك الانفجار الكبير شيئاً مهماً بعض الشيء
الانفجار
فهو يخبرنا كيف ان الكون تطور بعد الانفجار
ولكنه لا يعطينا نظرة متبصرة
عما قد يكون منح القوة للانفجار نفسه
وقد تم ملء هذه الفجوة في النهاية
بواسطة نسخة محسنة عن نظرية الانفجار الكبير
وهو ما يدعى التمدد الكوني
التي تحدد نوعاً معيناً من الوقود
التي بالطبع ولَد
التسارع الخارجي للفضاء
يقوم الوقود على شيئ يدعى الحقل الكمي
ولكن التفصيلة الوحيدة التي تهمنا
هي ان هذا الوقود اثبت من الكفاءة
التي من المحتمل افتراضياً
استخدامها جميعاً
بمعنى في نظرية التمدد
قد اعطى الانفجار الكبير البداية لكوننا
وهو ما لا يشبه حدث المرة الواحدة
بدلاً عن ذلك فان الوقود لم يولد فقط الانفجار الكبير
ولكنه ولد كذلك انفجارات كبيرة اخرى لا تعد ولا تحصى
كل منها اعطى النشوء لكونها المنفصل
مع كوننا الذي اصبح فقاعة واحدة
في حمام الفقاعات الكبير للاكوان
والآن ، عندما صهرنا ذلك مع نظرية الأوتار
هاهي الصورة التي قادتنا اليها
كل من هذه الاكوان له ابعاداً اضافية
الابعاد الاضافية تتشكل في اشكال متنوعة ومختلفة
الاشكال المختلفة ينتج عنها ملامح فيزيائية مختلفة
ونجد انفسنا في كون ما بدلاً من كون اخر
ببساطة لأنه فقط في كوننا
هذه هي الملامح الفيزيائية مثل كمية الطاقة المظلمة
هي مناسبة لشكلة الحياة التي نحياها
وهذه هي الصورة القاهرة المثيرة للجدل
للاكوان الاوسع
المتطورة عن الرصد و االنظرية
قد قادتنا الى اعتبار خطير
تبقى سؤال واحد كبير ، بالطبع ، هو
هل من المحتمل ان نتأكد
من وجود اكواناً أخرى ؟
حسناً ، دعوني اشرح
عما يمكن ان كون قد حدث في يوم ما
نظرية التمدد
لها ما يدعمها بقوة من الملاحظات
لأن النظرية تتنباً
ان الانفجار الكبير من الممكن ان يكون شديداً
بحيث ان الفضاء قد تمدد بسرعة
بحيث ان لوكان لدينا كمية من العالم الدقيق
قد يكون تمدده خارجاً الى العالم الكبير
منتجاً اثار بصمات مميزة
نمط من نقاط اسخن قليلاً و نقاط ابرد قليلاً
عبر الفضاء
والتي تم رصدها بواسطة التليسكوبات القوية الآن
وبالذهاب بعيداً ، لو كان هناك أكوان أخرى
تتنبأ هذه النظرية بأنه كل حين وآخر
يمكن لهذه الاكوان ان تتصادم
ولو تعرض كوننا للضرب بواسطة كون آخر
فسوف ينتج هذا التصادم
شكلاً اضافياً رقيقاً
من التغير الحراري عبر الفضاء
من الممكن يوماً ما
ان نتمكن من اكتشافه
ومثل غرابة هذه الصورة
من المحتمل ان تكون يوماً ما
مرتكزة على الملاحظات
التي تتبنى وجود اكوان اخرى
سوف الخص
مع التضمين المدهش
لكل هذه الافكار
للمستقبل البعيد جداً
كما ترون ، لقد تعلمنا
ان كوننا ليس ساكناً
و ان الفضاء يتمدد
وان ذلك التمدد يتسارع
وانه من المحتمل وجود اكوان اخرى
كلها بالاختبار المتأني
لضوء نجم متناهي في الصغر
يأتينا من المجرات البعيدة
ولكن لأن التمدد يتسارع
في المستقبل البعيد جداً
ستتباعد هذه المجرات بعيداً وبصورة سريعة
بحيث لا نتمكن من رؤيتها
ليس بسبب محدودية تقنياتنا
ولكن بسبب قوانين الفيزياء
الضوء التي تبعثه هذه المجرات
يسافر بسرعة أعلى من سرعة الضوء
لن نتمكن من التغلب على
اتساع الفجوة بيننا
لذا فان الفلكيين في المستقبل البعيد
ينظرون الى الفضاء العميق
لن يروا شيئاً غير السلسلة اللامتناهية
من السكون ، الحبري الأسود
وسوف يخلصون
الى ان الكون ساكن ولا يتغير
ويمتلئ بواحة مركزية وحيدة من المادة
التي تسكن
صورة من الاكوان
التي بالتأكيد نعلم انه خطأ
الآن من المحتمل ان يكون لدى فلكيي المستقبل سجلات
تم تداولها من عصر سابق
مثلنا
تثبت التمدد الكوني
تعج بالمجرات
ولكن هل سيصدق هؤلاء الفلكيون المستقبليون
بمثل هذه المعلومات القديمة؟
او هل سيعتقدون
في الكون الأسود الساكن الفارغ
الذي كشفت عنه مشاهداتهم المتطورة؟
أشكّ بأنه الخيار الثاني
بما يعني اننا نعيش
خلال عصر مميز بوضوح
عندما تكون هناك حقائق مؤكدة بعمق عن الاكوان
ما تزال في متناول الايدي
لروح البشر التائقة للإستكشاف
يظهر انها لن تكون دوماً على هذا النسق
لأن فلكيو اليوم
بتوجيه تليسكوباتهم القوية الى السماء
قد التقطوا كمية من الفوتونات المليئة بالمعلومات الصارخة
نوعاً من البرقيات الكونية
تستغرق بلايين السنوات في التنقل
ويتردد صدى الرسالة عبر العصور بوضوح
احياناً تحرس الطبيعة اسرارها
بقبضة لا يمكن كسرها
من القوانين الفزيائية
أحياناً تومئ طبيعة الواقع
من خلف الافق
شكراً جزيلاً
(تصفيق)
كريس اندرسون: شكراً لك براين
كمية الافكار التي تحدثت عنها
مدهشة و مبهجة ولا تصدق
ماذا تعتقدون
عن مكان الكوزملوجي الان
من ناحية تاريخية نوعا ما
هل نحن في وسط شيء غير معتاد تاريخياً من وجهة نظرنا
بي جي: انه من الصعب القول
بانه عندما تعلمنا ان الفلكيين في المستقبل البعيد
ليس لديهم معلومات كافية لمعرفة
السؤال الطبيعي هو ، من المحتمل ان نكون بالفعل في هذا الوضع
وبعمق معين ، فان ملامح حاسمة للكون
قد هربت قدرتنا على الفهم
بسبب كيفية تطور الكوزمولوجي
ومن هذا المنظور
يمكن دوما ان نسأل أسئلة
ولن نتمكن من الاجابة الكاملة عليها
على الجانب الآخر ، يمكننا الآن ان نفهم
كم عمر الكون
يمكننا ان نفهم
كيفية فهم البيانات من الاشعة الخلفية للميكرويف
هذا تم تأريخه منذ 13.72 بليون عاماً
وحتى الان ، يمكننا تنفيذ عمليات حسابية للتنبؤ عن ماذا سيكون شكله
وتم مطابقتها
هذا مذهل
لذا في جهة ما ، انه فقط من غير المعقول ان ماحصلنا عليه
ولكن من يعلم ما هو نوع المعوقات التي سنجدها في المستقبل
ك أ : ستكون في الجوار الايام القليلة المقبلة
من المحتمل أن تستمر بعض من هذه النقاشات
شكرا لك ، شكرا لك براين. (ب جي : بكل سرور)
(تصفيق)
Преди няколко месеца
Нобеловата награда по физика
беше присъдена на два екипа астрономи
за откритие, което се счита
за едно от най-важните
астрономически открития.
Днес, след кратко описание, за това, което те откриха,
ще ви разкажа за много противоречива схема,
която обяснява откритието им,
а именно, възможността,
че далече от Земята,
Млечния път и други галактики,
можем да открием, че Вселената ни
не е единствената Вселена,
а вместо това е
част от огромен комплекс от вселени,
който наричаме мулти-вселена.
Идеята за мулти-вселена е странна.
Искам да кажа, че повечето от нас вярваха,
че думата "Вселена" значи всичко.
Казвам, че повечето от нас вярваха, на това
което четири годишната ми дъщеря ме чу да говоря за тези идеи.
Миналата година я държах
и ѝ казах: София,
обичам те повече от всичко във Вселената."
Тя се обърна към мен и каза: "Татко,
Вселената или мулти-вселената?"
(Смях)
Но не допускайки такова виждане,
е странно да си представим,
че други области, които са отделени от нашата,
повечето от тях с различни черти,
могат справедливо да бъдат наречени вселени.
И все пак,
въпреки че тази идея е със сигурност спекулативна,
целта ми е да ви убедя,
че има причина това да бъде взето насериозно
и може да бъде вярно.
Ще ви разкажа историята за мулти-вселената в три части.
В първата част
ще опиша тези резултати, които получиха Нобелова награда
и ще изясня неяснотите,
които бяха открити с тези резултати.
Във втората част
предлагам решение на неяснотите.
То е основано на подход, наречен Теория на струните
и ето къде ще стане въпрос
за идеята за мулти-вселената.
Накрая, в третата част,
ще опиша космична теория,
която се нарича инфлационна теория,
която ще сглоби историята.
Добре, първата част започва през 1929 г.,
когато великият астроном Едвин Хъбъл
откри, че далечните галактики
се отдалечават от нас,
като създават пространство,
което се разширява.
Това беше откритие.
Преди това хората мислеха,
че Вселената е статична.
Но дори тогава,
имаше нещо, за което всички знаеха:
разширяването трябва да се забави.
Това, подобно на Земната гравитация,
забавя издигането на ябълка, която е хвърлена нагоре,
гравитацията
на всяка от галактиките,
трябва да забавя
разширяването на пространството.
Сега отиваме бързо напред, до 90-те години,
когато тези два екипа от астрономи,
за които споменах в началото,
бяха въодушевени от това,
да измерят скоростта,
с която разширяването се забавя.
Те направиха това
чрез старателни наблюдения
на много отдалечени галактики,
което им позволи да начертаят
как скоростта на разширяването се изменя с времето.
Ето изненадата:
Те откриха, че разширяването не се забавя.
Откриха, че то се ускорява,
като става все по-бързо и по-бързо.
Това е като хвърляне на ябълка нагоре,
която върви нагоре все по-бързо.
Ако сте видели такава ябълка,
се питате защо.
Какво я кара да прави това?
Подобно на това, откритията на астрономите
със сигурност заслужават Нобелова награда,
но те повдигнаха същия въпрос.
Какво кара галактиките
да се отдалечават една от друга
с увеличаваща се скорост?
Най-достоверният отговор
идва от старата мисъл на Айнщайн.
Както виждате, свикнали сме, че гравитацията
е сила, която
привлича обектите.
Но в теорията на Айнщайн за гравитация,
в неговата обща теория на относителността,
гравитацията може и да отдалечава обектите.
Как? Според математиката на Айнщайн,
ако пространството е изпълнено
с невидима енергия,
някаква еднаква, невидима мъгла,
тогава гравитацията, която се генерира от тази мъгла
ще бъде отблъскваща,
ще отблъсква гравитацията,
което е точно това, което искаме, за да обясним наблюденията.
Поради отблъскващата гравитация
на невидимата енергия в пространството -
я наричаме тъмна енергия,
но я направих димно - бяла тук, за да можете да я видите -
нейната отблъскваща гравитация
причинява отблъскването на галактиките,
като принуждава разширяването да се ускорява,
а не да се забавя.
Това обяснение
е голям напредък.
Но аз ви обещах загадка
в първата част.
Ето я и нея.
Когато астрономите откриха
каква част от тази тъмна енергия
прониква в пространството,
за да отчетат космическото ускорение,
погледнете какво откриха те.
Това число е малко.
Изразено в относителни мерни единици,
това е изключително малко.
Загадката е да се обясни това число.
Искаме това число
да се реши от законите на физиката,
но никой досега не е открил начин да направи това.
Сигурно се чудите,
дали да се тревожите за това.
Може би обяснението за това число
е просто технически въпрос,
което е от интерес за експертите,
а не за някой друг.
Със сигурност това е технически детайл,
но някои детайли наистина са много важни.
Някои детайли осигуряват
прозорци към неизследвани области от реалността
и това число прави точно това,
като единственият подход, който е измислен, за да го обясни
е чрез приемане на възможността за съществуване на други вселени -
идея, която възниква от Теория на струните,
с което отиваме към втората част: Теория на струните.
Така че, задръжте в съзнанието си
загадката за тъмната енергия
и сега ще ви разкажа
три ключови неща за Теория на струните.
Първо, какво представлява тя?
Това е подход да се осъществи мечтата на Айнщайн
за еднаквата теория на физиката,
една схема,
която може да опише
всички сили във Вселената.
Основната идея на Теория на струните
е проста.
Тя гласи, че ако изследвате прецизно
част от материята,
първо откривате молекули
и след това откривате атоми и субатомни частици.
Но теорията гласи, че ако изследвате още по-надълбоко,
много по-надълбоко, отколкото можем със съществуващата технология,
ще откриете нещо друго в тези частици -
малки вибриращи влакънца енергия,
малка вибрираща струна.
Точно като струните на цигулка,
те могат да вибрират в различни модели,
произвеждайки различни музикални ноти.
Когато вибрират в различни модели,
тези малки фундаментални струни
произвеждат различни частици -
електрони, кварки, неутрони, фотони,
всички други частици
ще бъдат обединени в схема,
защото произхождат от вибриращи струни.
Това е приковаваща вниманието картина,
вид космическа симфония,
където богатството,
което виждаме в света около нас,
произлиза от музиката,
която могат да изсвирят тези малки струни.
Но има цена
за това елегантно единство,
защото дългогодишни изследвания
показаха, че математиката на струнна теория не работи.
Тя има вътрешни несъвършенства,
освен ако не позволим
нещо непознато -
допълнителни размери на пространството.
Всички знаем за обикновените три измерения на пространството.
Можете да мислите за тях,
като височина, ширина и дълбочина.
Но Теория на струните казва, че при много малки размери,
съществуват допълнителни измерения,
нагънати до малък размер, толкова малък,
че не можем да ги открием.
Но въпреки, че измеренията са скрити,
те оказват влияние върху нещата, които можем да видим,
защото формата на допълнителните измерения
ограничава вибрациите на струните.
В Теория на струните
вибрацията определя всичко.
Масата на частици, големината на силите
и най-важното, количеството тъмна енергия
са определени
от формата на допълнителните измерения.
Ако знаехме, каква е формата на допълнителните измерения,
щяхме да можем да изчислим тези свойства,
да изчислим потока от тъмна енергия.
Предизвикателството е,
че не знаем
каква е формата на допълнителните измерения.
Всичко, което имаме е
списък от предложения на форми,
изчислени по математичен начин.
Когато тези идеи бяха разработени за пръв път,
имаше само пет предложения за форми,
така че, можете да си представите,
като ги анализирате една по една,
да определите дали сте определили правилно
физическите свойства, които виждаме.
Но с течение на времето, списъкът се увеличи,
защото изследователите откриха други възможни форми.
От пет, броят им се увеличи на стотици и хиляди -
голяма, но все пак управляема колекция за анализ,
защото, преди всичко,
завършилите студенти трябва да имат работа.
Но списъкът продължаваше да се увеличава
и достигна милиони, милиарди предложения за форми.
Днес той
се разрасна до 10 на 500на степен предложеиня за форми.
Какво да правим?
Някои изследователи изгубиха търпение
и направиха заключение, че има толкова много възможности за форми на допълнителните измерения,
като всяко има различни физически свойства,
че струнната теория никога няма да направи
точни, можещи да бъдат изпитани, прогнози.
Но други продължиха да изследват,
като ни представиха възможността за мулти-вселена.
Ето я и идеята.
Може би всяка от тези форми е на еднакво разстояние от всяка друга.
Всяка от тях е толкова реална, като всяка друга,
в смисъл,
че има много вселени,
всяка от които е с различна форма за допълнителните измерения.
Това радикално предложение
има голямо значение за тази загадка:
количеството тъмна енергия, което е открито от физиците, които спечелиха Нобелова награда.
Защото, както виждате,
ако има други вселени
и ако всяка от тези вселени
има различна форма за допълнителни измерения,
физическите свойства на всяка вселена ще бъдат различни,
по-точно,
количеството тъмна енергия във всяка вселена
ще бъде различно.
Което значи, че загадката
за обясняването на количеството тъмна енергия, което измерваме,
ще приеме напълно различен характер.
В този контекст,
законите на физиката не могат да обяснят количеството на тъмната енергия,
защото това не е само едно количество,
а много количества.
Което означава,
че сме задавали грешен въпрос.
Правилният въпрос, който трябва да бъде зададен,
е защо ние, хората, се намираме във Вселена,
в която има точно определено количество тъмна енергия, която сме измерили,
а не която и да е друга от възможностите,
които съществуват?
Това е въпрос, на който трябва да намерим отговор.
Защото тези вселени,
които имат повече тъмна енергия от нашата,
за материята, която се опитва да проникне в галактиките,
отблъскването от тъмната енергия е толкова силно,
че отблъсква проникването
и не се образуват галактики.
Тези галактики, в които има по-малко тъмна енергия,
се свиват в себе си толкова бързо,
че не се образуват галактики.
Без галактики няма звезди, планети
и няма възможност
нашата форма на живот
да съществува в тези други вселени.
Намираме се във Вселена
с точно определено количество тъмна енергия, което сме измерили,
просто защото Вселената ни има условия,
които са благоприятни за нашата форма на живот.
Това е.
Загадката е решена,
мулти-вселената е открита.
Някои учени намират това обяснение за незадоволително.
Свикнали сме физиката
да ни дава точни дефиниции за свойствата, които виждаме.
Но същността е,
ако свойството, което виждате,
може и приема
множество различни стойности
в реалността,
тогава едно обяснение
за определена стойност
е просто недостатъчно.
Един по-ранен пример за това е
когато Йохан Кеплер
е бил обсебен идеята да разбере
едно друго число -
защо Слънцето се намира на 93 милиона мили от Земята.
Той десетилетия се е опитвал да обясни този въпрос,
но не е успял и знаем защо.
Кеплер е задавал
грешен въпрос.
Сега знаем, че съществуват много планети,
на различни разстояния от техните звезди - домакини.
Надяваме се, че законите на физиката
ще обяснят един въпрос, 93 милиона мили,
това е просто с главата надолу.
Вместо да зададе правилния въпрос,
защо ние, хората, се намираме на планета,
на точно това разстояние,
вместо някоя от другите възможности.
Отново, това е въпрос, на който можем да отговорим.
Тези планети, които са много по-близо до звезда като Слънцето,
ще са толкова горещи,
че нашата форма на живот няма да съществува.
Тези планети, които са много отдалечени от звездата,
са толкова студени,
че отново, нашата форма на живот няма да съществува.
Намираме се на планета,
на това определено разстояние,
просто защото тя има условия,
които са подходящи за нашата форма на живот.
Когато става дума за планети и техните разстояния,
това е правилният начин на мислене.
Същността е,
че когато става дума за вселени и за тъмната енергия, която те съдържат,
това също е правилният начин на мислене.
Една ключова разлика, разбира се,
е че знаем, че има други планети,
но те са толкова далече, че мога само да размишлявам за възможността,
че може да има други вселени.
За да обхванем всичко,
ни е нужен механизъм,
който действително може да създава други вселени.
Отиваме в последната част, част трета.
Тъй като такъв механизъм е открит
от космолозите, които се опитват да разберат Големия взрив.
Когато говорим за Големия взрив,
трябва да си представим
вид космическа експлозия,
която е създала Вселената ни
и да установим пространство, което отива напред.
Но има малка тайна.
Големият взрив остави нещо много важно,
взрива.
Това ни казва, как Вселената се е изменила след взрива,
но не дава отговор на въпроса,
какво е причинило взрива.
Този въпрос е решен
от подобрената версия на теорията за Големия взрив.
Нарича се инфлационна космология,
която идентифицира даден вид гориво,
което произвежда
пространство, отиващо напред.
Горивото се основава на нещо, което се нарича квантово поле,
но единствената подробност, която е от значение за нас,
е, че това гориво е толкова ефикасно,
че е невъзможно
да бъде използвано цялото,
което в инфлационната теория означава,
че Големия взрив, който създаде Вселената ни,
не е еднократно събитие.
Вместо това, горивото не само създаде Големия взрив,
но също и безброй други Големи взривове,
всеки от които създава отделна вселена,
като Вселената ни е само мехур
в гигантската баня от мехури на вселени.
Сега, когато разбрахме струнната теория,
ето картината, до която дойдохме.
Всяка от тези галактики има допълнителни измерения.
Допълнителните измерения имат различни форми.
Различните форми създават различни физически свойства.
Намираме се в една Вселена, вместо в друга,
просто защото само в нашата Вселена,
физическите свойства, като количество на тъмна енергия,
са подходящи за нашата форма на живот.
Това е предизвикателната, но много противоречива картина
на космическото пространство,
която последните наблюдения и теорията
са ни оставили да обмислим.
Голям въпрос, който остава да решим, разбира се, е,
дали ще можем да потвърдим
съществуването на други вселени.
Нека опиша
начин, по който това може да се случи.
Инфлационната теория
е извършила много наблюдения.
Тъй като теорията предсказва,
че Големия взрив е бил толкова силен,
че пространството се е разширило бързо,
малките треперещи квантови частици от микро света
са се разпространили в макро света,
като са се получили ясни отпечатъци,
модел на малко по-топли места и малко по-студени места
в пространството,
което се наблюдава с мощни телескопи.
Още повече, ако има други вселени,
теорията прогнозира, че често
тези вселени могат да се сблъскат.
Ако Вселената ни бъде ударена от друга,
това сблъскване
ще създаде допълнителен чувствителен модел
на изменение на температурата в пространството,
което можем да открием
някога.
Колкото и да е екзотична тази картина,
един ден чрез изследвания
може да бъде обосновано
установяването на съществуване на други вселени.
Ще направя заключение
с удивително приложение
на всички тези идеи
за много далечно бъдеще.
Научихме,
че Вселената ни не е статична,
че пространството се разширява,
че разширяването се ускорява
и че може да има други вселени,
чрез внимателно изследване на
малки частици от звездна светлина,
които идват от далечни галактики.
Но тъй като разширяването се ускорява,
в много далечно бъдеще
тези галактики ще се отдалечават толкова далече и толкова бързо,
че няма да можем да ги видим -
не поради технологични ограничения,
а поради законите на физиката.
Светлината, която излъчват тези галактики,
въпреки че го правят с най-високата възможна скорост, скоростта на светлината,
няма да могат да преминат
все по-разширяващото се пространство между нас.
В далечно бъдеще, астрономите,
които гледат в космоса,
няма да видят нищо друго, освен безкрайно разширяване
на статично, мастилено-черно пространство.
Те ще направят заключението,
че Вселената е статична и неизменяща се
и е населена с единичен, централен оазис от материя,
която те населяват -
картина на космоса,
за която със сигурност знаем, че е невярна.
Може би тези астрономи от бъдещето ще имат записи,
които са им предадени от по-ранна епоха,
като нашата,
които удостоверяват съществуването на разширяващ се космос,
който е пълен с галактики.
Но тези бъдещи астрономи
ще повярват ли на древното знание?
Или ще повярват
в тъмната, статична празна Вселена,
която се разкрива от наблюденията им.
Подозирам, че ще бъде последното.
Което означава, че живеем
в забележителна привилегирована епоха,
когато някои дълбоки истини за космоса
все още могат да бъдат наблюдавани
от учените.
Изглежда, че няма винаги да бъде така.
Защото днешните астрономи,
обръщайки мощни телескопи към небето,
са видели много фотони -
вид космическа телеграма,
която се придвижва милиарди години
и съобщението, предадено през вековете, е ясно.
Понякога природата пази своите тайни
с неумолимата хватка
на физически закон.
Понякога истинската същност на реалността кимва
зад хоризонта.
Благодаря ви много.
(Аплодисменти)
Крис Андерсън: Брайън, благодаря Ви.
Обхватът от идеи, за които току-що говорихте,
са зашеметяващи и невероятни.
Как мислите,
за това, където сега се намира космологията,
като историческа страна?
Според Вас, намираме ли се в средата на нещо исторически необикновено?
БГ: Трудно е да се каже.
Когато учим, че астрономите от далечното бъдеще
няма да имат достатъчно информация да открият нещата,
естественият въпрос е, че може би вече сме в това положение
и някои дълбоки, критични свойства на Вселената
вече са избягали от способността ни да ги разберем,
поради това как космосът се изменя.
От моя гледна точка,
може би винаги ще си задаваме въпроси
и никога няма да можем да им отговорим напълно.
От друга страна, сега можем да разберем
колко годишна е Вселената.
Можем да разберем
как да разбираме данните от микровълновата радиация,
която е възникнала преди 13,72 милиарда години -
и все пак, днес можем да правим изчисления, за да предскажем как тя ще изглежда
и те са верни.
Това е просто удивително.
От друга страна, е невероятно, това, което знаем,
но кой знае какво ще открием в бъдеще.
КА: Ще бъдете тук през следващите няколко дни.
Може би, някои от тези разговори ще продължат.
Благодаря Ви. Благодаря Ви, Браян. (БВ: За мен беше удоволствие)
(Аплодисменти)
Před několika měsíci
byla Nobelova cena za fyziku
udělena dvěma týmům astronomů
za objev, který byl oslavován
jako jeden z nejdůležitějších
astronomických pozorování vůbec.
A dnes, po krátkém popisu toho, co objevili,
vám povím o velice kontroverzním schématu
vysvětlujícím jejich objev,
jmenovitě tu možnost,
že daleko mimo Zemi,
Mléčnou dráhu a jiné vzdálené galaxie,
náš vesmír nemusí být
tím jediným vesmírem,
ale je naopak
částí rozsáhlého komplexu vesmírů,
který nazýváme multivesmír.
Myšlenka multivesmíru je zvláštní.
Chci říct, většina z nás byla vychována v duchu toho,
že slovo "vesmír" znamená všechno.
A prozíravě říkám většina z nás,
protože má čtyřletá dcera mě poslouchá mluvit o těchto myšlenkách od chvíle, kdy se narodila.
A loni, drže ji v nářuči,
jsem jí řekl: "Sofie,
ve vesmíru neexistuje nic, co bych miloval víc než tebe."
A ona se na mě podívala a řekla: "Tati,
ve vesmíru nebo multivesmíru?"
(Smích)
Ovšem pominu-li takto neobvyklou výchovu,
je zvláštní představit si
jiné reality oddělené od té naší,
většinou s fundamentálně odlišnými vlastnostmi,
které by po právu mohly být nazývány samostatnými vesmíry .
A přece,
ač je tato myšlenka jistě spekulativní,
dal jsem si za cíl přesvědčit vás,
že je zde důvod, abychom ji brali vážně,
protože prostě může být správná.
Povím vám příběh multivesmíru ve třech částech.
V první části
vám popíši výsledky oceněné Nobelovou cenou
a zdůrazním hlubokou záhadu,
kterou tyto výsledky odkryly.
V druhé části
vám nabídnu řešení této záhady.
Toto řešení je založeno na přístupu zvaném teorie strun,
a to je ta část, kde myšlenka multivesmíru
bude hrát hlavní roli.
Nakonec ve třetí části
vás seznámím s kosmologickou teorií
nazývanou inflace,
která propojí všechny části příběhu dohromady.
Dobře, část první začíná v roce 1929,
kdy si významný astronom Edwin Hubble
uvědomil, že vzdálené galaxie
se od nás vzdalují
a prokázal, že vesmír samotný se natahuje,
že se rozpíná.
Tedy, to bylo revoluční.
Převládající názor byl totiž ten, že ve velkém měřítku
je vesmír statický.
Ale i přesto
zde byla jedna věc, kterou si byli všichni jistí:
Rozpínání se musí zpomalovat.
Stejně, jako gravitační přitažlivost Země
zpomaluje stoupání jablka hozeného vzhůru,
tak gravitační působení
každé galaxie na všechny ostatní
musí zpomalovat
expanzi vesmíru.
Nyní se přesuňme do 90. let 20. století,
kdy se tyto dva týmy astronomů,
které jsem zmiňoval v úvodu,
nechaly inspirovat těmito argumenty
a změřily míru,
jíž expanze vesmíru zpomaluje.
A to provedly
důkladnými pozorováními
mnoha vzdálených galaxií,
která jim dovolila zmapovat,
jak se míra rozpínání mění s časem.
Zde přichází překvapení:
Zjistili, že expanze se nezpomaluje.
Namísto toho zjistili, že se zrychluje,
probíhá rychleji a rychleji.
Je to jako když vyhodíte jablko vzhůru
a to stoupá stále rychleji a rychleji.
Kdybyste viděli takto se chovat jablko,
rádi byste věděli, čím to je.
Co jej postrkává?
Tak jako tak jsou výsledky astronomů
jistě hodny Nobelovy ceny,
ale oni si položili podobnou otázku.
Jaká síla pohání všechny galaxie
odhánějíc je pryč od ostatních
navždy se zvyšující rychlostí?
Neslibnější odpověď
přichází ze staré Einsteinovy myšlenky.
Jak víte, všichni jsme zvyklí na to,
že gravitace je silou, která způsobuje jedinou věc,
přitahuje tělesa k sobě.
Ale v Einsteinově teorii gravitace
-- v jeho Obecné teorii relativity --
gravitace může také odpuzovat věci od sebe.
Jak? Podle Eisteinovy matematiky,
pokud je prostor jednotně naplněn
neviditelnou energií,
něčím jako jednotnou neviditelnou mlhou,
pak gravitace generovaná touto mlhou
bude odpuzující,
odpuzující gravitací,
což je přesně to, co potřebujeme k vysvětlení oněch pozorování.
Protože odpudivá gravitace
neviditelné energie v kosmu
-- kterou nyní nazýváme temná energie,
ale zde jsem ji udělal kouřově bílou, abyste ji viděli --
její odpudivá gravitace
by způsobila, že by každá galaxie tlačila na všechny ostatní,
nutíc expanzi zrychlovat,
nikoli zpomalovat.
A toto vysvětlení
představuje obrovský pokrok.
Ale slíbil jsem vám záhadu
zde v první části.
Tady je.
Když astronomové zjistili,
kolik této temné energie
musí naplňovat vesmír,
aby způsobila zrychlování kosmu,
podívejte se, co objevili.
Toto číslo je malé.
Vyjádřeno v relevantních jednotkách,
je úžasně malinké.
A záhadou je, jak vysvětlit toto podivné číslo.
Chceme, aby toto číslo
vyplynulo z fyzikálních zákonů,
ale dosud nikdo nenašel způsob, jak toho dosáhnout.
Nyní se můžete ptát,
jestli by vás to mělo vůbec zajímat.
Možná, že zdůvodnění tohoto čísla
je pouze technickou záležitostí,
technickou drobností zajímavou pro experty,
ale nedůležité pro kohokoli jiného.
Ono se jistě jedná o technický detail,
ale na některých detailech skutečně záleží.
Některé detaily poskytují
možnost nahlédnout do neprozkoumaných koutů reality,
a tohle zvláštní číslo může být přesně tím případem,
protože jediný přístup, který dosud udělal pokrok k jeho vysvětlení,
vyvolává možnost existence jiných vesmírů --
myšlenka, která přirozeně vyplývá z teorie strun,
která mě přivádí k části druhé: k teorii strun.
Takže podržme myšlenku temné energie
na pozadí naší mysli
a já vám zatím povím
tři klíčové věci ohledně teorie strun.
Zaprvé, o co se jedná?
Jedná se o přístup, jak zrealizovat Einsteinův sen
sjednocující fyzikální teorie,
jediné všezahrnující schéma,
které by bylo schopno popsat
všechny přítomné síly ve vesmíru.
A ústřední myšlenka teorie strun
je docela přímočará.
Říká, že pokud prozkoumáte
jakýkoliv kousek hmoty,
pak nejprve najdete molekuly
a následně najdete atomy a subatomární částice.
Tato teorie ale říká, že pokud byste mohli zkoumat hlouběji,
mnohem hlouběji, než nám současné technologie umožňují,
nalezli byste uvnitř těchto částic ještě něco dalšího --
droboulinká vlákna energie,
droboulinké vibrující struny.
A stejně jako struny na houslích,
i ony mohou vibrovat v různých konfiguracích,
představujíce různé hudební noty.
Když tyto malé fundamentální struny
vibrují v různých konfiguracích,
představují různé druhy částic --
takže elektrony, kvarky, neutrina, fotony
a všechny ostatní částice
mohou být sjednoceny do jediného schématu,
jakoby všechny pocházely z vibrujících strun.
Je to působivý koncept,
něco jako kosmická symfonie,
kde všechno bohatství,
které vidíme ve světě kolem nás,
sestává z hudby,
kterou tyto drobounké struny dovedou hrát.
Ale je zde daň
za toto elegantní sjednocení,
protože léta výzkumu
ukázala, že matematika teorie strun tak docela nefunguje.
Má své vnitřní nesrovnalosti,
dokud nepřipustíme
něco zcela neobvyklého --
dodatečné dimenze prostoru.
Všichni známe obvyklé tři prostorové dimenze.
A za ty považujeme
výšku, šířku a hloubku.
Teorie strun ale říká, že v neuvěřitelně malých měřítcích
můžeme nalézt další dimenze
namačkané do rozměrů tak malých,
že jsme je ještě nedokázali detekovat.
Ale i přesto, že jsou tyto dimenze skryty,
měly by dopad na věci, které již můžeme pozorovat,
protože tvar dalších dimenzí
určuje, jak mohou tyto struny vibrovat.
A v teorii strun
vibrace určuje vše.
Takže hmotnosti částic, velikosti sil
-- a co je nejdůležitější -- množství temné energie
by byly určeny
tvarem těchto dalších dimenzí.
Takže kdybychom znali tvar těchto dalších dimenzí,
měli bychom být schopni spočítat tyto vlastnosti,
spočítat množství temné energie.
Problémem je,
že neznáme
tvar těchto dalších dimenzí.
Jediné, co máme,
je seznam možných tvarů,
které nám matematika dovoluje.
Když byly tyto myšlenky poprvé rozvinuty,
existovalo pouze asi pět možných tvarů,
takže si dovedete představit,
že analyzováním jednoho po druhém
bychom mohli určit, zdali nějaký z nich
nenese fyzikální vlastnosti, které pozorujeme.
Ale časem, jak vědci objevovali nové možnosti,
tento seznam rostl.
Z pěti se toto číslo zvýšilo na stovky a poté na tisíce.
Obrovská, ale stále zvládnutelná sbírka k analýze;
přece jen,
vysokoškolští studenti potřebují mít co dělat.
Poté se ale seznam rozrůstal dále
do miliónů a miliard, až dodnes.
Seznam možných tvarů
se rozrostl zhruba na 10 na pětistou (10^500).
Takže, co teď?
Někteří vědci ztratili vůli
usuzujíce, že s tolika možnými tvary dalších dimenzí,
kdy každý udává různé fyzikální vlastnosti,
teorie strun nebude nikdy schopna
přinést jasné, testovatelné předpovědi.
Jiní ale převrátili tento problém vzhůru nohama
přinášejíce možnost multivesmíru.
Tato myšlenka je následující.
Možná je každý z těchto tvarů rovnocenný všem ostatním.
Každý je stejně skutečný jako všechny ostatní
v tom smyslu,
že existuje mnoho vesmírů,
každý s jiným tvarem pro další dimenze.
A tento radikální návrh
má podstatný dopad na tuto záhadu:
množství temné energie odhalené výsledky oceněnými Nobelovou cenou.
Protože, podívejte,
pokud zde existují jiné vesmíry,
a pokud tyto vesmíry
mají každý, řekněme, různé tvary dalších dimenzí,
pak fyzikální vlastnosti každého vesmíru budou odlišné,
a zvláště pak
množství temné energie v každém vesmíru
bude odlišné.
Což znamená, že tato záhada
vysvětlení množství temné energie, které jsme právě změřili,
by měla zcela jiný charakter.
V tomto kontextu
nemohou zákony fyziky vysvětlit jedno číslo pro temnou energii,
protože zde není pouze jedno číslo,
nýbrž existuje spousta takových čísel.
Což znamená,
že jsme si pokládali špatnou otázku.
Správně je ptát se,
proč se my lidé nacházíme ve vesmíru
s tímto konkrétním množstvím temné energie, které jsme změřili,
namísto kterékoliv jiné verze,
která je možná?
A to je otázka, díky níž můžeme pokročit kupředu.
Protože kdykoliv se v těch vesmírech,
které mají mnohem více temné energie než náš vesmír,
snaží hmota zformovat do galaxie,
odpudivý vliv temné energie je tak silný,
že shluky od sebe odtrhne
a galaxie se nezformují.
A v těch vesmírech, které mají mnohem méně temné energie,
ty se zhroutí samy do sebe tak rychle,
že -- opět -- nedojde ke zformování galaxií.
A bez galaxií nejsou žádné hvězdy, žádné planety
a žádná šance
na vyvinutí naší formy života
schopné existence v těchto dalších vesmírech.
A proto se ocitáme ve vesmíru
s tímto konkrétním množstvím temné energie, které jsme změřili
jednoduše kvůli tomu, že náš vesmír má podmínky
příznivé pro naši formu života.
Tak, to by bylo.
Záhada vyřešena,
multivesmír objeven.
Někteří shledávají toto vysvětlení neuspokojivým.
Jsme zvyklí na fyziku,
která nám poskytuje jasná vysvětlení jevů, které pozorujeme.
Jde ale o to,
že pokud jev, který pozorujete,
může nabývat a skutečné také nabývá
velkého množství různých hodnot
napříč širším rozsahem skutečnosti,
pak uvažování o jediném vysvětlení
pro konkrétní hodnotu
je jednoduše zavádějící.
Dávný příklad
pochází od významného astronoma Jana Keplera,
který byl posedlý touhou po pochopení
jiného čísla --
proč je Slunce vzdáleno od Země 150 milionů kilometrů?
A celá desetiletí pracoval na tom, aby toto číslo vysvětlil,
ale nikdy neuspěl, a my víme proč.
Kepler si pokládal
špatnou otázku.
Nyní víme, že existuje mnoho planet,
které se liší vzdáleností od jejich domovských hvězd.
Takže víra v to, že zákony fyziky
vysvětlí jedno konkrétní číslo -- 150 milionů kilometrů --
je jednoduše mylná.
Namísto toho správnou otázkou je,
proč se lidé nachází právě na planetě,
jejíž vzdálenost je přesně takováto,
namísto kterékoliv jiné možnosti?
A znovu, to je otázka, kterou můžeme zodpovědět.
Ty planety, které jsou mnohem blíže ke hvězdám, jako je Slunce,
jsou tak horké,
že by na nich naše forma života nemohla existovat.
A ty planety, které jsou mnohem dále,
jsou tak chladné,
že by na nich -- opět -- naše forma života nemohla vydržet.
Takže se nacházíme
na planetě v této konkrétní vzdálenosti
jednoduše proto, že poskytuje podmínky
nezbytné pro náš život.
A když se bavíme o planetách a jejich vzdálenostech,
toto je jasně ten správný způsob uvažovaní.
Jde o to,
že pokud se budeme bavit o vesmírech a temné energii, kterou pojmou,
může to být také ten správný způsob uvažování.
Jediným klíčovým rozdílem je ale samozřejmě to,
že víme, že další planety skutečně existují,
ale dosud jsme pouze spekulovali o tom,
že mohou existovat i další vesmíry.
Takže abychom to všechno shrnuli,
potřebujeme mechanismus,
který by mohl de facto generovat další vesmíry.
A to mě přivádí k mé závěrečné části, části třetí.
Protože takový mechanismus byl objeven
kosmology snažícími se porozumět Velkému třesku.
Víte, když mluvíme o Velkém třesku,
často máme na mysli
nějaký druh kosmické exploze,
která vytvořila náš vesmír
a zapříčinila rozpínání prostoru.
Je zde ale jedno malé tajemství.
Velký třesk opomíjí něco velice důležitého --
samotný Třesk.
Říká nám, jak se vesmír vyvíjel po Třesku,
ale nedává nám žádný pohled
na to, co mohlo pohánět Třesk samotný.
A tato mezera byla konečně vyplněna
rozšířeným výkladem teorie Velkého třesku.
Nazývá se inflační kosmologie,
a ta identifikovala konkrétní druh paliva,
které by přirozeně generovalo
rozpínavost prostoru.
Toto palivo je založeno na čemsi zvaném kvantové pole,
ovšem jediným detailem, který je pro nás právě teď důležitý,
je to, že toto palivo se ukázalo být tak efektivním,
že je prakticky nemožné jej
spotřebovat všechno,
což znamená, že podle inflační teorie,
Velký třesk dávající za vznik našemu vesmíru
pravděpodobně není jednorázovou událostí.
Nejenže by toto palivo způsobilo náš Velký třesk,
ale způsobilo by také nespočet dalších Velkých třesků,
z nichž každý by vytvořil svůj vlastní oddělený vesmír
zanechávaje náš vesmír pouhou bublinou
v honosné kosmické bublinkové koupeli vesmírů.
A nyní, když jsme toto spojili s teorií strun,
zde je obrázek, ke kterému jsme dovedeni.
Každý z těchto vesmírů má další dimenze.
Další dimenze zahrnují široké množství různých tvarů.
Tyto různé tvary přináší různé fyzikální vlastnosti.
A my se nacházíme v tomto vesmíru a v žádném jiném
jednoduše proto, že pouze v tomto vesmíru
jsou fyzikální vlastnosti, tak jako množství temné energie,
těmi správnými pro naši formu života.
A toto je působivý, ale vysoce kontroverzní koncept
širšího kosmu,
který nám nejmodernější pozorování a teorie
přinesly k důkladnému zvážení.
Jedna velká otázka ovšem zůstává:
Budeme někdy schopni potvrdit
existenci dalších vesmírů?
Inu, dovolte mi popsat
jednu z možností, která může jednoho dne nastat.
Inflační teorie
má již v současnosti silnou podporu pozorování.
Protože tato teorie předpovídá,
že by Velký třesk byl tak intenzivní,
že by se s tak rapidním rozpínáním vesmíru
malinké kvantové vibrace z mikrosvěta
natáhly, a projevily se tak v makrosvětě
zanechávajíce charakteristické stopy,
strukturu lehce teplejšch a lehce chladnějších míst
napříč vesmírem,
kterou dnešní mocné teleskopy zmapovaly.
Zajdeme-li ještě dále, pokud existují další vesmíry,
tato teorie předpovídá, že se tyto vesmíry
mohou občas srazit.
A kdyby se náš vesmír srazil s jiným,
pak by tato srážka
vygenerovala dodatečnou jemnou strukturu
teplotních variací napříč vesmírem,
kterou bychom jednoho dne
byli schopni detekovat.
A tak tato vzrušující představa
může být jednoho dne doložena
pozorováními
dokazujícími existenci dalších vesmírů.
Rád bych toto završil
jedním působivým důsledkem
všech těchto představ
na dalekou budoucnost.
Jak již víte, zjistili jsme,
že náš vesmír není statický,
že prostor se rozpíná,
že toto rozpínání se zrychluje
a že mohou existovat jiné vesmíry,
a to vše díky pečlivému zkoumání
mdlých teček hvězdného světla
přicházejícího z dalekých galaxií.
Avšak díky tomu, že se rozpínání zrychluje,
v daleké budoucnosti
budou tyto galaxie od sebe vzdáleny natolik,
že je již nebudeme moci vidět --
ne kvůli technickému omezení,
ale kvůli zákonům fyziky.
Světlo, které tyto galaxie vyzařují,
i přesto, že se šíří tou největší možnou rychlostí -- rychlostí světla,
nebude schopno překonat
navždy se rozšiřující propast mezi námi.
A proto astronomové v daleké budoucnosti
hledíce do hlubokého vesmíru,
neuvidí nic, jen nekonečný pás
statické, inkoustové, černé stálosti.
A usoudí tak,
že vesmír je statický a neměnný
a obydlený jedinou centrální oázou hmoty,
na které žijí --
představa kosmu,
o které s určitostí víme, že je nesprávná.
Možná budou tito budoucí astronomové mít záznamy
z dřívější doby,
jako je ta naše,
dokládající rozpínající se vesmír
hemžící se galaxiemi.
Ale budou tito budoucí astronomové
věřit tak starobylým znalostem?
Nebo budou věřit
v černý, staticky prázdný vesmír,
který bude odhalen jejich nejpokročilejšími pozorováními?
Mám pocit, že spíše to druhé.
Což znamená, že žijeme
v úžasně privilegované době,
kdy jsou jisté hluboké pravdy o kosmu
stále na dosah
lidského ducha zkoumání.
Zdá se, že tomu tak ale nemusí být navždy.
Protože dnešní astronomové
míříce mocné teleskopy ke hvězdám
zachytili hrst jasně informativních fotonů --
jakýsi druh kosmického telegramu,
který byl na cestě miliardy let
a zpráva, které se ozývá napříč věky, je jasná.
Někdy příroda střeží svá tajemství
v nezlomném sevření
zákonů fyziky.
Někdy na nás pravá podstata reality čeká
hned za obzorem.
Mockrát vám děkuji.
(Potlesk)
Chris Anderson: Briane, díky.
Rozsah myšlenek, o kterých jste mluvil,
je závratný, fascinující, neuvěřitelný.
Co si myslíte o tom,
kde se současná kosmologie nachází
z historického úhlu pohledu?
Nacházíme se, podle vašeho názoru, uprostřed něčeho historicky neobyčejného?
Brian Greene: Těžko říci.
Když zvážíme to, že astronomové daleké budoucnosti
možná nebudou mít dostatek informací k rozlousknutí těchto věcí,
pak přirozenou otázkou je, zda-li se my sami nenacházíme v takové situaci
a jisté hluboké, klíčové vlastnosti vesmíru
již neunikly naší schopnosti porozumět
kvůli tomu, jak se kosmologie vyvíjí.
Takže z tohoto pohledu
si možná navždy budeme klást otázky,
na které nikdy nebudeme schopni plně odpovědět.
Na druhou stranu, nyní rozumíme tomu,
jak starý je vesmír.
Rozumíme tomu,
jak pochopit informace z mikrovlnného reliktního záření,
které se začalo šířit před 13,72 miliardami let --
a dokonce jsme schopni spočítat a předpovědět, jak by mělo vypadat
a tyto výpočty se schodují.
Svatá dobroto! To je prostě úžasné.
Takže na jednu stranu je prostě neuvěřitelné, kam jsme se dostali,
ale kdo ví, na jaké překážky můžeme v budoucnu narazit.
CA: V příštích několika dnech budete nablízku.
Možná některé z těchto diskusí mohou pokračovat.
Děkuji vám. Děkuji, Briane. (BG: Bylo mi ctí.)
(Potlesk)
Vor ein paar Monaten
wurde der Nobelpreis für Physik
an zwei Teams von Astronomen verliehen,
für eine Entdeckung, die als eine
der wichtigsten astronomischen
Entdeckungen überhaupt gepriesen wurde.
Und heute, nachdem ich kurz beschrieben habe, was sie gefunden haben,
werde ich Ihnen über die höchst kontroversen Rahmenbedingungen,
die ihre Entdeckung erklären, erzählen,
nämlich der Möglichkeit,
dass weit weg von der Erde,
der Milchstraße und anderen fernen Galaxien,
wir feststellen könnten, dass unser Universum
nicht das einzige Universum ist,
sondern stattdessen
Teil einer riesigen Anhäufung von Universen ist,
die wir das Multiversum nennen.
Nun, die Idee eines Multiversums ist eine seltsame.
Die meisten von uns sind mit der Vorstellung aufgewachsen,
dass das Wort "Universum" alles bedeutet.
Und ich sage das mit Voraussicht,
denn meine vierjährige Tochter hat mich von diesen Ideen sprechen hören, seit sie geboren wurde.
Und letztes Jahr habe ich sie gehalten
und gesagt: "Sophia,
ich liebe dich mehr als alles im Universum."
Und sie drehte sich zu mir und sagte: "Papi,
Universum oder Multiversum?"
(Lachen)
Aber ohne eine solch ungewöhnliche Erziehung
ist es seltsam, sich andere
Gefilde vorzustellen als unser eigenes,
die meisten davon mit von Grund auf anderen Merkmalen,
die zurecht selbst Universen genannt würden.
Und doch,
so spekulativ diese Idee sicher ist,
werde ich versuchen, Sie zu überzeugen,
dass es Gründe dafür gibt, sie ernst zu nehmen,
weil sie eben richtig sein könnten.
Ich werde die Geschichte des Multiversums in drei Teile gliedern.
In Teil eins
werde ich diese Nobelpreis-gewinnenden Ergebnisse beschreiben,
und ein tiefliegendes Mysterium hervorheben,
das diese Ergebnisse enthüllten.
In Teil zwei
werde ich eine Lösung dieses Mysteriums anbieten.
Es basiert auf einer Sichtweise, die Stringtheorie genannt wird,
und das ist der Punkt, an dem die Idee des Multiversums
ins Spiel kommt.
Zum Schluss, in Teil drei,
werde ich eine kosmologische Theorie beschreiben,
die Inflation genannt wird,
die alle Teile der Geschichte zusammenfügen wird.
Okay, Teil eins beginnt im Jahr 1929,
als der großartige Astronom Edwin Hubble
feststellte, dass sich die fernen Galaxien
alle von uns wegbewegten,
und damit etablierte, dass sich der Raum selbst dehnt,
sich ausweitet.
Es war revolutionär.
Das vorherrschende Weisheit war, dass das Universum
im großen Maßstab statisch ist.
Und trotzdem,
es gab eines, worin sich alle sicher waren:
Die Ausweitung musste langsamer werden.
Ähnlich wie die Schwerkraft der Erde, die
den Aufstieg eines nach oben geworfenen Apfels verlangsamt,
sollte die Anziehungskraft
jeder Galaxie auf jede andere
die Expansion des Raums
verlangsamen.
Spulen wir nach vorne in die 90er Jahre,
als die beiden Astronomieteams,
die ich am Anfang genannt habe,
von diesem Zusammenhang inspiriert wurden,
die Rate zu messen,
mit der sich die Expansion verlangsamte.
Und sie taten es
mit akribischen Beobachtungen
von vielen fernen Galaxien,
was ihnen erlaubte zu etablieren,
wie sich die Expansionsrate über die Zeit verändert hat.
Hier ist die Überraschung:
Die Expansion wird nicht langsamer.
Stattdessen stellten sie fest, dass sie sich beschleunigt,
immer schneller wird.
Das ist, als wenn man einen Apfel hochwirft
und er immer schneller wird.
Wenn ein Apfel das macht,
will man wissen warum.
Was macht ihn schneller?
Die Ergebnisse der Astronomen
haben den Nobelpreis sicherlich verdient,
aber sie warfen eine neue große Frage auf.
Welche Kraft bringt alle Galaxien dazu,
sich voneinander fortzubewegen
mit einer immer schneller werdenden Geschwindigkeit?
Die vielversprechendste Antwort
kommt von einer alten Idee Einsteins.
Wissen Sie, wir sind alle daran gewöhnt, dass Schwerkraft
eine Kraft ist, die eines macht:
Dinge zusammenzieht.
Aber in Einsteins Theorie der Schwerkraft,
seiner allgemeinen Relativitätstheorie,
kann Schwerkraft auch Dinge auseinanderdrücken.
Wie? Nach Einsteins Mathematik,
wenn der Raum gleichmäßig mit
einer unsichtbaren Energie gefüllt ist,
ähnlich wie gleichmäßiger, unsichtbarer Nebel,
dann wäre die Schwerkraft, die von diesem Nebel erzeugt würde,
abstoßend,
Abstoßende Schwerkraft,
das ist genau das, was wir brauchen, um die Beobachtungen zu erklären.
Weil diese abstoßende Schwerkraft
einer unsichtbaren Energie im Weltraum –
wir nennen sie jetzt dunkle Energie,
aber ich habe sie hier rauchig weiß gemacht, damit Sie sie sehen können –
seine abstoßende Schwerkraft
würde dazu führen, dass jede Galaxie gegen jede andere drücken
und die Expansion beschleunigen würde,
und nicht verlangsamen.
Diese Erklärung stellt
einen großen Fortschritt dar.
Aber ich habe Ihnen ein Mysterium
in Teil eins versprochen.
Hier ist es.
Als die Astronomen ausrechneten,
wie viel dieser dunklen Energie
den Weltraum durchdringen muss,
um für diese kosmische Beschleunigung verantwortlich zu sein,
haben sie das hier herausgefunden.
Diese Zahl ist klein.
In der relevanten Einheit ausgedrückt,
ist sie spektakulär klein.
Und das Mysterium ist, diese eigenartig kleine Zahl zu erklären.
Wir wollen, dass sich diese Zahl
aus den Gesetzen der Physik ergibt,
aber bisher hat niemand einen Weg gefunden, wie.
Sie mögen sich fragen,
sollte uns das kümmern?
Vielleicht ist die Erklärung dieser Zahl
nur ein technisches Problem,
ein technisches Detail, nur interessant für Experten,
aber unbedeutend für alle anderen.
Sicherlich ist es ein nur technisches Detail,
aber manche Details sind wichtig.
Manche Details bieten
ein Fenster in unkartierte Bereiche der Realität,
und diese besondere Zahl tut vielleicht genau das,
weil der einzige Ansatz, der sie bisher erklären könnte,
die Möglichkeiten anderer Universen beinhaltet –
eine Idee, die logischerweise aus der Stringtheorie hervorgeht,
was mich zu Teil zwei bringt: Stringtheorie.
Behalten Sie das Mysterium der dunklen Energie
im Hinterkopf,
weil ich Ihnen jetzt drei
Schlüsselfakten zur Stringtheorie nennen werde.
Zuerst, was ist die Stringtheorie?
Es ist ein Ansatz, um Einsteins Traum
einer vereinten physikalischen Theorie zu realisieren,
ein einziges, verbindendes Rahmenwerk,
das fähig wäre, alle Kräfte
des Universums zu beschreiben.
Und die zentrale Idee der Stringtheorie
ist ziemlich einfach.
Sie besagt, dass wenn man
irgendein Stück Materie immer kleiner macht und untersucht,
man zuerst Moleküle findet
und dann Atome und subatomare Teilchen.
Aber die Theorie besagt auch: Wenn man in viel kleinere Bereiche vordringen könnte,
als es uns mit heutiger Technologie möglich ist,
würden wir etwas anderes in diesen Teilchen finden –
ein kleines, winziges, vibrierendes Filament aus Energie,
ein kleines, winziges Band: den String.
Und genauso wie die Saiten einer Geige
können sie in verschiedenen Mustern schwingen,
und verschiedene musikalische Noten erzeugen.
Diese kleinen grundlegenden Strings
erzeugen verschiedene Arten von Teilchen,
wenn sie in verschiedenen Mustern vibrieren –
also wären Elektronen, Quarks, Neutrinos, Photonen,
alle anderen Teilchen
in einem einzigen Rahmen vereint,
da sie alle von vibrierenden Strings erzeugt würden.
Es ist ein unwiderstehliches Bild,
eine Art kosmische Symphonie,
in der aller Reichtum,
den wir in der Welt um uns sehen,
aus der Musik dieser
kleinen, winzigen Strings entsteht.
Aber diese elegante Vereinigung
kommt mit einem Preisschild,
denn Jahre der Forschung
haben gezeigt, dass die Mathematik der Stringtheorie nicht ganz funktioniert.
Sie hat innerliche Ungereimtheiten,
es sei denn, wir erlauben
etwas gänzlich Unvertrautes –
zusätzliche Dimensionen des Raumes.
Wir alle kennen die gewöhnlichen drei Dimensionen des Raumes.
Und Sie kennen diese als
Höhe, Breite und Länge.
Aber die Stringtheorie sagt, dass es im unglaublich kleinen Maßstab
zusätzliche Dimensionen gibt,
zusammengefaltet zu einer so kleinen Größe,
dass wir sie noch nicht entdeckt haben.
Aber obwohl diese Dimensionen versteckt sind,
hätten sie einen Einfluss auf Dinge, die wir beobachten können,
weil die Form der zusätzlichen Dimensionen
beschränken würde, wie die Strings vibrieren können.
Und in der Stringtheorie
bestimmen Schwingungen alles.
Teilchenmassen, die Stärke der Kräfte,
und am wichtigsten, die Menge dunkler Energie
würden bestimmt
von diesen zusätzlichen Dimensionen.
Wenn wir also die Form dieser Extradimensionen wüssten,
sollten wir imstande sein, diese Merkmale zu berechnen,
die Menge dunkler Materie zu berechnen.
Die Herausforderung ist,
dass wir die Form
der zusätzlichen Dimensionen nicht kennen.
Wir haben nur
eine Liste von Formen als Kandidaten,
die von der Mathematik erlaubt sind.
Als diese Ideen zuerst entwickelt wurden,
gab es nur ungefähr fünf verschiedene dieser Kandidaten,
man kann sich also vorstellen,
sie einzeln zu analysieren,
um festzustellen, ob einer davon
die physikalischen Merkmale ergibt, wie wir sie kennen.
Aber mit der Zeit wuchs die Liste,
als Forscher andere mögliche Formen entdeckten.
Anfangs fünf, wuchs die Zahl bald in die hunderte und dann in die tausende –
Eine große, aber immer noch beherrschbare Ansammlung zu analysieren,
denn immerhin
brauchen Masterstudenten und Doktoranden auch etwas zu tun.
Aber die Liste wuchs weiter
in die Millionen und Milliarden, bis heute.
Die Kandidatenliste
stieg an auf etwa 10 hoch 500.
Was soll man da tun?
Tja... Einige Wissenschaftler gaben auf,
da sie schlussfolgerten, dass mit so vielen Kandidaten für die Extradimensionen,
von denen jeder verschiedene physikalische Merkmale hervorbringt,
die Stringtheorie niemals fähig wäre,
definitive, testbare Vorhersagen zu treffen.
Aber andere stellten das Problem auf den Kopf,
und brachten uns zur Möglichkeit eines Multiversums.
Hier ist die Idee.
Vielleicht ist jede dieser Formen gleichwertig mit jeder anderen.
Jede ist so real wie jede andere,
im Sinne,
dass es viele andere Universen gibt,
jedes mit einer anderen Form für zusätzliche Dimensionen.
Und dieser radikale Vorschlag
hat tiefgehenden Einfluss auf dieses Rätsel:
die Menge dunkler Energie aus den Ergebnissen, die den Nobelpreis gewannen.
Denn wissen Sie,
wenn es andere Universen gibt,
und wenn jedes dieser Universen
eine andere Form hat für die zusätzlichen Dimensionen,
dann sind die physikalischen Merkmale jedes Universums verschieden,
und besonders
die Menge dunkler Energie in jedem Universum
ist verschieden.
Das heißt, das Rätsel
der dunklen Energie, die wir gemessen haben,
nimmt einen ganz anderen Charakter an.
In diesem Zusammenhang
können die Gesetze der Physik nicht eine Zahl für dunkle Energie erklären,
weil es nicht nur eine Zahl gibt,
sondern viele davon.
Das heißt,
wir haben die falsche Frage gestellt.
Die richtige Frage zu stellen ist:
Warum befinden wir Menschen uns in einem Universum
mit einer bestimmten Menge dunkler Energie, die wir gemessen haben,
anstatt in einer der anderen Möglichkeiten,
die es gibt?
Und das ist eine Frage, mit der wir weiterarbeiten können.
Denn wenn in jenen Universen,
die viel mehr dunkle Energie haben als unseres,
Materie versucht, sich zu Galaxien anzuhäufen,
dann ist der abstoßende Druck der dunklen Energie so stark,
dass es die Anhäufung auseinanderbläst
und sich keine Galaxien bilden.
Und jene Galaxien, die viel weniger dunkle Energie haben,
kollabieren so schnell in sich selbst,
dass sich ebenfalls keine Galaxien bilden.
Und ohne Galaxien gibt es keine Sterne, keine Planeten
und keine Möglichkeit
für unsere Art von Leben
in diesen anderen Universen zu existieren.
Wir befinden uns also in einem Universum
mit der bestimmten Menge gemessener dunkler Energie,
einfach weil unser Universum die notwendigen Voraussetzungen hat,
um unsere Art von Leben hervorzubringen.
Und das wärs.
Rätsel gelöst,
Multiversum gefunden.
Aber manche finden diese Erklärung unbefriedigend.
Wir sind daran gewöhnt, dass die Physik
uns klare Erklärungen liefert für die Dinge, die wir beobachten.
Auf den Punkt gebracht,
Wenn das beobachtete Merkmal
eine große Vielfalt von verschiedenen Werten
annehmen kann und es auch tut,
über die große Landschaft der Realität,
dann ist es einfach fehl am Platz,
auf eine Erklärung
für einen bestimmten Wert zu hoffen.
Ein frühes Beispiel kommt
vom großen Astronomen Johannes Kepler,
der davon besessen war, eine andere Zahl
zu verstehen –
warum die Sonne 93 Millionen Meilen von der Erde entfernt ist.
Und er arbeitete Jahrzehnte daran, diese Zahl zu erklären,
aber er hatte keinen Erfolg, und wir wissen warum.
Keppler stellte
die falsche Frage.
Wir wissen jetzt, dass es viele Planeten gibt,
mit vielen verschiedenen Entfernungen von ihren Zentralsternen.
Zu hoffen, dass die Gesetze der Physik
diese eine, spezielle Zahl, 93 Millionen Meilen, erklären würden,
das ist einfach starrsinnig.
Die richtige Frage ist:
Warum befinden wir Menschen uns auf einem Planeten
mit dieser bestimmten Entfernung,
anstatt auf einem mit einer anderen möglichen Entfernung?
Und das wiederum ist eine Frage, die wir beantworten können.
Die Planeten, die viel näher an einen sonnenähnlichen Stern sind,
wären so heiß,
dass unsere Art Leben nicht existieren könnte.
Und die Planeten, die viel weiter entfernt von dem Stern sind,
wären so kalt,
dass auch sie kein Leben wie unseres etablieren könnten.
Wir befinden uns also
auf einem Planeten mit genau dieser Entfernung aus dem
einfachen Grund, dass er die Voraussetzungen erfüllt
die lebenswichtig sind für unsere Lebensform.
Und was Planeten und ihre Entfernungen angeht,
das ist sicher die richtige Herangehensweise.
Die Sache ist die,
wenn es um Universen und die in ihnen enthaltene dunkle Energie geht,
könnte es auch die richtige Herangehensweise sein.
Ein großer Unterschied ist natürlich,
dass wir wissen, dass es andere Planeten gibt,
aber bisher vermuten wir nur die Möglichkeit,
dass es andere Universen geben könnte.
Um es alles zusammenzufassen,
wir brauchen einen Mechanismus,
der andere Universen erschaffen kann.
Und das bringt mich zum letzten Punkt, Teil drei.
Denn ein solcher Mechanismus wurde bereits gefunden,
von Kosmologen, die versuchen, den Urknall zu verstehen.
Wissen Sie, wenn wir vom Urknall sprechen,
haben wir oft ein Bild vor uns,
eine Art kosmische Explosion,
die unser Universum erschuf
und begann, den Raum nach außen auszuweiten.
Aber es gibt ein kleines Geheimnis.
Der Urknall lässt etwas aus, etwas ziemlich Wichtiges,
den Knall.
Er sagt uns, wie sich das Universum nach dem Knall entwickelte,
aber gibt uns keinen Einblick darin,
was den Knall selbst verursacht haben könnte.
Und diese Lücke wurde endlich gefüllt
durch eine verbesserte Version der Urknalltheorie.
Sie heißt inflationäre Kosmologie,
die eine bestimmte Art Treibstoff identifizierte,
die logischerweise ein Anschwellen
des Raums nach außen erzeugen würde.
Dieser Treibstoff basiert auf etwas, das ein Quantenfeld genannt wird,
aber das einzige Detail, das für uns eine Rolle spielt,
ist, dass dieser Treibstoff so effizient ist, dass es
beinahe unmöglich ist,
ihn ganz aufzubrauchen,
was in der inflationären Theorie heißt,
dass der Urknall, der unser Universum erschuf,
wahrscheinlich kein einmaliges Ereignis ist.
Stattdessen erzeugte der Treibstoff nicht nur unseren Urknall,
sondern auch unzählige andere Urknalle,
von denen jeder sein eigenes Universum erschaffen würde,
mit unserem Universum als einer Blase,
in einem großen kosmischen Bad voll Universenblasen.
Und wenn wir das nun mit der Stringtheorie verbinden,
bekommen wir dieses Bild.
Jedes dieser Universen hat zusätzliche Dimensionen.
Diese Dimensionen nehmen eine Vielzahl verschiedener Formen an.
Die verschiedenen Formen ergeben verschiedene physikalische Eigenschaften.
Und wir befinden uns in diesem Universum statt einem anderen,
einfach weil es nur in unserem Universum die
physikalischen Merkmale gibt, z. B. die Menge dunkler Energie,
die genau richtig ist für unsere Art Leben zu entstehen.
Und das ist das überwältigende und höchst kontroverse Bild
des größeren Kosmos,
das wir jetzt ernsthaft erwägen aufgrund von
neuesten Beobachtungen und Theorien.
Eine Frage bleibt natürlich offen, und zwar,
ob wir jemals die Existenz
anderer Universen bestätigen können?
Lassen Sie mich eine Möglichkeit
beschreiben, wie es eines Tages passieren könnte.
Die Inflationstheorie
hat bereits starke Unterstützung durch Beobachtungen.
Weil die Theorie vorhersagt,
dass der Urknall so immens gewesen wäre,
dass, als sich der Raum schnell ausdehnte,
sich winziges Quantenflickern aus der Mikrowelt
in die Makrowelt ausgedehnt hätte,
und einen markanten Fingerabdruck ergäbe,
ein Muster aus etwas heißeren und etwas kühleren Punkten,
verteilt über den Weltraum,
das leistungsstarke Teleskope jetzt entdeckt haben.
Außerdem, wenn es andere Universen gibt,
sagt die Theorie voraus, dass diese immer wieder
miteinander zusammenstoßen.
Und wenn unser Universum von einem anderen getroffen würde,
dann würde die Kollision
ein zusätzliches feines Muster von
Temperaturschwankungen uber den Weltraum verteilt ergeben,
die wir vielleicht eines Tages
entdecken können.
Und so exotisch dieses Bild ist,
eines Tages könnte es in
Beobachtungen fundiert sein,
und die Existenz anderer Universen etablieren.
Ich schließe ab
mit einer bemerkenswerten Schlussfolgerung
aus all diesen Ideen
für die sehr ferne Zukunft.
Wir haben gelernt, dass
unser Universum nicht statisch ist,
dass der Weltraum sich ausweitet,
dass die Expansion schneller wird
und dass es vielleicht andere Universen gibt,
durch sorgfältige Untersuchung von
schwachen winzigen Punkten Sternenlicht,
das zu uns kommt aus fernen Galaxien.
Aber weil diese Expansion schneller wird,
werden diese Galaxienin ferner Zukunft
sich so weit und so schnell voneinander wegbewegen
dass wir sie nicht mehr sehen können –
nicht aufgrund von technologischen Beschränkungen,
sondern aufgrund physikalischer Gesetze.
Das Licht, das diese Galaxien ausstrahlen,
sogar wenn es mit der schnellstmöglichen Geschwindigkeit reist, Lichtgeschwindigkeit,
wird nicht fähig sein, die immer größer
werdende Distanz zwischen uns zu überbrücken.
Astronomen in der fernen Zukunft,
die ins tiefe Weltall blicken,
werden nur eine endlose Ausdehnung
statischer, tintiger, schwarzer Stille sehen.
Und sie werden daraus schließen,
dass das Universum statisch und unveränderlich ist,
bevölkert nur von einer einzigen zentralen Oase voll Materie,
die sie bevölkern –
ein Bild des Kosmos
von dem wir wissen, dass es falsch ist.
Vielleicht werden die zukünftigen Astronomen Aufzeichnungen
haben aus einer früheren Zeit,
wie unserer,
die einen sich ausweitenden Kosmos bescheinigen,
voller Galaxien.
Aber würden diese zukünftigen Astronomen
solch uraltem Wissen Glauben schenken?
Oder würden sie an
ein schwarzes, statisches, leeres Universum glauben
das ihre eigenen hochmodernen Beobachtungen zeigen?
Ich vermute letzteres.
Das heißt, wir leben in einer
außergewöhnlich privilegierten Zeit,
in der bestimmte Wahrheiten über den Kosmos
noch immer in der Reichweite
des menschlichen Entdeckergeistes sind.
Es scheint, als ob es nicht immer so sein wird.
Denn die Astronomen von heute,
indem sie mächtige Teleskope zum Himmel wenden,
entdecken eine handvoll hochinformativer Photonen –
eine Art kosmisches Telegramm,
Milliarden Jahre unterwegs.
Und die Nachricht, die durch die Zeiten dringt, ist eindeutig.
Manchmal bewacht die Natur ihre Geheimnisse
mit dem unzerbrechlichen Griff
physikalischer Gesetze.
Manchmal winkt uns die wahre Natur der Realität
von kurz hinter dem Horizont zu.
Vielen Dank.
(Applaus)
Chris Anderson: Brian, vielen Dank.
Der Umfang der Ideen, über die du gerade gesprochen hast, ist
schwindelerregend, berauschend und unglaublich.
Wie denkst du darüber,
wo die Kosmologie gerade ist,
auf eine historische Art?
Sind wir inmitten von etwas Ungewöhnlichem historisch gesehen, deiner Meinung nach?
BG: Nun, das ist schwer zu sagen.
Wenn wir erfahren, dass Astronomen in der fernen Zukunft
nicht genügend Informationen haben, um Dinge herauszufinden,
stellt sich natürlich die Frage: Sind wir schon in dieser Situation
und bestimmte tiefliegende, wichtige Merkmale des Universums
sind schon unserer Fähigkeit zu verstehen entronnen,
aufgrund der Art und Weise, wie Kosmologie sich entwickelt.
Aus dieser Perspektive
werden wir vielleicht immer Fragen stellen
und sie nie vollständig beantworten können.
Auf der anderen Seite verstehen wir,
wie alt das Universum ist.
Wir verstehen,
wie man die Mikrowellenhintergrundstrahlung interpretieren muss,
die vor 13,72 Milliarden Jahren hinterlassen wurde –
und doch können wir berechnen, wie sie aussehen sollte
und es passt.
Heiliger Strohsack! Das ist einfach wahnsinnig.
Auf der einen Seite also ist es einfach unglaublich, wie weit wir gekommen sind,
aber wer weiß, was für Hindernisse wir in der Zukunft finden werden.
CA: Du wirst die nächsten paar Tage noch hier sein.
Vielleicht können wir einige dieser Unterhaltungen noch fortsetzen.
Danke. Vielen Dank, Brian. (BG: Es war mir ein Vergnügen)
(Applaus)
Πριν από μερικούς μήνες
το βραβείο Νόμπελ Φυσικής
απονεμήθηκε σε δύο ομάδες αστρονόμων
για μια ανακάλυψη που χαιρετήθηκε
ως μία από τις πιο σημαντικές
αστρονομικές παρατηρήσεις όλων των εποχών.
Σήμερα, αφού σας παρουσιάσω συνοπτικά τι ανακάλυψαν,
θα σας μιλήσω για ένα ιδιαίτερα αμφισβητούμενο πλαίσιο
για να εξηγήσω την ανακάλυψή τους,
και συγκεκριμένα το ενδεχόμενο
πως πολύ πιο μακριά από τη Γη,
το Γαλαξία μας και όλους τους άλλους μακρινούς γαλαξίες,
μπορεί να ανακαλύψουμε ότι το Σύμπαν μας
δεν είναι το μόνο Σύμπαν,
αλλά αντίθετα
είναι μέρος ενός τεράστιου συμπλέγματος από σύμπαντα
που τα αποκαλούμε πολυσύμπαν.
Τώρα, η ιδέα ενός πολυσύμπαντος είναι παράξενη.
Εννοώ πως οι περισσότεροι από εμάς μεγάλωσαν πιστεύοντας
πως η λέξη "Σύμπαν" περικλείει τα πάντα.
Και λέω με σύνεση οι περισσότεροι,
καθόσον η τεσσάρων ετών κόρη μου, με έχει ακούσει να μιλάω για αυτές τις ιδέες από τότε που γεννήθηκε.
Πέρυσι, την κρατούσα αγκαλιά
και της είπα: "Σοφία,
σε αγαπώ περισσότερο από οτιδήποτε στο Σύμπαν".
Και γύρισε και μου είπε: "Μπαμπά,
στο Σύμπαν ή στο πολυσύμπαν;"
(Γέλια)
Αλλά εκτός από μια τέτοια ανώμαλη ανατροφή,
είναι πολύ παράξενο να φανταστούμε
άλλες ξεχωριστές σφαίρες από τη δική μας,
οι περισσότερες με διαφορετικά ουσιώδη χαρακτηριστικά,
που δικαιωματικά θα ονομάζονταν σύμπαντα από μόνες τους.
Και όμως,
όσο θεωρητική και αν είναι αυτή η ιδέα,
σκοπός μου είναι να σας πείσω
πως υπάρχει λόγος να τη λάβουμε σοβαρά υπόψη,
γιατί είναι πιθανόν να είναι σωστή.
Θα σας πω την ιστορία του πολυσύμπαντος σε τρία μέρη.
Στο πρώτο μέρος,
θα σας περιγράψω τα βραβευμένα με Νόμπελ αποτελέσματα
και θα επισημάνω ένα βαθύτερο μυστήριο
που αποκαλύπτεται από αυτά.
Στο δεύτερο μέρος,
θα σας δώσω μια λύση σε αυτό το μυστήριο.
Βασίζεται στην προσέγγιση που ονομάζεται Θεωρία Χορδών,
και από αυτή θα προκύψει η ιδέα του πολυσύμπαντος
στην ιστορία μας.
Τέλος, στο τρίτο μέρος,
θα σας περιγράψω μια κοσμολογική θεωρία
που ονομάζεται πληθωριστική,
και θα ενώσει όλα τα κομμάτια της ιστορίας μαζί.
Λοιπόν, το πρώτο μέρος ξεκινάει το 1929
όταν ο μεγάλος αστρονόμος Έντγουιν Χάμπλ
συνειδητοποίησε ότι οι μακρινοί γαλαξίες
απομακρύνονταν από εμάς,
θεσπίζοντας ότι ο ίδιος ο χώρος διαστέλλεται,
επεκτείνεται.
Αυτό ήταν επαναστατικό.
Η επικρατούσα άποψη ήταν πως σε μεγάλες κλίμακες
το Σύμπαν ήταν στατικό.
Αλλά, ακόμα κι έτσι,
υπήρχε ένα πράγμα για το οποίο όλοι ήταν σίγουροι:
Η επέκταση πρέπει να επιβραδύνεται.
Αυτό, όπως η βαρυτική έλξη της Γης
επιβραδύνει την άνοδο ενός μήλου που πετιέται προς τα πάνω,
η βαρυτική έλξη
κάθε γαλαξία σε κάθε άλλον
πρέπει να μειώνει
την επέκταση του χώρου.
Πάμε τώρα γρήγορα στη δεκαετία του '90
όπου αυτές οι δύο ομάδες των αστρονόμων
που ανέφερα στην αρχή
εμπνεύστηκαν από αυτό το σκεπτικό
για να μετρήσουν το ρυθμό
με τον οποίο επιβράδυνε αυτή η επέκταση.
Και το κατάφεραν
με επίμονες παρατηρήσεις
πολλών μακρινών γαλαξιών,
που τους επέτρεψε να καταγράψουν
πώς έχει αλλάξει ο ρυθμός επέκτασης με την πάροδο του χρόνου.
Και εδώ είναι η έκπληξη:
Ανακάλυψαν πως η επέκταση δεν επιβραδύνεται.
Αντιθέτως, ανακάλυψαν ότι επιταχύνεται,
πηγαίνει όλο και γρηγορότερα.
Είναι σαν να πετάξουμε ένα μήλο προς τα πάνω
και να πηγαίνει όλο και πιο γρήγορα.
Εάν βλέπατε ένα μήλο να συμπεριφέρεται έτσι,
θα θέλατε να γνωρίζατε το γιατί.
Τι είναι αυτό που το ωθεί;
Παρομοίως, τα αποτελέσματα των αστρονόμων
είναι σίγουρα άξια του βραβείου Νόμπελ,
αλλά έγειραν ένα ανάλογο ερώτημα.
Ποια δύναμη ασκείται σε όλους τους γαλαξίες
ώστε να απομακρύνονται από κάθε άλλον
με μία συνεχώς επιταχυνόμενη ταχύτητα;
Λοιπόν, η πιο ελπιδοφόρα απάντηση
προέρχεται από μια παλιά ιδέα του Αϊνστάιν.
Βλέπετε, όλοι μας έχουμε συνηθίσει τη βαρύτητα
ως μια δύναμη που κάνει μόνο ένα πράγμα:
προσελκύει αντικείμενα μεταξύ τους.
Αλλά, στη Βαρυτική Θεωρία του Αϊνστάιν,
στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας,
η βαρύτητα μπορεί επίσης να απωθεί αντικείμενα μεταξύ τους.
Πώς; Σύμφωνα, λοιπόν, με μαθηματικές εξισώσεις του Αϊνστάιν,
εάν ο χώρος είναι ομοιόμορφα γεμάτος
με μια αόρατη ενέργεια,
όπως ένα είδος ομοιόμορφης, αόρατης ομίχλης,
τότε η βαρύτητα που ασκείται από αυτό το νέφος
θα ήταν απωστική,
απωστική βαρύτητα,
ό,τι ακριβώς χρειαζόμαστε για να εξηγήσουμε τις παρατηρήσεις.
Λόγω του ότι η απωστική βαρύτητα
μιας αόρατης ενέργειας στο χώρο
-- τώρα την αποκαλούμε σκοτεινή ενέργεια,
αλλά εδώ την παρουσιάζω ως λευκό καπνό για να τη δείτε --
η απωστική της βαρύτητα
θα προκαλούσε κάθε γαλαξία να σπρώξει κάθε άλλον,
αναγκάζοντας την επέκταση να επιταχύνει,
αντί να επιβραδύνει.
Και αυτή η εξήγηση
αποτελεί μεγάλη πρόοδο.
Αλλά, σας υποσχέθηκα ένα μυστήριο
εδώ, στο πρώτο μέρος.
Ας το δούμε.
Όταν οι επιστήμονες υπολόγισαν
πόση από αυτή την σκοτεινή ενέργεια
πρέπει να εγχύνεται στο χώρο
ώστε να είναι υπαίτια για την κοσμική επιτάχυνση,
δείτε τι ανακάλυψαν.
Αυτός ο αριθμός είναι μικρός.
Εκφρασμένος στη σχετική μονάδα,
είναι θεαματικά μικρός.
Και το μυστήριο είναι το να εξηγηθεί αυτός ο ιδιόρρυθμος αριθμός.
Θέλουμε αυτός ο αριθμός
να προκύπτει από τους νόμους της Φυσικής,
αλλά μέχρι στιγμής κανένας δεν το έχει καταφέρει αυτό.
Μπορεί να αναρωτιέστε:
"Πρέπει να μας ενδιαφέρει;"
Ίσως, η εξήγηση αυτού του αριθμού
να είναι ένα τεχνικό ζήτημα,
μια τεχνική λεπτομέρεια που ενδιαφέρει τους ειδικούς,
και δεν έχει σημασία για κανέναν άλλον.
Σίγουρα είναι μία τεχνική λεπτομέρεια,
αλλά ορισμένες λεπτομέρειες πραγματικά έχουν σημασία.
Μερικές λεπτομέρειες παρέχουν
πρόσβαση σε αχαρτογράφητες σφαίρες της πραγματικότητας,
και αυτός ο ιδιόρρυθμος αριθμός μπορεί να κάνει ακριβώς αυτό,
καθώς η μοναδική προσέγγιση που έχει σημειώσει πρόοδο στο να τον εξηγήσει
επικαλείται τη δυνατότητα άλλων συμπάντων
-- μια ιδέα που απορρέει από τη Θεωρία Χορδών, --
που με πηγαίνει στο δεύτερο μέρος: στη Θεωρία Χορδών.
Κρατήστε, λοιπόν, το μυστήριο της σκοτεινής ενέργειας
στο πίσω μέρος του μυαλού σας,
καθώς θα συνεχίσω για να σας πω
τρία σημαντικά σημεία για τη Θεωρία Χορδών.
Πρώτα απ' όλα, τι είναι;
Λοιπόν, είναι μια προσέγγιση που εκπληρώνει το όνειρο του Αϊνστάιν
για μία Ενοποιημένη Θεωρία της Φυσικής,
ένα ενιαίο ευρύτερο πλαίσιο
που θα μπορεί να περιγράψει
όλες τις δυνάμεις που ασκούνται στο Σύμπαν.
Και η κεντρική ιδέα της Θεωρίας Χορδών
είναι αρκετά απλή.
Αυτή λέει πως εάν εξετάσετε
οποιοδήποτε κομμάτι ύλης ολοένα και σε πιο χαμηλό επίπεδο,
αρχικά θα βρείτε τα μόρια
και μετά τα άτομα και υποατομικά σωματίδια.
Αλλά η θεωρία λέει πως εάν μπορούσαμε να εξερευνήσουμε μικροσκοπικά,
πολύ πιο μικροσκοπικά από ό,τι μπορούμε με την υπάρχουσα τεχνολογία,
θα βρίσκαμε κάτι άλλο μέσα σε αυτά τα σωματίδια --
ένα πολύ μικρό δονούμενο νήμα ενέργειας,
μια πολύ μικρή παλλόμενη χορδή.
Και, όπως οι χορδές ενός βιολιού,
μπορούν να δονηθούν σε διαφορετικά μοτίβα
και να παράγουν διαφορετικές μουσικές νότες.
Αυτές οι μικρές θεμελιώδεις χορδές,
όταν δονούνται σε διαφορετικά μοτίβα,
παράγουν διαφορετικά είδη σωματιδίων
-- όπως ηλεκτρόνια, κουάρκ, νετρίνα, φωτόνια,
όλα τα άλλα σωματίδια
θα ενώνονταν σε ένα ενιαίο πλαίσιο,
καθώς θα προέκυπταν από τις παλλόμενες χορδές.
Είναι μια συναρπαστική εικόνα,
ένα είδος κοσμικής συμφωνίας,
όπου όλος ο πλούτος
που βλέπουμε τριγύρω στον κόσμο μας
προκύπτει από τη μουσική
που μπορούν να παίξουν αυτές οι μικρές, μικροσκοπικές χορδές.
Αλλά, υπάρχει ένα κόστος
σε αυτή την κομψή ενοποίηση,
διότι χρόνιες έρευνες
έδειξαν ότι τα μαθηματικά της Θεωρίας Χορδών δεν την αποδείκνυαν.
Έχουν εσωτερικές αντιφάσεις,
εκτός και εάν επιτρέψουμε
κάτι τελείως άγνωστο:
επιπλέον διαστάσεις στο χώρο.
Όλοι γνωρίζουμε τις τρεις γνωστές διαστάσεις του χώρου.
Και μπορείτε να τις σκεφτείτε
ως ύψος, πλάτος και βάθος.
Αλλά η Θεωρία Χορδών λέει ότι, σε απίθανα μικρές κλίμακες,
υπάρχουν επιπλέον διαστάσεις
κουβαριασμένες σε ένα τόσο μικρό μέγεθος
που δεν τις έχουμε εντοπίσει.
Παρόλο που οι διαστάσεις είναι κρυμμένες,
έχουν αντίκτυπο στα αντικείμενα που μπορούμε να παρατηρήσουμε,
επειδή το σχήμα των επιπλέον διαστάσεων
περιορίζει το πώς πάλλονται οι χορδές.
Στη Θεωρία Χορδών,
η δόνηση καθορίζει τα πάντα.
Έτσι, οι μάζες των σωματιδίων, η ενάσκηση των δυνάμεων,
και κυρίως, η ποσότητα της σκοτεινής ύλης
θα καθορίζονταν
από το σχήμα των επιπλέον διαστάσεων.
Εάν, λοιπόν, γνωρίζαμε τη μορφή των επιπλέον διαστάσεων,
θα μπορούσαμε να υπολογίσουμε αυτά τα χαρακτηριστικά,
να υπολογίσουμε το μέγεθος της σκοτεινής ύλης.
Η πρόκληση
είναι πως δε γνωρίζουμε
τη μορφή των επιπλέον διαστάσεων.
Το μόνο που έχουμε
είναι μια λίστα με υποψήφιες μορφές
που επιτρέπονται από τα μαθηματικά.
Όταν αυτές οι ιδέες αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά,
υπήρχαν μόνο πέντε διαφορετικές υποψήφιες μορφές,
οπότε μπορείτε να φανταστείτε
πως η ανάλυσή τους μία προς μία
θα καθόριζε την απόδοση
των φυσικών χαρακτηριστικών που παρατηρούμε.
Αλλά, με τα χρόνια η λίστα μεγάλωσε
καθώς οι ερευνητές έβρισκαν και άλλες υποψήφιες μορφές.
Από πέντε, ο αριθμός έφτασε τις εκατοντάδες και μετά τις χιλιάδες.
Μία μεγάλη, αλλά ακόμα διαχειρίσιμη, συλλογή προς ανάλυση,
αφού άλλωστε,
οι απόφοιτοι φοιτητές χρειάζονται υλικό.
Αλλά η λίστα συνέχιζε να μεγαλώνει
σε εκατομμύρια και δισεκατομμύρια, μέχρι σήμερα.
Η λίστα των υποψήφιων μορφών
έχει φτάσει περίπου στο 10 εις την 500.
Τι κάνουμε, λοιπόν;
Μερικοί ερευνητές απογοητεύτηκαν,
συμπεραίνοντας πως ήταν τόσες πολλές οι υποψήφιες μορφές των επιπλέον διαστάσεων,
που καθεμία έδινε διαφορετικά φυσικά χαρακτηριστικά,
ώστε η Θεωρία Χορδών δε θα έδινε ποτέ
οριστικές, ελέγξιμες προβλέψεις.
Αλλά άλλοι αναθεώρησαν το ζήτημα,
πηγαίνοντάς μας στην πιθανότητα του πολυσύμπαντος.
Ακούστε την ιδέα.
Ίσως κάθε ένα από αυτά τα σχήματα είναι ισότιμο με τα υπόλοιπα.
Καθένα είναι τόσο αληθινό όσο και τα υπόλοιπα,
υπό την έννοια
ότι υπάρχουν πολλά σύμπαντα,
καθένα με διαφορετική μορφή, για τις επιπλέον διαστάσεις.
Αυτή η ριζοσπαστική πρόταση
έχει μια βαθιά επίδραση στο παρόν μυστήριο:
στην ποσότητα της σκοτεινής ενέργειας που αποκάλυψαν τα βραβευμένα με Νόμπελ αποτελέσματα.
Βλέπετε,
εάν υπάρχουν άλλα σύμπαντα,
και εάν αυτά τα σύμπαντα
έχουν, ας πούμε, το καθένα ένα διαφορετικό σχήμα για τις επιπλέον διαστάσεις,
τότε τα φυσικά χαρακτηριστικά κάθε σύμπαντος θα είναι διαφορετικά,
και συγκεκριμένα,
η ποσότητα της σκοτεινής ενέργειας σε κάθε σύμπαν
θα είναι διαφορετική.
Αυτό σημαίνει ότι το μυστήριο
να εξηγηθεί η ποσότητα της σκοτεινής ενέργειας που τώρα έχουμε μετρήσει
θα έπαιρνε έναν εντελώς διαφορετικό χαρακτήρα.
Σε αυτό το πλαίσιο,
οι νόμοι της φυσικής δε μπορούν να καθορίσουν μια τιμή για την σκοτεινή ενέργεια,
γιατί δεν υπάρχει μόνο μια τιμή,
υπάρχουν πολλές τιμές.
Που σημαίνει
ότι κάναμε λάθος στο ερώτημα.
Η σωστή ερώτηση που πρέπει να κάνουμε είναι
γιατί εμείς οι άνθρωποι βρισκόμαστε σε ένα σύμπαν
με μια συγκεκριμένη ποσότητα σκοτεινής ενέργειας που έχουμε μετρήσει
αντί οποιασδήποτε από τις άλλες δυνατότητες
που υπάρχουν εκεί έξω;
Και αυτό είναι ένα ζήτημα επί του οποίου μπορούμε να σημειώσουμε πρόοδο.
Διότι αυτά τα σύμπαντα
που έχουν πολύ περισσότερη σκοτεινή ενέργεια από τη δική μας,
όποτε η ύλη προσπαθεί να σχηματίσει γαλαξίες,
η απωστική ώθηση της σκοτεινής ενέργειας είναι τόσο δυνατή
που διαλύει τη συστάδα τελείως
και δε δημιουργούνται γαλαξίες.
Και σε αυτά τα σύμπαντα που έχουν πολύ λιγότερη σκοτεινή ενέργεια,
καταρρέουν στον εαυτό τους τόσο γρήγορα
όπου, ξανά, δε σχηματίζονται γαλαξίες.
Και χωρίς γαλαξίες, δεν υπάρχουν άστρα, ούτε πλανήτες
και καμία περίπτωση
για τη ζωή της δικής μας μορφής
να υπάρξει σε αυτά τα σύμπαντα.
Βρισκόμαστε σε ένα σύμπαν
με τη συγκεκριμένη ποσότητα σκοτεινής ενέργειας που έχει μετρηθεί
απλά επειδή το Σύμπαν μας έχει τις συνθήκες
να φιλοξενήσει ζωή της δικής μας μορφής.
Αυτό είναι όλο.
Το μυστήριο λύθηκε,
βρέθηκε το πολυσύμπαν.
Κάποιοι βρίσκουν αυτή την εξήγηση μη ικανοποιητική.
Έχουμε συνηθίσει στη Φυσική
να μας δίνονται οριστικές εξηγήσεις για τα χαρακτηριστικά που παρατηρούμε.
Το θέμα όμως είναι,
εάν το χαρακτηριστικό που παρατηρούμε
μπορεί να πάρει
μια πληθώρα διαφορετικών τιμών
σε όλο το ευρύτερο τοπίο της πραγματικότητας,
τότε σκεπτόμενοι μια εξήγηση
για μια συγκεκριμένη τιμή
είναι απλά λάθος.
Ένα πρώιμο παράδειγμα
προέρχεται από τον μεγάλο αστρονόμο Γιοχάνες Κέπλερ
που είχε εμμονή με την κατανόηση
μιας διαφορετικής τιμής:
Γιατί ο Ήλιος είναι 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά από τη Γη.
Και εργάστηκε για δεκαετίες προσπαθώντας να εξηγήσει αυτή την τιμή,
αλλά δεν το κατάφερε ποτέ, και γνωρίζουμε το γιατί.
Ο Κέπλερ έκανε
την λάθος ερώτηση.
Σήμερα γνωρίζουμε ότι υπάρχουν πολλοί πλανήτες
σε μια πληθώρα διαφορετικών αποστάσεων από το κεντρικό άστρο τους.
Η ελπίδα πως οι νόμοι της Φυσικής
θα εξηγούσαν τη συγκεκριμένη τιμή των 150 εκατομμυρίων χιλιομέτρων,
είναι απλά λανθασμένη.
Αντιθέτως, η σωστή ερώτηση είναι
γιατί εμείς οι άνθρωποι βρισκόμαστε σε έναν πλανήτη
με αυτή την συγκεκριμένη απόσταση,
αντί οποιασδήποτε άλλης από τόσες πιθανότητες;
Και πάλι, αυτή είναι μια ερώτηση που μπορούμε να απαντήσουμε.
Αυτοί οι πλανήτες που είναι πολύ κοντύτερα σε ένα άστρο όπως ο Ήλιος
θα ήταν τόσο θερμοί
που ζωή της δικής μας μορφής δε θα υπήρχε.
Και αυτοί οι πλανήτες που είναι πολύ μακρύτερα από το άστρο
θα ήταν τόσο ψυχροί
που, ξανά, ζωή της δικής μας μορφής δε θα υπήρχε.
Βρισκόμαστε
σε έναν πλανήτη σε αυτή την συγκεκριμένη απόσταση
απλώς και μόνο επειδή αποφέρει προϋποθέσεις
ζωτικής σημασίας για τη ζωή της δικής μας μορφής.
Και όσον αφορά τους πλανήτες και τις αποστάσεις τους,
αυτός είναι σαφώς ο σωστός τρόπος συλλογισμού.
Το θέμα είναι
όσον αφορά τα σύμπαντα και τη σκοτεινή ενέργεια που περιέχουν,
ίσως επίσης είναι ο σωστός τρόπος συλλογισμού.
Μία θεμελιώδης διαφορά, φυσικά, είναι
πως γνωρίζουμε ότι υπάρχουν άλλοι πλανήτες εκεί έξω,
αλλά μέχρι στιγμής μόνο εικάζουμε στην πιθανότητα
να υπάρχουν άλλα σύμπαντα.
Για να τα συνδυάσουμε όλα αυτά μαζί,
χρειαζόμαστε έναν μηχανισμό
που να μπορεί να δημιουργήσει άλλα σύμπαντα.
Και έτσι φτάνουμε στο τελευταίο, τρίτο μέρος.
Γιατί αυτός ο μηχανισμός έχει βρεθεί
από κοσμολόγους που προσπαθούν να κατανοήσουν την Μεγάλη Έκρηξη.
Βλέπετε, όταν αναφερόμαστε στη Μεγάλη Έκρηξη,
συχνά έχουμε μια εικόνα
κάποιου είδους κοσμικής έκρηξης
που δημιούργησε το Σύμπαν μας
και ώθησε το χώρο προς τα έξω.
Αλλά υπάρχει ένα μικρό μυστικό.
Η Μεγάλη Έκρηξη αφήνει απ' έξω κάτι πολύ σημαντικό,
την Έκρηξη.
Μας εξηγεί πώς εξελίχθηκε το σύμπαν μετά την Έκρηξη,
αλλά δε μας δίνει πληροφορίες
του πώς τροφοδοτήθηκε η ίδια η Έκρηξη.
Και αυτό το κενό γέμισε επιτέλους
από μια βελτιωμένη έκδοση της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης.
Ονομάζεται πληθωριστική κοσμολογία,
που εντόπισε ένα συγκεκριμένο είδος κινητήριας δύναμης
που παρήγαγε φυσικά
μια εξωτερική ορμή στον χώρο.
Η κινητήρια δύναμη βασίζεται σε αυτό που ονομάζεται κβαντικό πεδίο,
αλλά η μόνη λεπτομέρεια που ενδιαφέρει εμάς
είναι ότι αυτή η κινητήρια δύναμη αποδεικνύεται τόσο αποτελεσματική
που είναι σχεδόν αδύνατο
να χρησιμοποιηθεί ολόκληρη,
που στην πληθωριστική θεωρία σημαίνει
ότι η Μεγάλη Έκρηξη που δημιούργησε το σύμπαν μας
δεν ήταν ένα μοναδικό γεγονός.
Αντιθέτως, η κινητήρια δύναμη όχι μόνο δημιούργησε τη δική μας Μεγάλη Έκρηξη,
αλλά δημιούργησε επίσης αμέτρητες άλλες Μεγάλες Εκρήξεις,
όπου κάθε μία οδήγησε στο δικό της ξεχωριστό σύμπαν
με το σύμπαν μας να είναι τίποτα άλλο από μια σφαίρα
σε ένα μεγάλο "κοσμικό αφρόλουτρο" από σύμπαντα.
Τώρα, εάν το συγχωνεύσουμε αυτό με τη θεωρία χορδών,
οδηγούμαστε σε αυτή την εικόνα.
Καθένα από αυτά τα σύμπαντα έχει επιπλέον διαστάσεις.
Οι επιπλέον διαστάσεις λαμβάνουν μια μεγάλη ποικιλία διαφορετικών σχημάτων.
Τα διαφορετικά σχήματα αποφέρουν διαφορετικά φυσικά χαρακτηριστικά.
Και βρισκόμαστε σε ένα σύμπαν αντί κάποιου άλλου
επειδή απλά μόνο στο Σύμπαν μας
φυσικά χαρακτηριστικά, όπως η ποσότητα της σκοτεινής ενέργειας,
είναι τα σωστά για την ύπαρξη ζωής με τη δικής μας μορφή.
Αυτή είναι η συναρπαστική, αλλά εξαιρετικά αμφιλεγόμενη εικόνα
του ευρύτερου κόσμου
που η προηγμένη παρατήρηση και θεωρία
μας έχουν οδηγήσει να λάβουμε σοβαρά υπόψη.
Ένα μεγάλο αναπάντητο ερώτημα, φυσικά, είναι
θα μπορέσουμε ποτέ να επιβεβαιώσουμε
την ύπαρξη άλλων συμπάντων;
Επιτρέψτε μου να περιγράψω
έναν τρόπο που μπορεί μια μέρα να συμβεί.
Η πληθωριστική θεωρία
έχει ήδη την ισχυρή υποστήριξη της παρατήρησης.
Επειδή η θεωρία προβλέπει
ότι η Μεγάλη Έκρηξη θα ήταν τόσο έντονη
καθώς ο χώρος επεκτάθηκε γρήγορα,
μικροσκοπικές κβαντικές δονήσεις από τον μικρόκοσμο
θα έχουν απλωθεί στον μακρόκοσμο,
αποδίδοντας ένα διακριτικό δακτυλικό αποτύπωμα,
ένα μοτίβο από ελαφρώς θερμότερα σημεία και ελαφρώς ψυχρά σημεία,
σε όλο το χώρο,
που πανίσχυρα τηλεσκόπια τα έχουν ήδη παρατηρήσει.
Πηγαίνοντας παραπέρα, εάν υπάρχουν άλλα σύμπαντα,
η θεωρία προβλέπει ότι κάθε τόσο
αυτά τα σύμπαντα μπορεί να συγκρουστούν.
Και εάν το Σύμπαν χτυπούσε με ένα άλλο,
αυτή η σύγκρουση
θα δημιουργούσε ένα πρόσθετο λεπτό μοτίβο
από θερμοκρασιακές μεταβολές στο χώρο
που ίσως μια ημέρα
να μπορέσουμε να εντοπίσουμε.
Όσο εξωτική και αν είναι αυτή η εικόνα,
μπορεί μια μέρα να αποδειχθεί
από τις παρατηρήσεις,
εδραιώνοντας την ύπαρξη άλλων συμπάντων.
Θα ολοκληρώσω
με μια εντυπωσιακή επίπτωση
όλων αυτών των ιδεών
για το πολύ μακρινό μέλλον.
Βλέπετε, μάθαμε
ότι το Σύμπαν μας δεν είναι στατικό,
ότι ο χώρος διαστέλλεται,
ότι η διαστολή επιταχύνεται
και ότι μπορεί να υπάρχουν άλλα σύμπαντα,
όλα αυτά από την προσεκτική εξέταση
αμυδρών εντοπισμών του αστρικού φωτός
που μας έρχεται από μακρινούς γαλαξίες.
Αλλά, επειδή η διαστολή επιταχύνεται,
στο πολύ μακρινό μέλλον,
αυτοί οι γαλαξίες θα απομακρύνονται τόσο πολύ και τόσο γρήγορα
που δε θα μπορούμε να τους δούμε --
όχι λόγω τεχνολογικών περιορισμών,
αλλά λόγω των νόμων της Φυσικής.
Το φως που θα εκπέμπουν αυτοί οι γαλαξίες,
ακόμα και αν ταξιδέψει με την γρηγορότερη ταχύτητα, την ταχύτητα του φωτός,
δε θα μπορέσει να υπερβεί
το διαρκώς διευρυνόμενο χάσμα μεταξύ μας.
Έτσι, οι αστρονόμοι του μακρινού μέλλοντος
παρατηρώντας το απέραντο διάστημα
δε θα βλέπουν τίποτα παρά μία ατελείωτη έκταση
από στατική, μαύρη ακινησία.
Και θα συμπεράνουν
ότι το Σύμπαν είναι στατικό και αμετάβλητο
και αποτελείται από μία και μόνο κεντρική όαση ύλης
την οποία κατοικούν
-- μια εικόνα του κόσμου
που σίγουρα γνωρίζουμε πως είναι λανθασμένη.
Ίσως οι μελλοντικοί αστρονόμοι να έχουν αρχεία
μιας προηγούμενης εποχής,
σαν τη δική μας,
που να βεβαιώνουν ένα επεκτεινόμενο σύμπαν
που ομαδοποιείται σε γαλαξίες.
Θα μπορούσαν αυτοί οι μελλοντικοί αστρονόμοι
να πιστέψουν αυτή την αρχαία γνώση;
Ή θα πιστεύουν
στο μαύρο, άδειο στατικό Σύμπαν
αυτά που θα τους αποκαλύψουν οι προηγμένης τεχνολογίας παρατηρήσεις τους;
Υποψιάζομαι το τελευταίο.
Που σημαίνει ότι ζούμε
σε μια εξαιρετικά προνομιακή εποχή
όπου ορισμένες βαθύτερες αλήθειες για το σύμπαν
είναι ακόμα προσιτές
στο ανθρώπινο πνεύμα της εξερεύνησης.
Φαίνεται πως μπορεί να μην είναι πάντα έτσι.
Γιατί οι σημερινοί αστρονόμοι,
με τη χρήση πανίσχυρων τηλεσκοπίων στον ουρανό
έχουν καταγράψει ένα σωρό από έντονης αντίθεσης πληροφοριακά φωτόνια,
ένα είδος κοσμικού τηλεγραφήματος
που εκπέμπει εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια.
Και το μήνυμα που ηχεί όλα αυτά τα χρόνια είναι σαφές.
Μερικές φορές η φύση προστατεύει τα μυστικά της
με την άρρηκτη λαβή
των φυσικών νόμων.
Μερικές φορές η αληθινή φύση της πραγματικότητας παραμονεύει
ακριβώς πέρα από τον ορίζοντα.
Σας ευχαριστώ πολύ.
(Χειροκρότημα)
Κρις Άντερσον: Μπράιαν, σε ευχαριστούμε.
Το εύρος των ιδεών που μας παρουσίασες
είναι συγκλονιστικό, συναρπαστικό, απίστευτο.
Που πιστεύεις
πως βρίσκεται η σημερινή κοσμολογία,
σε σχέση με την ιστορική της πλευρά;
Κατά την άποψή σου, είμαστε στη μέση μιας ιστορικής ασυνήθειας;
Γκριν: Είναι δύσκολο να απαντήσω.
Όταν μαθαίνουμε ότι οι αστρονόμοι του μακρινού μέλλοντος
μπορεί να μην έχουν αρκετές πληροφορίες για να κατανοήσουν ορισμένα θέματα,
είναι φυσικό να αναρωτηθούμε εάν είμαστε ήδη στην ίδια θέση
και μερικά βαθύτερα, κρίσιμα χαρακτηριστικά του Σύμπαντος
έχουν ήδη ξεφύγει της ικανότητάς μας να καταλάβουμε,
λόγω του τρόπου που εξελίσσεται η κοσμολογία.
Από αυτή την προοπτική,
ίσως να θέτουμε συνεχώς διαρκώς ερωτήματα
στα οποία να μην μπορέσουμε ποτέ να δώσουμε απάντηση.
Από την άλλη, τώρα μπορούμε να καταλάβουμε
πόσων χρονών είναι το σύμπαν.
Μπορούμε να καταλάβουμε
πώς να κατανοήσουμε τα δεδομένα από την μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου
που καθορίστηκαν 13,72 δισεκατομμύρια χρόνια πριν
και όμως, σήμερα μπορούμε να κάνουμε υπολογισμούς που προβλέπουν πώς θα είναι αυτά
και επαληθευόμαστε.
Απίστευτο! Αυτό είναι απλά καταπληκτικό.
Από τη μία πλευρά, είναι απλά απίστευτο πού έχουμε φτάσει,
αλλά ποιός ξέρει τι είδους εμπόδια μπορούμε να βρούμε στο μέλλον.
Κρις: Θα παραμείνεις εδώ τις επόμενες ημέρες.
Ίσως κάποιες από αυτές τις συζητήσεις μπορούν να συνεχιστούν.
Ευχαριστώ. Σε ευχαριστούμε Μπράιαν. Γκριν: Ευχαρίστηση μου.
(Χειροκρότημα)
Hace unos meses
se otorgó el premio Nobel de física
a dos equipos de astrónomos
por un descubrimiento catalogado
como una de las observaciones astronómicas
más importantes de la historia.
Y hoy, después de una breve descripción de ese hallazgo,
les hablaré de un marco conceptual muy polémico
para explicar su descubrimiento.
A saber, la posibilidad
de que más allá de la Tierra,
de la Vía Láctea y de otras galaxias lejanas,
podríamos encontrar que nuestro universo
no es el único,
sino que es
parte de un vasto complejo de universos
al que llamamos multiverso.
Pero la idea de multiverso es rara.
Digo, muchos nos hemos criado con la idea
de que "universo" quiere decir "todo".
Y digo la mayoría pensando
como mi hija de cuatro ańos que me ha oído hablar de estas ideas desde que nació.
El ańo pasado la tenía en brazos
y le dije: "Sophia,
eres a quien más amo en el universo".
Me miró y dijo: "Papi,
¿universo o multiverso?"
(Risas)
Pero salvo este tipo de crianza anómala,
es raro imaginar
otros reinos distintos de los nuestros,
con características fundamentalmente diferentes,
que puedan denominarse universos por derecho propio.
Y, sin embargo,
aunque especulativa, la idea existe.
Mi objetivo es convencerles
de que hay razones para tomarlo en serio,
porque podría ser correcto.
Contaré la historia del multiverso en tres partes.
En la primera parte
hablaré de los resultados de los ganadores del Nobel
y pondré de relieve el misterio profundo
que revelaron esos resultados.
En la segunda parte
ofreceré una solución para ese misterio,
basada en un enfoque llamado teoría de cuerdas
y es allí que aparecerá el multiverso
en esta historia.
Finalmente, en la tercera parte,
describiré una teoría cosmológica
llamada inflación
que unirá todas las piezas de la historia.
Bueno, la primera parte empieza en 1929
cuando el gran astrónomo Edwin Hubble
se dio cuenta de que las galaxias lejanas
estaban huyendo de nosotros
y estableció que el propio espacio se está estirando,
se está expandiendo.
Esto fue revolucionario.
La idea predominante era que, a muy gran escala,
el universo era estático.
Pero aun así,
había algo de lo que todo el mundo estaba seguro:
la expansión debería estar desacelerándose.
Así como la fuerza gravitacional terrestre
retrasa el ascenso de una manzana lanzada hacia arriba,
la fuerza gravitacional
de cada galaxia sobre las demás
debería aminorar
la expansión del espacio.
Ahora avancemos hasta los ańos 1990
cuando esos dos equipos de astrónomos
que mencioné al principio
se inspiraron en este razonamiento
para medir la tasa
de desaceleración de la expansión.
Y lo hicieron
observando meticulosamente
muchas galaxias lejanas,
lo que les permitió graficar
el cambio de la tasa de expansión en el tiempo.
Y he aquí la sorpresa:
encontraron que la expansión no se está desacelerando.
Por el contrario, se está acelerando;
va cada vez más rápido.
Es como lanzar una manzana hacia arriba
y que ascienda cada vez más rápido.
Si vieran que una manzana hace eso
querrían saber el porqué.
¿Qué la empuja?
Del mismo modo, los resultados de estos astrónomos,
sin duda meritorios del premio Nobel,
arrojaron una pregunta similar:
¿Qué fuerza lleva a las galaxias
a huir de las demás
a una velocidad cada vez mayor?
Bueno, la respuesta más prometedora
viene de una vieja idea de Einstein.
Estamos acostumbrados a ver a la gravedad
como una fuerza que hace una sola cosa:
atrae objetos mutuamente.
Pero en la teoría de la gravedad de Einstein,
en su teoría de la relatividad general,
la gravedad también puede repeler.
¿Cómo? Bueno, según los cálculos de Einstein
si el espacio está ocupado uniformemente
por una energía invisible,
una especie de niebla uniforme e invisible,
entonces la gravedad generada por esa niebla
sería repelente,
gravedad expansiva,
que es justo lo que necesitamos para explicar las observaciones.
Dado que la gravedad expansiva
de una energía invisible del espacio
-- ahora la llamamos energía oscura,
pero la puse como humo blanco para que puedan verla --
su gravedad expansiva
haría que cada galaxia empuje a las otras,
acelerando la expansión,
en vez de aminorarla.
Esta explicación
representa un gran avance.
Pero les prometí un misterio
aquí en la primera parte.
Es éste.
Cuando los astrónomos calcularon
la cantidad de energía oscura
que debe tener el espacio
para dar cuenta de la aceleración cósmica
miren lo que encontraron.
Es un número pequeńo.
Expresado en la unidad significativa
es espectacularmente pequeńo.
El misterio consiste en explicar este número peculiar.
Queremos que este número
surja de las leyes de la física
pero hasta ahora nadie ha encontrado la manera de hacerlo.
Tal vez se pregunten:
¿debería importar?
Quizá explicar este número
es un tema técnico,
un detalle técnico que interesa a los expertos
pero que no le importa a nadie más.
Claro que es un detalle técnico,
pero algunos detalles importan mucho.
Algunos detalles abren
la puerta a otras realidades desconocidas
y este número peculiar puede tener esa función,
dado que el único enfoque que hasta ahora avanza en una explicación
suscita la posibilidad de otros universos
-- una idea que naturalmente surge de la teoría de cuerdas --
lo que me lleva a la segunda parte: la teoría de cuerdas.
Guarden el misterio de la energía oscura
en sus mentes
mientras prosigo hablando
de tres cosas claves de la teoría de cuerdas.
En primer lugar: ¿qué es?
Bueno, es un enfoque para hacer realidad el sueńo de Einstein
de una teoría unificada de la física,
un marco conceptual único
capaz de describir
todas las fuerzas que actúan en el universo.
Y la idea central de la teoría de cuerdas
es muy sencilla.
Dice que si uno examina
la materia cada vez más en detalle
al principio encontrará moléculas,
luego átomos y partículas subatómicas.
Pero la teoría de cuerdas dice que si vamos más al detalle
mucho más de lo que hoy se puede con la tecnología existente
uno encontraría algo más dentro de estas partículas:
un filamento de energía diminuto,
una diminuta cuerda vibratoria.
Y, al igual que las cuerdas de un violín,
pueden vibrar siguiendo patrones diferentes
que producen distintas notas musicales.
Estas pequeńas cuerdas fundamentales,
al vibrar siguiendo diferentes patrones,
producirían distintos tipos de partículas
-- electrones, quarks, neutrinos, fotones
y todas las otras partículas --
unificadas en un mismo marco conceptual
y todas provendrían de cuerdas vibratorias.
Es un panorama fascinante,
una suerte de sinfonía cósmica,
en la que toda la riqueza
que vemos en el mundo circundante
surge de la música
ejecutada por estas diminutas cuerdas.
Pero esta unificación
elegante tiene un costo,
porque ańos de investigación
han demostrado que el cálculo de la teoría de cuerdas no cuadra bien.
Tiene inconsistencias internas,
a menos que aceptemos
algo totalmente desconocido:
otras dimensiones del espacio.
Es decir, todos conocemos las tres dimensiones típicas del espacio.
Se las puede pensar como
alto, ancho y profundidad.
Pero la teoría de cuerdas dice que, a escalas increíblemente pequeńas,
hay otras dimensiones adicionales
estrujadas de tal manera
que no las hemos detectado.
Pero aunque esas dimensiones estén ocultas,
podrían tener un impacto en las cosas que observamos
porque la forma de esas dimensiones adicionales
restringen la vibración de las cuerdas.
Y en la teoría de cuerdas
la vibración lo determina todo.
Así, la masa de las partículas, la intensidad de las fuerzas
y, lo más importante, la cantidad de energía oscura,
estaría determinada
por la forma de estas dimensiones adicionales.
Si conociéramos estas otras dimensiones
podríamos calcular estas fuerzas,
calcular la cantidad de materia oscura.
El desafío
es que desconocemos
la forma de las dimensiones adicionales.
Sólo contamos
con una lista de formas candidatas
calculadas matemáticamente.
Cuando surgieron estas ideas por primera vez
sólo había unas cinco formas candidatas,
de modo que podíamos pensar
en analizarlas una a una
para determinar si alguna tenía
las características físicas que observamos.
Pero con el tiempo la lista creció
a medida que los investigadores encontraban otras formas candidatas.
De cinco pasaron a ser cientos y luego miles.
Una cantidad grande, pero todavía manejable.
Después de todo
los estudiantes de posgrado necesitan algo que hacer.
Pero luego la lista siguió creciendo
a millones y millones de millones, hasta hoy.
La lista de formas candidatas
ha remontado de unas 10 a 500.
Entonces, ¿qué hacer?
Bueno, algunos investigadores perdieron el ánimo;
llegaron a la conclusión de que si hay tantas formas para las dimensiones adicionales
y cada una da lugar a distintas características físicas,
la teoría de cuerdas nunca dará
predicciones definitivas, comprobables.
Pero otros le dieron una vuelta al asunto
y analizaron la posibilidad de un multiverso.
Esta es la idea.
Quizá todas estas formas estén en pie de igualdad unas con otras.
Cada una es tan real como las otras,
en el sentido
de que hay muchos universos
y en cada uno las dimensiones adicionales adquieren una forma diferente.
Esta propuesta radical
tiene un profundo impacto en este misterio:
la cantidad de energía oscura revelada por los resultados de los premios Nobel.
Porque como ven,
si hay otros universos
y si esos universos
tienen, digamos, formas diferentes para las dimensiones adicionales,
luego las características físicas de cada universo serán diferentes
y, en particular,
la cantidad de energía oscura en cada universo
será diferente.
Lo que significa que el misterio
de explicar la cantidad de energía oscura que hemos medido
tendría un carácter totalmente diferente.
En este contexto,
las leyes de la física no podrían explicar un número para la energía oscura
porque no habría un solo número,
habría muchos números.
Lo que significa
que hemos estado haciéndonos la pregunta equivocada.
La pregunta correcta es:
¿Por qué los seres humanos nos encontramos en un universo
con una determinada cantidad de energía oscura, que hemos medido,
en vez de en cualquier otra posibilidad
de las existentes?
Y esa es una cuestión sobre la que podemos avanzar.
Porque en esos universos
que tienen mucha más energía oscura que el nuestro
siempre que la materia trata de agruparse en galaxias,
el empuje expansivo de la energía oscura es tan fuerte
que dispersa el cúmulo
y las galaxias no se forman.
Y los universos en los que hay mucha menos energía oscura
colapsan sobre sí mismos tan rápidamente
que, de nuevo, las galaxias no se forman.
Y sin galaxias, no hay estrellas, ni planetas
ni posibilidad
de nuestra forma de vida
en esos otros universos.
Así que estamos en un universo
con esa cantidad particular de energía oscura que hemos medido
sencillamente porque nuestro universo tiene condiciones
favorables a nuestra forma de vida.
Y eso sería todo.
Misterio resuelto,
multiverso encontrado.
Pero algunos piensan que esta explicación es poco satisfactoria.
Estamos acostumbrados a la física
que nos da explicaciones definitivas para los fenómenos que observamos.
Pero la idea es que
si el fenómeno que observamos
puede aceptar, y lo hace,
una gran variedad de valores distintos
en el amplio panorama de la realidad,
entonces pensar una explicación
para un valor particular
es llanamente erróneo.
Un viejo ejemplo
es el del gran astrónomo Johannes Kepler
que tenía una obsesión por comprender
otro número:
¿por qué el Sol está a casi 150 millones de km de la Tierra?
Trabajó durante décadas intentando explicar este número,
pero nunca lo logró, y sabemos por qué.
Kepler se hacía
la pregunta equivocada.
Ahora sabemos que hay muchos planetas
y una amplia variedad de diferentes distancias a sus estrellas.
Así que esperar que las leyes de la física
expliquen un número en particular, 150 millones de km,
eso es sencillamente erróneo.
En cambio, la pregunta correcta es:
¿por qué los seres humanos estamos en un planeta,
a esta distancia en particular,
en vez de estar a otra de las posibles distancias?
De nuevo, eso es algo que podemos responder.
En esos planetas que están mucho más cercanos a una estrella como el Sol
haría tanto calor
que nuestra forma de vida no existiría.
Y los planetas que están mucho más lejos de esa estrella
están tan fríos
que, de nuevo, nuestra forma de vida no prosperaría.
Así que estamos
en un planeta a esta distancia en particular
sencillamente porque brinda las condiciones
esenciales para nuestra forma de vida.
Y si se trata de planetas y sus distancias
claramente este es el razonamiento correcto.
La idea es que
si se trata de universos y de la energía oscura que contienen
también puede ser el razonamiento correcto.
Claro, una diferencia clave
es que sabemos que hay otros planetas
pero hasta ahora sólo he especulado con la posibilidad
de que existan otros universos.
Así que para juntar todo
necesitamos un mecanismo
que pueda generar otros universos.
Y eso me lleva a mi última parte, la tercera parte.
Porque los cosmólogos han encontrado
este mecanismo tratando de entender el Big Bang.
Ya ven, al hablar del Big Bang
a menudo pensamos
en una especie de explosión cósmica
que creó nuestro universo
y generó el espacio abruptamente.
Pero hay un pequeńo secreto.
El Big Bang deja de lado algo muy importante,
el Bang.
Nos cuenta la evolución del universo después del Bang,
pero no nos explica
qué habría alimentado al propio Bang.
Finalmente esta brecha se cubrió
con una versión mejorada de la teoría del Big Bang.
Se llama cosmología inflacionaria,
e identifica un tipo particular de combustible
que generaría en forma natural
una expansión del espacio.
El combustible se basa en algo llamado campo cuántico,
pero el único detalle que nos importa
es que este combustible resulta ser tan eficiente
que es prácticamente imposible
usarlo todo
lo que significa en la teoría inflacionaria
que el Big Bang que originó nuestro universo
probablemente no fue un evento de única vez.
Por el contrario, el combustible no sólo generó nuestro Big Bang
sino que generaría otros incontables Big Bangs,
cada uno dando lugar a su propio universo separado
siendo nuestro universo sólo una burbuja
en el gran bańo cósmico de burbujas de universos.
Y cuando fundimos esto con la teoría de cuerdas
obtenemos esta imagen.
Cada uno de estos universos tiene dimensiones adicionales
que adoptan una amplia variedad de formas diferentes.
Las diferentes formas producen fenómenos físicos diferentes.
Y nosotros estamos en un universo y no en otro
sencillamente porque sólo en nuestro universo
los fenómenos físicos, como la cantidad de energía oscura,
son adecuados para que prospere nuestra forma de vida.
Y esta es la imagen convincente pero muy polémica
de un cosmos más amplio
que las teorías y observaciones de vanguardia
nos han llevado a considerar seriamente.
Claro, una gran pregunta remanente es si
alguna vez podremos confirmar
la existencia de otros universos.
Bueno, describiré
una forma en que algún día puede ocurrir.
La teoría inflacionaria
ya cuenta con un fuerte apoyo observacional.
Porque la teoría predice
que el Big Bang habría sido tan intenso
que a medida que el espacio se expandía rápidamente
los pequeńos temblores cuánticos del mundo micro
se habrían extendido en el mundo macro
produciendo una huella distintiva,
un patrón de puntos ligeramente más calientes y otros levemente más fríos,
por el espacio,
que ahora los telescopios más potentes han observado.
Yendo más allá, si hay otros universos,
la teoría predice que de vez en cuando
esos universos pueden colisionar.
Y si nuestro universo chocara con otro,
esa colisión
generaría un sutil patrón adicional
de variaciones térmicas en el espacio
que algún día
podríamos detectar.
Así que por más exótica que parezca esta imagen
algún día podría fundamentarse
en observaciones
que establezcan la existencia de otros universos.
Concluiré
con una consecuencia sorprendente
de todas estas ideas
para un futuro muy lejano.
Como ven, aprendimos
que nuestro universo no es estático,
que el espacio está en expansión,
que esa expansión se acelera
y que habría otros universos
todo a partir de examinar cuidadosamente
tenues señales de luz estelar
que nos llegan de galaxias lejanas.
Pero dado que la expansión se acelera,
en un futuro muy lejano
esas galaxias se alejarán tanto y a tanta velocidad
que no podremos verlas;
no debido a limitaciones tecnológicas
sino a las leyes de la física.
La luz que emiten esas galaxias
aún viajando a la máxima velocidad, la velocidad de la luz,
no podrán sortear
el abismo cada vez mayor que hay entre nosotros.
Por eso los astrónomos en un futuro lejano
al mirar el espacio profundo
no verán más que una interminable extensión
de una estática quietud azabache.
Y concluirán
que el universo es estático e invariable
y está poblado por un oasis central de materia
que ellos habitan;
una imagen del cosmos
que definitivamente sabemos que es errónea.
Pero quizá esos astrónomos del futuro tendrán registros
de una época anterior,
como la nuestra,
que acredite un cosmos en expansión
repleto de galaxias.
Pero esos astrónomos futuros
¿creerían tales conocimientos antiguos?
¿O creerían
en el universo negro, estático y vacío
revelado por sus observaciones de vanguardia?
Sospecho que creerían lo último.
Lo que significa que estamos viviendo
una época muy privilegiada
en la que ciertas verdades profundas del cosmos
todavía están al alcance
del espíritu humano de exploración.
Parece que puede que no siempre sea así.
Porque los astrónomos de hoy,
apuntando potentes telescopios hacia el cielo,
capturaron un puñado de fotones con mucha información,
una especie de telegrama cósmico,
que viajó miles de millones de ańos.
Y el mensaje que atravesó las eras es claro.
A veces la naturaleza guarda sus secretos
con el puño inquebrantable
de las leyes físicas.
A veces la verdadera naturaleza de la realidad llama
desde más allá del horizonte.
Muchas gracias.
(Aplausos)
Chris Anderson: Brian, gracias.
La gama de ideas de las que acabas de hablar
es vertiginosa, emocionante, increíble.
¿En qué etapa
está la cosmología hoy?,
¿en una especie de etapa histórica?
En tu opinión, ¿estamos en medio de algo inusual en términos históricos?
BG: Bueno, es difícil de decir.
Cuando nos enteramos de que los astrónomos del futuro lejano
podrían no tener información para entender las cosas
la pregunta natural es que quizá ya estamos en esa posición
y ciertas características del universo, profundas, críticas,
ya se han escapado a nuestra capacidad de comprensión
debido a la forma en que evoluciona la cosmología.
Desde ese punto de vista,
quizá siempre nos haremos preguntas
que nunca podremos responder plenamente.
Por un lado, ahora podemos entender
la edad del universo.
Podemos comprender
cómo entender los datos de la radiación de fondo de microondas
de hace 13 720 millones de ańos
y podemos calcularlo hoy para predecir su aspecto
y coincide.
¡Santo cielo! Eso es increíble.
Por otro lado, es increíble lo que hemos conseguido
pero quién sabe qué tipo de bloques podemos encontrar en el futuro.
CA: Estarás por aquí en los próximos días.
Tal vez algunas de estas conversaciones puedan continuar.
Gracias. Gracias, Brian. (BG: El placer es mío)
(Aplausos)
چند ماه پیش جایزهی نوبل فیزیک به دو گروه ستارهشناسی داده شد
برای کشفی که به عنوان یکی از مهمترین
مشاهدات ستارهشناسی تاکنون از آن یاد می شود.
و امروز، پس از اینکه به اختصار برای شما توضیح دادم که یافتههای آنها چه بود،
به شما درمورد چارچوب بسیار بحث برانگیزی برای توضیح این کشف خواهم گفت،
یعنی امکان اینکه بسیار دورتر از زمین،
کهکشان راه شیری و دیگر کهکشانهای دوردست،
ما ممکنه بفهمیم که جهان هستی ما، تنها جهان هستی موجود نیست،
بلکه بخشی از یک گروه وسیع از جهانهاست، که ما چندجهانه مینامیم.
ایدهی چندجهانه، ایدهی عجیبی ست.
منظورم اینه که بیشتر ما با این باور بزرگ شدیم که عبارت "جهان هستی" یعنی همه چیز.
و من با احتیاط میگم بیشتر ما،
چون دختر چهار سالهی من از وقتی به دنیا اومده این ایدهها را شنیده.
و پارسال من او را بغل کردم
و گفتم، "سوفیا،
من تو رو بیشتر از هر چیز در جهان هستی دوست دارم."
و او رو به من کرد و گفت، "بابا،
جهان یا چندجهانه؟"
(خندهی حاضران)
جدا از چنین تربیت غیرعادیای،
تصور چنین قلمروهایی جدا از قلمروِ ما٬
که ویژگیهای بنیادی بیشترشان آنقدر متفاوت است،
که میتونیم به درستی آنها را جهانهای مربوط به خودشان بنامیم٬ کار عجیبی است.
و با این حال،
هرچند این ایده مطمئناً در حد گمانهزنی است،
هدف من اینه که شما را قانع کنم
که دلایلی وجود داره تا ما اون رو جدی بگیریم، چون ممکنه درست باشه.
من داستان چندجهانه را در سه بخش برای شما خواهم گفت.
در بخش اول،
من نتایجی را که برندهی جایزهی نوبل شدند براتون توصیف میکنم
و برای شما معمای عمیقی را پررنگ میکنم که این نتایج، برملا کردند.
در بخش دوم،
من برای اون معما راهحلی پیشنهاد میکنم.
که براساس رویکردی به نام نظریهی ریسمان است،
و ایدهی چندجهانه از اینجا به داستان وارد میشه.
در آخر، در بخش سه،
من یک نظریهی کیهانشناسی را توصیف میکنم به نام تورم،
که تمام تکههای داستان را در کنار هم میگذارد.
خوب، بخش یک در سال ۱۹۲۹ شروع میشه
وقتی که ستارهشناس بزرگ "ادوین هابل" فهمید که کهکشانهای دور، همه با سرعت از ما دور میشن،
که نشان میداد فضا خود در حال کش آمدن است،
در حال انبساط است.
این کشف انقلابی بود.
دانش غالب این بود که جهان هستی در بزرگترین مقیاسها ایستا است.
اما با این حال، همه در مورد یک چیز مطمئن بودند:
سرعت انبساط باید در حال کاهش باشد.
همون طور که کشش گرانشی زمین
شتاب دور شدن سیبی را که به بالا پرتاب شده کاهش میدهد،
کشش گرانشی هر کهکشان روی دیگر کهکشانها
باید سرعت انبساط فضا را کاهش دهد.
حالا بیایید تا دههی ۹۰ میلادی جلو بریم
وقتی آن دو گروه ستارهشناسی که من در آغاز از آنها نام بردم
از این استدلال الهام گرفتند
تا نرخ کاهش سرعت انبساط را اندازهگیری کنند.
و آنها با مشاهدهی طاقتفرسای بسیاری از کهکشانهای دوردست
توانستند نموداری رسم کنند که نشان دهد
سرعت انبساط چطور درطی زمان تغییر کرده است.
این هم بخش غافلگیر کنندهاش:
آنها فهمیدند که سرعت انبساط در حال کاهش نیست.
در عوض فهمیدند که در حال افزایش است، انبساط سریعتر و سریعتر میشود.
مثل اینه که یک سیب را به بالا پرت کنید و اون سریعتر و سریعتر بالا بره.
حالا اگر سیبی دیدید که این کار را میکند،
میخواهید بدانید چرا.
چه چیزی سیب را هل میدهد؟
به طور مشابه، مطمئنناً نتایج ستارهشناسان لیاقت جایزهی نوبل را داشت،
اما پرسش مشابهی هم ایجاد کرد.
چه نیرویی تمام کهکشانها را وادار میکند با سرعت فزایندهای از یکدیگر دور شوند؟
خوب محتملترین پاسخ از یکی از ایدههای قدیمی اینشتین میاد.
میدونید، همهی ما به گرانش به عنوان نیرویی که یک کار را انجام میده عادت داریم٬
اجسام را به سمت هم میکشه.
اما در نظریهی گرانش اینشتین، نظریهی نسبیت عاماش،
گرانش همچنین میتونه اجسام را از هم دور کنه.
چطور؟ خوب با توجه به ریاضیات اینشتین،
اگر فضا به طور همسان با انرژی نامرئی پر شده،
یه جورایی شبیه یک مه همسان و نامرئی،
پس گرانشی که با آن مه ایجاد میشه دافعه خواهد داشت،
گرانشِ دافع،
که دقیقاً چیزی است که ما لازم داریم تا بتونیم این مشاهدات را توضیح دهیم.
چون گرانشِ دافعِ یک نیروی نامرئی در فضا-
ما امروزه آن را نیروی تاریک مینامیم،
اما من اینجا آن را به شکل دود سفیدی نشان دادم تا شما بتونید آن را ببینید -
گرانشِ دافع آن، باعث میشه که هر کهکشان به دیگری فشار بیاره،
و باعث بشه که سرعت انبساط افزایش پیدا کنه، و کاهش پیدا نکنه.
و این توضیح نمایندهی پیشرفت بزرگیست.
اما من به شما قولِ یک معما را در بخش یک دادم.
معما اینه.
وقتی ستارهشناسان فهمیدند چقدر از این انرژی تاریک
باید فضا را پر کند تا باعث افزایش سرعت کیهانی شود،
ببینید چی پیدا کردند.
این عدد کوچکیست.
که در واحد مناسبش بیان شده،
و بسیار کوچک است.
و معما اینه که این رقم عجیب را توضیح بدیم.
ما میخواهیم این رقم از قوانین فیزیک به دست بیاد،
اما تاکنون کسی راهی برای انجام آن نیافته.
حالا ممکنه شما فکر کنید، چه اهمیتی برای شما داره؟
شاید توضیح دادن این رقم، فقط یک مشکل فنی باشه،
یکی از جزئیات فنیِ مورد علاقهی متخصصان است٬
اما به هیچکس دیگه ارتباطی نداره.
خوب البته یکی از جرئیات فنی ست، اما برخی از جزئیات واقعاً مهمند.
برخی از جزئیات پنجرههایی به سوی قلمروهای ترسیم نشدهی حقیقت، درست میکنند،
و این رقم عجیب شاید درست همین کار را انجام دهد،
چون تنها رویکردی که تاکنون در توضیح آن پیشرفتی داشته
امکان وجود جهانهای دیگری را پیش میآورد -
ایدهای که به طور طبیعی از نظریهی ریسمان بیرون میآید،
که من را به بخش دو میبره: نظریهی ریسمان.
پس حالا معمای انرژی تاریک را در پس ذهنتون داشته باشید
چون حالا میخوام در ادامه٬ سه مورد کلیدی دربارهی نظریهی ریسمان بگم.
اول از همه، چی هست؟
خوب، این نظریه رویکردی است که با آن رؤیای اینشتین
دربارهی یک نظریهی متحد فیزیک تحقق مییابد،
یک چهارچوب فراگیر که بتونه تمام نیروهای جهان هستی را توصیف کنه.
و ایدهی مرکزی نظریهی ریسمان کاملاً سر راسته.
این نظریه میگوید اگر شما
هر تکهای از ماده را هر چه دقیقتر بررسی کنید،
اول مولکولها را مییابید
و بعد اتمها و ذرات زیر اتمی.
اما این نظریه میگوید اگر شما بتوانید ذرات ریزتر را بررسی کنید،
خیلی کوچکتر از آنچه با تکنولوژی امروزی میتوانیم،
شما درون این ذرات چیز دیگری مییابید -
یک رشتهی کوچک از انرژی در حال لرزش
یک ریسمان خیلی کوچک در حال لرزش.
و درست مثل ریسمانهای روی یک ویولون،
اونا میتونند به شکلهای مختلف بلرزند
و نتهای موسیقی مختلف بسازند.
این ریسمانهای پایهای کوچک،
وقتی به شکلهای مختلفی میلرزند،
ذرات متفاوتی تولید میکنند -
پس الکترونها، کوارکها، نوترینوها، فوتونها،
تمام ذرات دیگه
در یک چهارچوب واحد متحد میشوند،
چون همه از ریسمانهای در حال لرزش درست شدهاند.
این تصویر، قانع کننده ست،
یک جور سمفونی کیهانی،
که تمام غنایی که ما در جهان اطرافمان میبینیم
از این موسیقی که این ریسمانهای کوچک میتوانند بنوازند، سرچشمه میگیرد.
اما این اتحاد باشکوه هزینهای هم دارد،
چون سالها پژوهش نشان داده که ریاضیاتِ نظریهی ریسمان درست کار نمیکند.
این نظریه ناهمگونی درونی دارد،
مگر آنکه به چیزی کاملاً نامأنوس اجازهی ظهور دهیم-
بُعدهای بیشتر فضا.
این یعنی، همهی ما سه بعد معمولی فضا را میشناسیم.
و شما میتونید به آنها به عنوان طول، عرض و ارتفاع فکر کنید.
اما نظریهی ریسمان میگوید در مقیاسهای بسیار کوچک،
ابعاد اضافهای هست که در اندازههایی آنقدر کوچک مچاله شدهاند که ما نمیتوانیم آنها را ببینیم.
اما با اینکه این ابعاد پنهان هستند،
آنها بر روی چیزهایی که ما میتوانیم مشاهده کنیم اثر میگذارند
چون شکل ابعاد بالاتر نحوهی لرزش ریسمانها را محدود میکند.
و در نظریهی ریسمان، لرزش همه چیز را تعیین میکند.
پس جِرم ذرهها، قدرت نیروها،
و مهمتر از همه، میزان انرژی تاریک
به وسیلهی شکل این ابعاد بالاتر تعیین میشود.
اگر ما شکل ابعاد بالاتر را میدانستیم،
میتوانستیم این ویژگیها را محاسبه کنیم،
مقدار انرژی تاریک را محاسبه کنیم.
چالش ما این است که
شکل ابعاد بالاتر را نمیدانیم.
همهی چیزی که ما داریم یک فهرست از شکلهای کاندید است
که ریاضیات اجازه میدهد.
حالا وقتی این نظریه تازه ایجاد شده بود،
تنها حدود پنج شکل کاندید مختلف وجود داشت،
پس شما میتونید تصور کنید
که آنها را یک به یک بررسی کنیم
تا ببینیم کدام ویژگیهای فیزیکی که مشاهده میکنیم را ایجاد میکند.
اما در طول زمان این فهرست رشد کرد
چون پژوهشگران شکلهای کاندید دیگری پیدا کردند.
از پنج، این رقم به صدها و بعد هزارها رسید -
یک کلکسیون وسیع، اما همچنان قابل کنترل برای بررسی،
چون بالاخره دانشجوهای دکترا باید یه کاری انجام بدن.
اما بعد این فهرست همچنان رشد کرد
تا امروزه به میلیونها و میلیاردها رسید.
فهرست شکلهای کاندید به حدود ۱۰ به توان ۵۰۰ افزایش پیدا کرده.
پس چه کار کنیم؟
خوب، برخی از پژوهشگرها امیدشان را از دست دادند،
و به این نتیجه رسیدند که شکلهای کاندیدِ بسیار زیادی برای ابعاد بالاتر وجود دارد،
و هر یک ویژگیهای فیزیکی متفاوتی ایجاد میکنند،
نظریهی ریسمان هرگز نخواهد توانست پیشبینیهای نهاییِ قابل آزمایشی درست کند.
اما دیگران این مشکل را وارونه کردند،
و ما را به امکان وجود چند جهانه بردند.
ایده اینه.
شاید این اشکال با یکدیگر برابرند.
هر یک به اندازهی دیگری حقیقت دارند،
به این معنی که جهانهای بسیاری وجود دارند،
هر یک با شکلی متفاوت، برای بعدهای بالاتر.
این پیشنهاد افراطی بر روی این معما تأثیری اساسی دارد:
مقدار انرژی تاریکی که به وسیلهی نتایج برندهی نوبل معلوم شد.
چون میدونید٬
اگر جهانهای دیگری وجود داشته باشند،
و اگر آن جهانها، هر کدام، مثلاً،
یک شکل متفاوت برای بعدهای بالاتر داشته باشند،
پس ویژگیهای فیزیکی هر جهان متفاوت خواهند بود،
و به خصوص،
مقدار انرژی تاریک در هر جهان متفاوت خواهد بود.
این یعنی حل کردن معمای مقدار انرژی تاریکی که ما اکنون اندازهگیری کردهایم
صورت کاملاً جدیدی به خودش میگیرد.
در اینجا یعنی،
قوانین فیزیک نمیتوانند یک رقم برای انرژی تاریک را توضیح دهند
چون فقط یک رقم نیست،
رقمهای بسیاری هستند.
که یعنی
ما سئوال اشتباهی میپرسیدیم.
پرسش درست این است که،
چرا ما انسانها خودمان را در جهانی پیدا میکنیم
با یک مقدار خاص از انرژی تاریک که اندازه گرفتهایم
به جای احتمالات دیگری که وجود دارند؟
و این پرسشی است که از طریق آن میتوانیم پیشرفت کنیم.
چون آن جهانهایی که انرژی تاریکی بسیار بیشتر از ما دارند،
هرگاه ماده سعی میکند به هم بچسبد تا کهکشانها تشکیل شوند،
دافعهی انرژی تاریک آنقدر قوی است
که این کپه را از هم میپاشد و کهکشانها تشکیل نمیشوند.
و در آن جهانهایی که انرژی تاریک بسیار کمتری دارند،
خوب، آنقدر سریع بر روی خودشان فرو میپاشند
که باز هم کهکشانها تشکیل نمیشوند.
و بدون کهکشانها، ستارهای نیست، سیارهای نیست
و شانسی برای اینکه حیات از نوع ما در جهانهای دیگر وجود داشته باشد، نیست.
پس ما خود را در جهانی با مقدار خاصی از انرژی تاریک که اندازهگیری کردیم، مییابیم
به سادگی به خاطر اینکه جهان ما شرایط مناسبی برای جاندارانی از نوع ما داره.
همهش همینه.
معما حل شد،
چندجهانه پیدا شد.
حالا برای بعضیها این توضیح راضی کننده نیست.
ما به فیزیکی عادت داریم
که توضیحات قطعی برای پدیدههایی که مشاهده میکنیم میدهد.
اما نکته اینجاست که اگر پدیدهای که مشاهده میکنید
میتونه در طول چشمانداز وسیعتری از حقیقت
تعداد زیادی ارقام مختلف به خودش اختصاص بده
پس فکر کردن به یک توضیح برای یک رقم خاص
به سادگی گمراه کنندهست.
یک مثال قدیمی، ستارهشناس بزرگ یوهان کپلر است
که برای فهمیدن یک رقم دیگه درگیر بود-
چرا خورشید ۹۳ میلیون مایل (۱۵۰میلیون کیلومتر) از زمین فاصله داره.
و او برای دههها سعی میکرد این رقم را توضیح بده،
اما هرگز موفق نشد، و ما میدونیم چرا.
کپلر سئوال اشتباه را میپرسید.
حالا ما میدونیم که بسیاری سیارات دیگه هستند
که در فاصلههای مختلفی از ستارهی میزبانشان قرار دارند.
پس امید به اینکه قوانین فیزیک بتونه یک رقم خاص، ۹۳ میلیون مایل، را توضیح بده،
خوب، این فقط سرسختی در اشتباه است.
در عوض سئوال درست که باید پرسید اینه که
چرا ما انسانها خودمان را روی این سیاره مییابیم که در این فاصلهی خاص قرار گرفته،
به جای احتمالات دیگه؟
و باز، این پرسشی است که ما میتونیم پاسخ بدیم.
آن سیارههایی که به یک ستاره مثل خورشید بسیار نزدیک هستند، آنقدر داغ خواهند بود
که جاندارانی از نوع ما نمیتوانند در آن وجود داشته باشند.
و آن سیارههایی که خیلی از ستاره دورترند،
خوب خیلی سردند
که باز، جانداران نوع ما نمیتوانند به وجود بیایند.
پس ما خودمان را روی سیارهای مییابیم که در این فاصلهی خاص قرار گرفته
به سادگی چون شرایطی دارد که برای جانداران نوع ما حیاتی است.
وقتی موضوع سیارهها و فاصلهشان مطرح است،
روشن است که این نوع استدلال درست است.
نکته اینجاست،
که وقتی موضوع جهانها و مقدار انرژی تاریک آنها مطرح است،
همین شیوهی استدلال ممکن است درست باشد.
البته، یک تفاوت کلیدی اینه که ما میدونیم سیارههای دیگهای وجود دارند،
اما تاکنون ایدهی وجود جهانهای دیگر در حد گمانهزنی است.
پس برای اینکه همهی اینها را کنار هم بگذاریم،
به سازوکاری نیاز داریم که واقعاً بتونه جهانهای دیگری درست کنه.
که من را به قسمت آخر صحبتم میاره، قسمت سه.
چون چنین سازوکاری به وسیلهی کیهانشناسانی که سعی میکردند مِهبانگ را بفهمند، پیدا شده
ببینید، وقتی ما راجع به مهبانگ صحبت میکنیم،
معمولاً تصویری از یک انفجار کیهانی داریم
که جهان ما را ایجاد کرد و باعث شد فضا با سرعت رو به بیرون بره.
اما یک راز کوچک هست.
مهبانگ چیز مهمی را جا میگذاره،
انفجار را.
به ما میگه که جهان چطور بعد از انفجار تکامل پیدا کرد،
اما راجع به اینکه چه چییز ممکنه نیروی خود انفجار را فراهم کرده باشه، چیزی نمیگه.
و این شکاف بالاخره به وسیلهی یک نسخهی اصلاح شدهی نظریهی مهبانگ پر شد.
این نظریه، تورم کیهانی نام دارد،
که نوع خاصی از سوخت را شناسایی کرد که به طور طبیعی شتاب رو به بیرون فضا را تولید میکند.
این سوخت بر اساس چیزی به نام میدان کوانتمی بنا شده،
اما تنها جزئیاتی که برای ما مهمه اینه که ثابت شده این سوخت آنقدر کارایی بالایی داره
که به طور بالقوه غیر ممکنه بتوان تمام آن را استفاده کرد
که یعنی در نظریهی تورم، مهبانگی که جهان ما را ایجاد کرد
احتمال داره فقط یک بار اتفاق نیفتاده باشه.
در عوض این سوخت نه تنها مهبانگ ما را ایجاد کرد،
بلکه ممکنه تعداد بیشماری مهبانگهای دیگه ایجاد کرده باشه،
که هرکدام جهان جداگانهی خودشان را درست کردند
و جهان ما فقط یک حباب باشه در یک حمام پر از حباب جهانها.
و حالا، وقتی ما این را با نظریهی ریسمان ترکیب میکنیم،
این تصویریه که به آن میرسیم.
هر یک از این جهانها ابعاد بالاتری دارند.
ابعاد بالاتر شکلهای مختلفی به خود میگیرند.
شکلهای متفاوت ویژگیهای فیزیکی مختلفی ایجاد میکنند.
و ما خودمان را در این جهان به جای جهانهای دیگه پیدا میکنیم
به سادگی چون فقط در جهان ماست
که ویژگیهای فیزیکی مثل مقدار انرژی تاریک برای به وجود آمدن جانداران نوع ما مناسب است.
و این تصویر قانعکننده اما بسیار بحث برانگیزی از کیهانی وسیعتر است
که نظریهها و مشاهدات جدید باعث شدند آن را جداً در نظر بگیریم.
البته یک پرسش بزرگ که باقی میماند این است که،
آیا ما هرگز میتوانیم وجود جهانهای دیگر را تأیید کنیم؟
خوب بگذارید یک راه را براتون توصیف کنم که ممکنه روزی اتفاق بیافته.
نظریهی تورم هم اکنون به وسیلهی مشاهدات محکمی پشتیبانی میشود.
چون این نظریه پیشبینی میکند که مهبانگ آنقدر شدید بوده که همچنان که فضا به سرعت گسترش مییافته،
بینظمیهای کوانتمی کوچکی از دنیای میکرو ممکنه به دنیای ماکرو گسترش یافته باشه،
که یک اثر انگشت مشخص از خودش به جا میگذاره،
الگویی در طول فضا از نقاطی که کمی داغترند و نقاطی که کمی سردترند،
که تلسکوپها امروزه مشاهده کردهاند.
جلوتر که بریم اگر جهانهای دیگهای وجود داشته باشند،
این نظریه پیشبینی میکنه که این جهانها ممکنه به هم برخورد کنند.
و اگر جهان ما به یک جهان دیگه بخوره، این برخورد
الگوی ظریف دیگری از تفاوتهای دمایی در طول فضا ایجاد میکنه
که ممکنه روزی ما بتونیم آن را شناسایی کنیم.
و با اینکه این تصویر اینقدر عجیب است، ممکنه روزی با مشاهده بتوان آن را نشان داد،
و وجود جهانهای دیگر را ثابت کرد.
من با استنباطی تکاندهنده از همهی این ایدهها برای آیندهی بسیار دور، صحبتم را بپایان میبرم.
میدونید، ما فهمیدیم که جهانمان ایستا نیست،
که فضا در حال گسترش است، که سرعت گسترش فضا در حال افزایش است
و ممکنه جهانهای دیگهای وجود داشته باشند
همهی اینها را با بررسی دقیق نور ضعیف ستارهها که از کهکشانهای دوردست به ما میرسند فهمیدیم.
اما چون سرعت این گسترش در حال افزایش است،
در آیندهی خیلی دور،
آن کهکشانها آنقدر سریع از ما دور میشوند که ما نخواهیم توانست آنها را ببینیم-
نه به خاطر محدودیتهای فنی، بلکه به خاطر قوانین فیزیک.
نوری که آن کهکشانها ساطع میکنند،
حتی با اینکه با بالاترین سرعت، سرعت نور، حرکت میکند،
نمیتواند شکاف همیشه در حال گسترش بین ما را طی کند.
پس ستارهشناسان در آیندهی بسیار دور وقتی به اعماق فضا نگاه میکنند
چیزی جز یک گسترهی بینهایت ایستا به سیاهی جوهر نمیبینند.
و به این نتیجه میرسند که جهان ایستا و نامتغیر است
و در آن با یک واحهی مرکزی از ماده هست که آنها در آن زندگی میکنند-
و در آن یک واحهی مرکزی از ماده هست که آنها در آن زندگی میکنند-
تصویری از کیهان که ما قطعاً میدونیم اشتباهه.
حالا شاید این ستارهشناسان آینده مدارکی از دورههای قبلی، مثل ما، داشته باشند،
که به آنها راجع به یک کیهان در حال گسترش گواهی میدهد که پر از کهکشان است.
اما آیا آن ستارهشناسان آینده چنین دانش باستانیای را باور میکنند؟
یا جهان خالی، ایستا و سیاهی که میبینند را باور میکنند
که مشاهدات پیشرفتهی خودشان نشان میدهد؟
من گمان میکنم دومی درسته.
که یعنی ما در دورانی زندگی با مزیتهای چشمگیر زندگی میکنیم
که حقیقتهای عمیقی در مورد کیهان هنوز در دسترس روح کاوشگر انسان هستند.
به نظر میرسه که ممکنه همیشه اینطور نباشه.
چون ستارهشناسان امروز، با چرخاندن تلسکوپهای قویشان به آسمان،
یک مشت فوتون گرفتهاند که بسیار آموزنده هستند-
نوعی تلگرام کیهانی که میلیاردها سال در گذر بوده.
و پیامی که در طول دورانها طنینانداز است، روشن است.
گاهی اوقات طبیعت از رازهاش در مشتی غیرقابل شکستن از قوانین فیزیک محافظت میکند.
گاهی اوقات ذات واقعی حقیقت درست از بیرون افق صدا میزند.
خیلی ممنونم.
(تشویق حاضران)
کریس اندرسون: برایان، ممنونم.
گسترهی ایدههایی که الان راجع به اونا صحبت کردی، گیج کننده، هیجان آور و باور نکردنیاند.
به نوعی از لحاظ تاریخی، فکر میکنی کیهانشناسی الان در کجاست؟
آیا به نظر تو ما از لحاظ تاریخی در میان چیزی نامعمول هستیم؟
برایان: خوب سخت میشه گفت.
وقتی میفهمیم که ستارهشناسان آیندهی دور ممکنه اطلاعات کافی نداشته باشند تا اینها را بفهمند،
پرسش طبیعی اینه که شاید ما اکنون در آن موقعیت هستیم
و برخی ویژگیهای عمیق و حساس جهان همین الان هم از توانایی ما برای فهمیدن فرار کرده
به خاطر شیوه ای که کیهانشناسی تکامل پیدا میکنه.
پس، از آن زاویه دید، شاید ما همیشه سئوالاتی را بپرسیم و هرگز نتونیم کاملاً آنها را پاسخ بدیم.
از طرف دیگه، حالا ما میتونیم بفهمیم که جهان چقدر سن داره.
ما میتونیم بفهمیم که چطور دادههای تابش زمینهی کیهانی را که از ۱۳/۷۲ میلیارد سال پیش میآیند، را بفهمیم.
و با این حال، میتونیم برای پیشبینی اینکه این چه شکلی خواهد داشت و ایا با هم همخوانی دارند، محاسباتی را انجام دهیم
و با این حال، میةونیم برای پیشبینی اینکه این چه شکلی خواهد داشت و ایا با هم همخوانی دارند، محاسباتی را انجام دهیم
خدایا! خیلی شگفتانگیزه.
پس از یک طرف، واقعاً باورنکردنیه که به کجا رسیدیم،
اما کی میدونه در آینده با چه موانعی ممکنه برخورد کنیم.
کریس: چند روز آینده همینجاها هستی.
شاید بعضی از این گفتگوها ادامه پیدا کنند.
ممنونم. ازت ممنونم برایان. (برایان: مایهی خوشحالی من بود.)
(تشویق حاضران)
Muutama kuukausi sitten
fysiikan Nobel-palkinto
myönnettiin kahdelle astronomiryhmälle
löydöstä, jota on ylistetty
yhdeksi tärkeimmistä
tähtitieteellisistä havainnoista.
Kuvattuani lyhyesti heidän löytöään
kerron erittäin kiistanalaisesta viitekehyksestä
löydön selittämiseksi,
mahdollisuudesta,
että kaukana Maasta,
Linnunradasta ja muista kaukaisista galakseista,
voi löytyä todisteita siitä,
ettei universumimme ole ainoa,
vaan osa
valtavaa universumikokonaisuutta,
jota kutsutaan multiversumiksi.
Idea multiversumista on outo.
Useimmat on kasvatettu uskomaan,
että sana "universumi" tarkoittaa kaikkea.
Sanon tarkoituksella 'useimmat meistä',
koska nelivuotias tyttäreni on kuunnellut minua syntymästään saakka.
Viime vuonna hän oli sylissäni
ja sanoin: "Sophia,
rakastan sinua eniten universumissa."
Hän kääntyi puoleeni sanoen: "Iskä,
universumissa vai multiversumissa?"
(Naurua)
Ilman tällaista poikkeavaa kasvatusta
on outoa kuvitella
ulkopuolisia maailmoja,
useimmat täysin eri piirteineen,
joita oikeutetusti kutsuttaisiin omiksi universumeikseen.
Vaikka idea
varmasti onkin spekulatiivinen,
tarkoitukseni on vakuuttaa,
että se kannattaa ottaa vakavasti,
koska se voi pitää paikkansa.
Kertomukseni multiversumista on kolmiosainen.
Ensiksi
kuvailen palkittuja tuloksia
korostaen syvällistä mysteeriä,
jonka tulokset paljastivat.
Toiseksi
esitän ratkaisua mysteeriin.
Se perustuu säieteoriaan,
josta multiversumin idea
tulee mukaan.
Lopuksi, kolmas osa
kuvaa inflaatioksi kutsuttua
kosmologista teoriaa,
joka kokoaa palaset yhteen.
Okei, osa yksi alkaa vuonna 1929,
kun suuri tähtitieteilijä Edwin Hubble tajusi,
että kaikki kaukaiset galaksit
syksyivät pois luotamme,
osoittaen avaruuden itsensä venyvän
ja laajenevan.
Vallankumouksellista.
Vallinneen viisauden mukaan
koko universumi oli staattinen.
Mutta silti
kaikki olivat varmoja yhdestä asiasta:
Kasvun täytyy olla hidastumassa.
Samoin kuin maan vetovoima
hidastaa ylöspäin heitetyn omenan nousua,
kaikkien galaksien
välisen vetovoiman
on pakko hidastaa
avaruuden laajenemista.
Tehdään pikakelaus 1990-luvulle,
jolloin kaksi mainitsemaani
astronomiryhmää
innostui ajatuksesta
mittaamaan nopeuden,
jolla laajeneminen on hidastunut.
He tekivät sen
havainnoimalla tunnollisesti
lukuisia kaukaisia galakseja,
joiden avulla kartoitettiin
laajenemisvauhdin muutoksia ajan myötä.
Tässä yllätys:
He havaitsivat, ettei laajeneminen ole hidastumassa.
Sen sijaan he huomasivat, että se kiihtyy
yhä nopeammin.
Kuin heittäisi omenan ylöspäin
ja se nousisi yhä nopeammin.
Jos omenalle kävisi näin,
haluaisi tietää syyn.
Mikä sitä työntää?
Heidän tuloksensa
ansaitsivat varmasti Nobel-palkinnon,
mutta herättivät samankaltaisen kysymyksen.
Mikä voima saa kaikki galaksit
loittonemaan toisistaan
yhä vinhempaa vauhtia?
Lupaavin vastaus
tulee Einsteinin vanhasta ideasta.
Painovoimaa on totuttu
pitämään voimana,
joka vetää kappaleita yhteen.
Einsteinin painovoimateoriassa,
yleisessä suhteellisuusteoriassa,
painovoima voi myös työntää kappaleita erilleen.
Miten? Einsteinin matematiikan mukaan,
jos näkymätön energia
täyttää avaruuden tasaisesti,
yhtenäisen, näkymättömän sumun tavoin,
sumun synnyttämä painovoima
työntäisi kappaleita
erilleen,
mitä tarvitaankin havaintojen selittämiseen.
Koska avaruuden näkymättömän
energian työntövoima --
pimeäksi energiaksi kutsuttu,
kuvassa savunvalkoinen, jotta sen näkisi --
sen erilleen työntävä voima
saisi kaikki galaksit hylkimään toisiaan
laajenemista nopeuttaen,
ei hidastaen.
Tämä selitys
on suuri edistysaskel.
Mutta lupasin mysteerin
osassa yksi.
Tässä se on.
Kun astronomit selvittivät,
kuinka paljon pimeää energiaa
avaruuden täytyy pitää sisällään,
jotta se selittäisi kosmisen laajenemisen.
Mitä he löysivätkään?
Luku on pieni.
Oikeassa yksikössä ilmaistuna
se on äärimmäisen pieni.
Mysteeri on merkillisen luvun selittäminen.
Luvun halutaan
seuraavan fysiikan laeista,
mutta toistaiseksi se on jäänyt selvittämättä.
Joku voi miettiä,
onko sillä väliä.
Ehkä luvun selittäminen
on vain tekninen kysymys,
asiantuntijoita kiinnostava tekninen yksityiskohta,
vailla merkitystä kenellekään muulle.
Se on varmasti tekninen yksityiskohta,
mutta joillakin yksityiskohdilla on merkitystä.
Jotkut avaavat ikkunoita
todellisuuden kartoittamattomiin valtakuntiin,
ja tuo erikoinen luku voi olla juuri sellainen.
Toistaiseksi ainoa lähestymistapa, joka on edistänyt sen selvittämistä,
nostaa esiin muiden universumeiden mahdollisuuden --
idean, joka luonnollisesti kumpuaa säieteoriasta,
mikä vie osaan kaksi: säieteoria.
Pidetään pimeän energian mysteeri
takaraivossa,
kun kerron
kolme keskeistä asiaa säieteoriasta.
Ensinnäkin, mikä se on?
Tämä lähestymistapa toteuttaa Einsteinin unelman
fysiikan yhtenäisteoriasta,
yhdestä kaikenkattavasta paradigmasta,
joka voisi kuvata
universumin kaikki voimat.
Säieteorian keskeinen idea
on varsin yksinkertainen.
Jos tutkitaan
mitä tahansa ainetta yhä tarkemmin,
löytyy ensin molekyylejä,
sitten atomeja ja niitä pienempiä hiukkasia.
Teoria sanoo, että jos pystyisi tutkimaan
paljon pienempiä hiukkasia kuin nykyteknologialla,
niiden sisältä löytyisi jotain muuta --
pienen pieniä väriseviä energiasäikeitä,
pikkuruisia väriseviä jousia.
Viulun kielten lailla
ne voivat värähdellä eri muodoin,
eri säveliä tuottaen.
Kun nämä pienet perussäikeet
värähtelevät eri tavoin,
ne tuottavat erilaisia hiukkasia--
elektronit, kvarkit, neutriinot, fotonit
ja muut hiukkaset
yhdistyvät yhdeksi kokonaisuudeksi,
koska ne kaikki syntyvät säikeiden värähtelystä.
Kiehtova mielikuvakuva,
eräänlainen kosminen sinfonia,
jossa ympäröivän maailman
ylenpalttinen runsaus
syntyy musiikista,
jota pienet jouset soittavat.
Tällä elegantilla
yhdistymisellä on hintansa,
koska vuosien tutkimukset
ovat osoittaneet, että säieteorian matematiikka ei oikein toimi.
Siinä on sisäisiä epäjohdonmukaisuuksia,
ellemme salli
jotain täysin tuntematonta --
tilan lisäulottuvuuksia.
Kaikki tuntevat kolme tavallista ulottuvuutta.
Niitä voi ajatella
korkeutena, leveytenä ja syvyytenä.
Säieteorian uskomattoman pienessä mittakaavassa
on lisäulottuvuuksia
niin pieneen kokoon puristuneena,
ettei niitä ole löydetty.
Vaikka ulottuvuudet ovat piilossa,
ne vaikuttavat asioihin, joita voimme havaita,
koska lisäulottuvuuksien muoto
rajoittaa säikeiden värähtelyä.
Säieteoriassa
värähtely määrää kaiken.
Hiukkasmassat, voimien vahvuudet
ja ennen kaikkea pimeän energian määrä
riippuisi
lisäulottuvuuksien muodosta.
Jos tiedettäisiin lisäulottuvuuksien muoto,
pitäisi voida laskea nämä piirteet,
pimeän energian määrä.
Haasteena
on se, ettei tunneta
lisäulottuvuuksien muotoa.
On vain
joukko mahdollisia muotoja,
jotka matematiikka sallii.
Kun näitä ideoita vasta kehiteltiin,
ehdolla oli viitisen eri muotoa,
joten voi kuvitella
niitä analysoitavan yksi kerrallaan,
jotta voisi päätellä, tuottaako joku
havaitsemiamme fysikaalisia piirteitä.
Ajan mittaan joukko kasvoi,
kun tutkijat löysivät muita mahdollisia muotoja.
Viidestä luku kasvoi satoihin ja sitten tuhansiin --
suuri, mutta vielä hallittava joukko analysoitavaksi,
koska tarvitsevathan
jatko-opiskelijatkin jotain tekemistä.
Määrä jatkoi kasvuaan
miljooniin ja miljardeihin.
Muotoehdokkaiden joukko
on ripeästi kivunnut noin 10 potenssiin 500.
Mitä tehdä?
Jotkut tutkijat ovat luovuttaneet
ja päätelleet, että lisäulottuvuuksille oli ehdolla niin monia muotoja,
jotka kaikki synnyttävät erilaisia fysikaalisia piirteitä,
ettei säieteoria koskaan antaisi
lopullisia, testattavissa olevia ennusteita.
Toiset käänsivät asian päälaelleen
ja esittivät multiversumin mahdollisuutta.
Idea on tämä.
Ehkä kaikki muodot ovat tasavertaisia keskenään.
Jokainen on yhtä todellinen
siinä mielessä,
että on olemassa monta universumia,
lisäulottuvuuksien eri muotoineen.
Tämä radikaali ehdotus
vaikuttaa merkittävästi mysteeriin:
palkittujen tulosten paljastamaan pimeän energian määrään.
Toisin sanoen,
jos muita universumeita on olemassa
ja jos niillä kaikilla
on erilainen muoto lisäulottuvuuksille,
niin jokaisen universumin fysikaaliset piirteet ovat erilaiset,
ja erityisesti,
kukin universumi sisältää pimeää energiaa
eri määrän.
Mikä tarkoittaa, että mysteeri
pimeän energian määrän selvittämisestä
saisi täysin erilaisen luonteen.
Tässä yhteydessä
fysiikan lait eivät voi antaa yhtä lukua pimeälle energialle,
koska ei ole vain yhtä lukua,
vaan monia lukuja.
Mikä tarkoittaa,
että on kysytty väärä kysymys.
Pitäisi kysyä,
miksi me ihmiset elämme universumissa,
jossa on tietty määrä pimeää energiaa,
emmekä jossain muussa mahdollisessa
universumissa.
Tässä asiassa on mahdollista edistyä.
Koska universumeissa,
joissa on paljon enemmän pimeää energiaa kuin omassamme,
materian pyrkiessä kasautumaan galakseiksi,
pimeän energian työntövoima on niin vahva,
että se hajottaa kasauman,
eikä galakseja synny.
Universumit, joissa on paljon vähemmän pimeää energiaa,
luhistuvat niin nopeasti,
ettei galakseja taaskaan muodostu.
Ilman galakseja ei ole tähtiä tai planeettoja,
eikä omaa elämänmuotoamme
voi esiintyä
muissa galakseissa.
Elämme universumissa,
jossa on tietty määrä pimeää energiaa,
vain siksi, että universumimme olot ovat
otolliset omalle elämänmuodollemme.
Asia pihvi.
Mysteeri ratkaistu.
Multiversumi löydetty.
Jotkut pitävät selitystä epätyydyttävänä.
On totuttu fysiikkaan,
joka selittää havaitut piirteet lopullisesti.
Ratkaisevaa on,
että jos havaittava piirre
voi saada, ja saa,
hyvin erilaisia arvoja
laajemmassa todellisuusmaisemassa,
niin yhden selityksen antaminen
tietylle arvolle
on selvä virhe.
Vanha esimerkki
suuresta astronomista Johannes Kepleristä,
joka yritti pakkomielteisesti ymmärtää
eri lukua --
miksi Aurinko on 150 miljoonan km:n päässä Maasta.
Hän puursi vuosikymmeniä selitystä etsien,
mutta ei koskaan onnistunut. Syy tiedetään.
Kepler esitti
väärän kysymyksen.
Nyt tiedetään, että monien planeettojen
etäisyys isäntätähdestään vaihtelee suuresti.
Toive, että fysiikan lait
selittävät yhden tietyn luvun, 150 miljoonaa kilometriä,
on yksinkertaisesti älytön.
Oikea kysymys on,
miksi me ihmiset elämme juuri tällä etäisyydellä
olevalla planeetalla,
emmekä millään muulla.
Tähän kysymykseen voidaan vastata.
Auringon kaltaista tähteä lähempänä olevat planeetat
olisivat niin kuumia,
ettei omanlaistamme elämää olisi.
Paljon etäisemmät planeetat
olisivat niin kylmiä,
ettei oma elämänmuotomme juurtuisi niille.
Niinpä elämme
tällä tietyllä planeetalla,
koska se luo elinkelpoiset olot
omalle elämänmuodollemme.
Planeettojen ja niiden etäisyyksien suhteen
tämä on juuri oikea ajattelutapa.
Tarkoitan,
että myös universumien ja niiden pimeän energian suhteen
se voi olla oikea tapa ajatella.
Tärkeä ero on tietenkin,
että muiden planeettojen olemassaolo tiedetään,
mutta toistaiseksi olen vain spekuloinut
muiden universumien mahdollisuudella.
Tiivistäen,
tarvitaan mekanismi,
joka voi tosiaan luoda muita universumeja.
Tästä pääsen viimeiseen, kolmanteen osaan.
Alkuräjähdyksen ymmärtämiseen pyrkivät kosmologit
ovat löytäneet sellaisen mekanismin.
Kun puhutaan alkuräjähdyksestä,
kuvitellaan usein
jonkinlainen kosminen räjähdys,
joka loi universumimme
ja sai avaruuden rajuun kasvuun.
Mutta on pieni salaisuus.
Alkuräjähdyksestä puuttuu jotain melko tärkeää,
räjähdys.
Teoria kertoo, kuinka universumi kehittyi räjähdyksen jälkeen,
mutta ei mitään siitä,
mikä voima olisi aloittanut itse räjähdyksen.
Tämän aukon täytti lopulta
alkuräjähdysteorian parannettu versio.
Sitä kutsutaan kosmiseksi inflaatioksi,
joka paljasti erityislaatuisen polttoaineen,
joka synnyttäisi luonnollisesti
avaruuden laajenemisen.
Polttoaine perustuu niin sanottuun kvanttikenttään,
mutta ainoa merkittävä yksityiskohta on,
että polttoaine osoittautuu niin tehokkaaksi,
että on lähes mahdotonta
käyttää sitä loppuun,
mikä tarkoittaa inflaatioteoriassa,
että universumimme synnyttänyt alkuräjähdys
ei todennäköisesti ole ainoa laatuaan.
Polttoaine ei luonut vain meidän alkuräjähdystämme,
vaan myös lukemattomia muita alkuräjähdyksiä,
joista jokainen pani alulle erillisen universumin,
ja universumistamme tuli vain kupla
suureen kosmiseen universumien vaahtokylpyyn.
Kun tämä yhditetään säieteoriaan,
päädymme tähän kuvaan.
Jokaisella universumilla on lisäulottuvuuksia.
Ne saavat monia eri muotoja.
Eri muodot tuottavat erilaisia fysikaalisia piirteitä.
Elämme omassa universumissamme
vain siksi, että ainoastaan siinä
pimeän energian määrän kaltaiset fysikaaliset piirteet
sopivat meidänlaisemme elämän juurtumiseen.
Kiehtova, mutta hyvin kiistanalainen kuva
laajemmasta kosmoksesta,
jota huippuluokan havainnot ja teoria
ovat panneet vakavasti harkitsemaan.
Jää tietysti yksi suuri kysymys:
voidaanko muiden universumien
olemassaoloa koskaan varmistaa?
Kerron yhdestä keinosta,
joka voisi jonain päivänä toteutua.
Tehdyt havainnot
tukevat jo vahvasti inflaatioteoriaa.
Teorian mukaan
alkuräjähdys olisi ollut niin voimakas,
että avaruuden laajetessa nopeasti,
pieniä mikromaailman värinöitä
olisi levinnyt makromaailmaan
tuottaen yksilöllisen sormenjäljen,
hieman kuumempia ja hieman kylmempiä
pisteitä avaruudessa,
jotka on nyt havaittu tarkoilla teleskoopeilla.
Jos on olemassa muita universumeita,
teoria ennustaa, että aina silloin tällöin
universumit voivat törmätä.
Jos universumiimme törmäisi toinen,
se synnyttäisi
avaruuteen lämpötilavaihteluiden
hienoisen lisäkuvion,
joka voitaisiin havaita
jonain päivänä.
Vaikka näkemys on eksoottinen,
se voi jonain päivänä
perustua havaintoihin
ja todistaa muiden universumien olemassaolon.
Päätän puheenvuoroni
näiden ideoiden
merkillisiin seurauksiin
kaukana tulevaisuudessa.
Saimme tietää,
ettei universumimme ole staattinen,
vaan kiihtyvästi
laajeneva,
ja että muita universumeita voi olla olemassa,
tutkimalla huolella tähtien valon
heiveröisiä, pikkuriikkisiä pisteitä,
jotka tulevat kaukaisista galakseista.
Koska kasvu kiihtyy
hyvin kaukana tulevaisuudessa,
galaksit ajautuvat nopeasti niin laajalle,
ettei niitä voi nähdä --
ei teknisten rajoitusten,
vaan fysiikan lakien takia.
Galaksien säteilemä valo,
joka kulkee suurinta eli valon nopeutta,
ei voi ylittää
yhä syvenevää kuilua välillämme.
Kaukana tulevaisuudessa
syvää avaruutta tarkkailevat astronomit
näkevät vain loputonta, staattista,
sysimustaa hiljaisuutta.
He päätyvät
staattiseen, muuttumattomaan universumiin,
jonka keskellä on vain yksi materiakeidas,
jota he asuttavat --
kuva kosmoksesta,
joka tiedetään ehdottoman vääräksi.
Ehkä tuleville astronomeille on jäänyt tietoja
aikaisemmalta aikakaudelta,
kuten meiltä,
jotka viittaavat laajenevaan,
galakseja kuhisevaan kosmokseen.
Mutta uskoisivatko tulevat astronomit
tuollaisiin muinaisiin tietoihin?
Vai uskoisivatko he
tyhjään, mustaan ja staattiseen universumiin,
jonka heidän huipputekniset havaintonsa paljastavat?
Epäilen jälkimmäistä.
Mikä tarkoittaa, että elämme
erittäin etuoikeutettua aikakautta,
jolloin syvällisiä totuuksia kosmoksesta
on vielä ihmisen
tutkivan mielen ulottuvilla.
Näin ei ehkä aina tule olemaan.
Koska nykypäivän tähtitieteilijät,
suuntaamalla voimakkaita teleskooppeja taivaalle,
ovat siepanneet kourallisen hyvin informatiivisia fotoneja --
eräänlaisen kosmisen sanoman
miljardien vuosien takaa.
Aikojen takaa kaikuva viesti on selkeä.
Joskus luonto vartioi salaisuuksiaan
fysiikan lakien
rautaisella otteella.
Joskus todellisuuden aito olemus näyttäytyy
juuri ja juuri horisontin takaa.
Kiitoksia paljon.
(Suosionosoituksia)
Chris Anderson: Kiitos, Brian.
Esittämiesi ajatusten kaari
on huikea, innostava ja uskomaton.
Mikä on mielestäsi
kosmologian nykytila,
historiallisesti ajateltuna?
Elämmekö jotenkin epätavallista aikaa?
BG: Vaikea sanoa.
Kun tiedämme, että aikojen päästä astronomeilla
ei ehkä ole tarpeeksi tietoa selvittää asioita,
voi luonnollisesti kysyä, olemmeko jo siinä vaiheessa,
että tietyt universumin syvät ja ratkaisevat piirteet
ovat karanneet ymmärryksemme ulkopuolelle,
kosmoksen muuttumisen takia.
Tästä näkökulmasta
tulemme ehkä aina kyselemään,
kykenemättä koskaan täysin vastamaan niihin.
Toisaalta ymmärrämme nyt,
kuinka vanha kaikkeus on.
Voimme ymmärtää
mikroaaltotaustasäteilyä,
joka alkoi 13,72 miljardia vuotta sitten --
voimme vielä tehdä laskelmia
ja pitäviä ennusteita.
Voi pyhä sylvi! Ihan mahtavaa.
Olemme päässeet uskomattoman pitkälle,
mutta kuka tietää, mitä esteitä tulevaisuus voi tuoda.
CA: Olet paikalla lähipäivinä.
Ehkä keskustelut voivat jatkua.
Paljon kiitoksia, Brian. (BG: Eipä kestä.)
(Suosionosoituksia)
Il y a quelques mois
le Prix Nobel de physique a été décerné
à deux équipes d'astronomes
pour une découverte qui a été reconnue
comme l'une des observations astronomiques
les plus importantes de tous les temps.
Et aujourd'hui, après avoir décrit brièvement ce qu'ils ont découvert,
je vais vous parler d'une théorie très controversée
qui explique leur découverte,
c'est-à-dire la possibilité
que bien au-delà de la Terre,
de la Voie Lactée et d'autres galaxies éloignées,
il se pourrait que notre univers
ne soit pas le seul univers,
mais fasse en fait
partie d'un ensemble d'univers
que nous appelons le multivers.
L'idée d'un multivers est étrange.
La plupart d'entre nous avons grandi en croyant
que le mot « univers » veut tout dire.
En disant la plupart d'entre nous je suis prévoyant,
puisque ma fille de 4 ans m'entend parler de ça depuis qu'elle est née.
L'année dernière je la tenais dans mes bras
et je lui ai dit, « Sophia,
je t'aime plus que tout dans l'univers. »
Elle s'est retournée et m'a dit, « Papa,
univers ou multivers ? »
(Rires)
Mais mis à part cette éducation anormale,
il est bizarre d’imaginer
d’autres mondes différents du nôtre,
avec des caractéristiques fondamentalement différentes,
qu'on pourrait à juste titre appeler des univers à part entière.
Cependant,
bien que l’idée soit certainement spéculative,
je veux vous convaincre
qu’il y a une raison pour la prendre au sérieux
puisque ça pourrait être vrai.
Je vais vous raconter l’histoire du multivers en trois parties.
Dans la première partie,
je vais vous décrire les résultats des lauréats du Prix Nobel
pour mettre en évidence un mystère profond
que ces résultats ont dévoilé.
Dans la deuxième partie,
je vais vous proposer une solution à ce mystère.
Elle se base sur une approche appelée la théorie des cordes,
et c'est là que l’idée du multivers
entre dans l’histoire.
Enfin, dans la troisième partie,
je vais vous décrire une théorie cosmologique
appelée inflation,
qui va rassembler toutes les pièces de l’histoire.
Ok, la première partie remonte à 1929
quand le grand astronome Edwin Hubble
s'est rendu compte que les galaxies lointaines
s’éloignaient toutes de nous,
en établissant que l'espace même s'étire,
il est en extension,
C’était révolutionnaire.
La sagesse prédominante était que sur la plus grande échelle
l’univers était statique.
Et pourtant
il y avait une chose dont on était tous certain :
l’expansion doit être en train de ralentir.
Que tout comme la force de gravité de la Terre
ralentit la montée d'une pomme lancée en l'air,
la force de gravité
d’une galaxie sur toutes les autres
doit ralentir
l'expansion de l'espace.
Avançons rapidement aux années 90
quand ces deux équipes d' astronomes
que j'ai citées au début
ont été inspirées par ce raisonnement
pour mesurer le taux
auquel l'expansion ralentit.
Et elles l'ont fait
en suivant des observations minutieuses
de nombreuses galaxies lointaines,
qui leur ont permis de représenter
comment le taux d'expansion a changé dans le temps.
Voilà la surprise :
Ils ont découvert que l'expansion ne ralentit pas.
Par contre ils ont découvert qu'elle accélère,
de plus en plus.
C'est un peu si vous lancez une pomme en l'air
et qu'elle accélère de plus en plus.
Si vous voyez une pomme faire ça,
vous voudriez savoir pourquoi.
Qu'est-ce qui la pousse ?
De même, les résultats des astronomes
méritent sûrement le prix Nobel,
mais ils ont soulevé une question analogue..
Quelle force pousse les galaxies
à s'éloigner les unes des autres
à une vitesse croissante ?
La réponse la plus prometteuse
nous vient d'une vieille idée d'Einstein.
Nous sommes tous habitués à la gravité
comme étant une force qui ne fait qu'une chose,
elle fait attirer les objets entre eux.
Mais dans la théorie de la gravité d'Einstein,
sa théorie générale de la relativité,
la gravité peut également faire s'éloigner les choses entre elles.
Comment ? Selon les calculs d’Einstein,
si l'espace est uniformément rempli
d'une énergie invisible,
comme une sorte de brouillard uniforme et invisible,
alors la gravité générée par ce brouillard
serait répulsive,
une gravité répulsive,
qui est pile ce dont nous avons besoin pour expliquer les observations.
Parce que la gravité répulsive
d'une énergie invisible dans l'espace --
nous l'appelons maintenant énergie sombre,
mais ici je l'ai représentée par une fumée blanche pour que vous puissiez la voir,
sa gravité répulsive
entrainerait chaque galaxie à se repousser les unes des autres,
en poussant l'expansion à accélérer,
pas à ralentir.
Et cette explication
représente un grand progrès.
Mais je vous ai promis un mystère
dans cette première partie.
Le voilà.
Quand les astronomes ont découvert
la quantité d’énergie sombre
contenue dans l’espace
responsable de l’accélération cosmique,
regardez ce qu’ils ont découvert.
Le chiffre est petit.
exprimé dans l'unité appropriée,
c’est spectaculairement petit.
Et le mystère c’est expliquer ce chiffre aussi petit.
Nous voulons que ce chiffre
ressorte des lois de la physique,
mais jusque là personne n’a trouvé le moyen de le faire.
Vous vous demandez peut-être,
si c’est important.
Peut-être qu’expliquer ce chiffre
n'est qu'une question technique,
un détail technique qui n’intéresse que les experts,
sans importance pour n’importe qui d’autre.
C’est sûrement un détail technique,
mais certains détails sont importants.
Certains détails fournissent
des ouvertures sur des domaines inexplorés de la réalité,
et ce chiffre particulier pourrait justement faire ça,
puisque la seule approche utilisée jusqu’à aujourd’hui pour l’expliquer
invoque la possibilité de l’existence d’autres univers --
une idée qui ressort directement de la théorie des cordes,
ce qui m’amène à la deuxième partie : la théorie des cordes.
Gardez donc à l’esprit
le mystère de l’énergie sombre
pendant que je vous raconte
trois points clé sur la théorie des cordes.
Tout d’abord, qu’est-ce que c’est ?
C’est une approche pour réaliser le rêve d’Einstein
d’une théorie unifiée de la physique,
une structure globale unique
qui serait en mesure de décrire
toutes les forces de l’univers.
Et l’idée centrale de la théorie des cordes
est assez simple.
Elle dit que si vous examinez de plus en plus près
n’importe quel morceau de matière,
au début vous trouverez des molécules
et ensuite vous trouverez des atomes et des particules subatomiques.
Mais la théorie dit que si vous pouviez aller encore plus loin,
bien plus loin que ce que nous pouvons faire avec la technologie actuelle,
vous trouveriez autre chose dans ces particules :
un minuscule filament d’énergie qui vibre,
une minuscule corde qui vibre.
Et tout comme les cordes d’un violon,
elles peuvent vibrer selon des modèles différents
en produisant des notes différentes.
Ces petites cordes fondamentales,
en vibrant selon différents modèles,
produisent différents types de particules --
des électrons, des quarks, des neutrinos, des photons,
et toutes les autres particules
se retrouveraient unies dans une seule structure,
puisqu'elles seraient toutes issues de la vibration des cordes.
C’est un cadre convaincant,
une sorte de symphonie cosmique,
où toute la richesse
que nous voyons dans le monde qui nous entoure
émerge de la musique
que ces petites cordes minuscules peuvent jouer.
Mais cette unification élégante
a un coût,
parce que des années de recherche
ont montré que les mathématiques de la théorie des cordes ne marchent pas vraiment.
Il y a des contradictions internes,
à moins que nous n’acceptions
quelque chose de totalement inhabituel --
d’autres dimensions de l’espace.
Nous connaissons tous les trois dimensions de l’espace.
Et vous pouvez les voir comme
hauteur, largeur et profondeur.
Mais la théorie des cordes dit que, à des échelles extraordinairement petites,
il y a d’autres dimensions
écrasées à une taille si minuscule
que nous ne les avons pas détectées.
Mais même si les dimensions sont cachées,
elles auraient un impact sur les choses que nous observons
parce que la forme des dimensions supplémentaires
détermine la manière dont les cordes vibrent.
Et dans la théorie des cordes,
la vibration détermine tout.
La masse des particules, la puissance des forces,
et surtout, la quantité d’énergie sombre
seraient déterminées
par la forme des dimensions supplémentaires.
Si nous connaissions la forme de ces autres dimensions,
nous serions capables de calculer ces éléments,
de calculer la quantité d’énergie sombre.
La difficulté
vient du fait que nous ne connaissons pas
la forme de ces autres dimensions.
Tout ce que nous avons
c’est une liste de formes possibles
basées sur les maths.
Quand ces idées ont été développées,
il y avait seulement cinq formes possibles,
vous pouvez donc imaginez
de les analyser une par une
pour déterminer si l’une d’entre elles nous donne
les caractéristiques physiques que nous observons.
Mais au fil du temps la liste s’est allongée
et les chercheurs ont trouvé d’autres formes potentielles.
De cinq, nous sommes passés à des centaines et ensuite à des milliers --
Une grande collection à analyser, mais encore maitrisable,
puisque après tout,
les étudiants doivent trouver quelque chose à faire.
Mais ensuite la liste s'est encore allongée
à des millions et des milliards, jusqu’à aujourd’hui.
La liste de formes potentielles
a atteint le chiffre de 10 à la puissance 500.
Alors, que faire ?
Certains chercheurs ont perdu courage,
en concluant qu’il y avait tellement de formes possibles pour les dimensions supplémentaires,
chacune donnant lieu à des caractéristiques physiques différentes,
que la théorie des cordes ne pourrait jamais
faire de prédictions décisives et vérifiables.
Mais d’autres ont vu le problème différemment,
en nous amenant à la possibilité d’un multivers.
Voilà l’idée.
Peut-être que chacune de ces formes est au même niveau que les toutes autres.
Elles sont toutes réelles,
dans le sens où
il y a beaucoup d’univers,
chacun avec une forme différente, pour les dimensions supplémentaires.
Et cette proposition radicale
a un impact profond sur ce mystère :
la quantité d’énergie sombre révélée par les résultats des lauréats du prix Nobel.
Parce que voyez-vous,
s’il existe d’autres univers,
et si ces univers
ont chacun, disons, une forme différente pour les dimensions supplémentaires,
alors les caractéristiques physiques de chaque univers seront différentes,
et surtout,
la quantité d’énergie sombre dans chaque univers
sera différente.
Ce qui signifie que le mystère
qui explique la quantité d’énergie sombre que nous avons mesurée
prend un caractère complètement différent.
Dans ce contexte,
les lois de la physique ne peuvent pas expliquer un seul chiffre pour l’énergie sombre
parce qu’il y a n’y a pas un seul chiffre,
il y a beaucoup de chiffres.
Ce qui signifie
que nous nous sommes posé la mauvaise question.
Et la bonne question à poser est,
pourquoi nous les humains sommes dans un univers
avec une certaine quantité d’énergie sombre que nous avons mesurée
au lieu de n’importe quelle autre possibilité
disponible ?
Et voilà la question qui nous permettra d’avancer.
Parce que dans ces univers
qui ont beaucoup plus d’énergie sombre que le nôtre,
chaque fois que la matière essaye de se regrouper en galaxies,
la force répulsive de la matière sombre est tellement forte
qu’elle disperse ce qui se rassemble
et les galaxies ne se forment pas
Et dans ces univers qui ont beaucoup moins d’énergie sombre,
ils s’effondrent sur eux-mêmes si rapidement
qu'encore une fois les galaxies ne se forment pas
Et sans galaxies, il n’y a pas d’étoiles, pas de planètes
et aucune chance
que notre forme de vie
existe dans ces autres univers.
Nous nous trouvons donc dans un univers
avec une certaine quantité d’énergie sombre que nous avons mesurée
simplement parce que notre univers a des conditions
favorables à notre forme de vie.
Et tout est là.
Mystère résolu,
multivers trouvé.
Certains trouvent cette explication insatisfaisante.
Nous sommes habitués à une physique
qui nous donne des explications définitives pour ce que nous observons.
Mais le problème est que,
si la caractéristique que nous observons
peut et doit prendre
un grand nombre de valeurs
dans tout le vaste paysage de la réalité,
alors penser à une explication
pour une valeur particulière
est tout simplement malavisé.
Un premier exemple
nous vient du grand astronome Kepler
qui était obsédé par la compréhension
d’un autre chiffre --
pourquoi le Soleil se trouve à 150 millions de km de la Terre.
Il a travaillé pendant des décennies pour expliquer ce chiffre,
mais sans succès, et nous savons pourquoi.
Kepler se posait
la mauvaise question.
Nous savons maintenant qu’il y a beaucoup de planètes
à différentes distances de leurs étoiles hôtes.
Espérer que les lois de la physique
expliquent un chiffre en particulier, 150 millions de km,
c’est tout simplement faire fausse route.
La bonne question à poser est plutôt,
pourquoi nous les humains nous trouvons-nous sur une planète
à cette distance précise,
au lieu d’une autre ?
Encore une fois, c’est une question à laquelle nous pouvons répondre.
Ces planètes qui sont plus proches d’une étoile comme le Soleil
seraient tellement chaudes
que notre forme de vie n’existerait pas.
Et ces planètes qui sont beaucoup plus éloignées de l’étoile,
seraient tellement froides
que notre forme de vie ne pourrait pas se développer.
Nous nous trouvons donc
sur une planète à une distance précise
simplement parce qu’elle fournit les conditions
essentielles à notre forme de vie.
Et quand il s’agit des planètes et de leurs distances,
c’est manifestement le bon raisonnement.
Le fait est que
quand il s’agit d’univers et de l’énergie sombre qu’ils contiennent,
ce pourrait être aussi le bon raisonnement.
Une différence clé, bien sûr,
c’est que nous savons qu’il existe d’autres planètes,
mais jusqu’ici j’ai juste supposé
qu’il puisse y avoir d’autres univers.
Donc, pour tout mettre ensemble
il nous faut un mécanisme
qui puisse vraiment créer d’autres univers.
Et cela m’amène à la dernière partie, la troisième partie.
Parce que les cosmologistes ont trouvé
un tel mécanisme en essayant de comprendre le Big Bang.
Quand nous parlons du Big Bang,
nous en avons souvent une image
d’une sorte d’explosion cosmique
qui a créé notre univers
en déclenchant l’expansion.
Mais il y a un petit secret.
Le Big Bang ne prend pas en compte une chose très importante,
le Bang.
Il nous dit comment l’univers a évolué après le Bang,
mais ne nous donne aucune idée
de ce qui a déclenché le Bang même.
Et cette lacune a finalement été comblée
par une version améliorée de la théorie du Big Bang.
Elle s’appelle l'inflation cosmique,
ce qui a identifié un certain type de combustible
qui produit naturellement
une expansion de l’espace.
Le combustible est basé sur ce qui s’appelle un champ quantique,
mais le seul détail qui compte pour nous
c’est que ce combustible est tellement efficace
qu’il est virtuellement impossible
de tout l’utiliser,
ce qui signifie dans la théorie de l’inflation,
que le Big Bang qui a donné naissance à notre univers
n’est tout probablement pas un évènement isolé.
Au contraire, le combustible a non seulement créé notre univers,
mais il a aussi généré d’innombrables Big Bang,
chacun donnant naissance à son propre univers séparé
et notre univers ne serait qu’une bulle
dans un gros bain de bulles d’univers.
Et maintenant, en mélangeant ceci avec la théorie des cordes,
voici où cela nous mène.
Chaque univers a d’autres dimensions.
Les dimensions supplémentaires ont une grande variété de formes.
Les différentes formes produisent des caractéristiques différentes.
Et nous nous retrouvons dans un univers plutôt que dans un autre
simplement parce que seul notre univers
a les caractéristiques physiques, comme la quantité d’énergie sombre,
qui conviennent pour que notre forme de vie s’installe.
Et c’est donc l’image fascinante mais très controversée
d’un cosmos plus vaste
que ces observations et théories de pointe
nous ont amenés à considérer sérieusement.
Il reste une dernière grande question :
Pourrons-nous un jour confirmer
l’existence d’autres univers ?
Laissez-moi vous décrire
une façon dont cela pourrait arriver un jour.
La théorie de l’inflation
s'appuie déjà sur de solides observations.
Parce que la théorie prévoit
que le Big Bang a été tellement fort
que pendant que l’espace s'étendait rapidement,
de minuscules sursauts quantiques du micromonde
se seraient étirés vers le macromonde,
en produisant une empreinte distinctive,
un modèle avec des endroits un peu plus chauds et un peu plus froids,
dans tout l’espace,
que les télescopes puissants ont maintenant observé.
En allant plus loin, s’il y a d’autres univers,
la théorie prévoit que de temps en temps
ces univers peuvent entrer en collision.
Et si notre univers en heurte un autre,
cette collision
provoque un autre modèle subtil
de variations de température dans tout l’espace
que nous pourrions un jour
détecter.
Et pour autant que cette image puisse paraitre farfelue,
elle pourrait un jour se fonder
sur des observations,
établissant l’existence d’autres univers.
Je terminerai
par une implication frappante
de toutes ces idées
pour l'avenir très lointain.
Vous voyez, nous avons appris
que notre univers n’est pas statique,
que l’espace est en expansion,
que cette expansion accélère
et qu’il pourrait y avoir d’autres univers
tout cela en examinant attentivement
de faibles points de lumière d'étoiles
qui nous arrivent de galaxies lointaines.
Mais puisque cette expansion accélère,
dans un avenir très lointain,
ces galaxies s’éloigneront tellement, et tellement vite
que nous ne pourrons plus les voir --
non pas à cause de limitations technologiques,
mais à cause des lois de la physique.
La lumière émise par ces galaxies,
même en voyageant à la grande vitesse, la vitesse de la lumière,
ne pourra pas surmonter
le fossé sans cesse grandissant entre nous.
Les astronomes dans un avenir lointain
qui observeront le fin-fond de l’espace
ne verront qu’une étendue infinie
d’immobilité statique, sombre, noire.
Et ils en concluront
que l’univers est statique et immuable
et peuplé d’une seul oasis centrale de matière
qu’ils habitent --
une image de l’univers
que nous savons être absolument fausse.
Peut-être que ces futurs astronomes auront des archives
transmises depuis époque précédente,
comme la nôtre,
attestant d'un univers en expansion
grouillant de galaxies.
Mais est-ce que ces futurs astronomes
croiront à ces anciennes connaissances ?
Ou croiront-ils
en un univers noir, vide, statique
que leurs observations ultra-modernes révèleront ?
Je penche pour cette dernière solution.
Ce qui signifie que nous vivons
dans une époque remarquablement privilégiée
où certaines vérités profondes sur le cosmos
sont encore à portée
de l’esprit humain d’exploration.
Il semble que ça pourrait ne pas être toujours le cas.
Parce que les astronomes d’aujourd’hui,
en dirigeant les télescopes puissants vers le ciel,
ont capturé une poignée de photons absolument riches en informations --
une espèce de télégramme cosmique
des milliards d’année en transit.
Et le message qui résonne à travers les siècles est clair.
Parfois la nature garde ses secrets
avec l'emprise indomptable
des lois physiques.
Parfois la vraie nature de la réalité nous apparait
juste au-delà de l’horizon.
Merci beaucoup.
(Applaudissements)
Chris Anderson : Brian, merci.
L'étendue des idées dont vous avez parlé
est étourdissante, exaltante, incroyable.
Où pensez-vous
que se situe la cosmologie maintenant,
du point de vue historique ?
Selon vous, sommes-nous en plein milieu de quelque chose d’historiquement inhabituel?
BG : Difficile à dire.
Quand nous apprenons que les astronomes d’un avenir lointain
pourraient ne pas avoir assez d’informations pour comprendre les choses,
la question qui vient est, nous sommes peut-être déjà dans cette position
et certaines caractéristiques cruciales et profondes de l’univers
ont déjà échappé à notre capacité de comprendre
à cause de l’évolution cosmologique.
De ce point de vue,
nous nous poserons toujours des questions
auxquelles nous ne pourrons jamais répondre.
D’autre part, nous pouvons maintenant
dater l’univers.
Nous savons
comment interpréter les données du fond diffus cosmologique
qui s’est produit il y a 13,72 milliards d’années --
et pourtant, nous pouvons faire aujourd’hui des calculs qui prévoient son aspect
et ça correspond.
La vache ! C’est stupéfiant.
Donc, d’un côté, c’est incroyable de voir où nous en sommes,
mais qui sait quelles sortes d’obstacles nous pourrons trouver à l’avenir.
CA : Vous serez dans le coin dans les prochains jours.
Peut-être que certaines de ces conversations peuvent se poursuivre.
Merci. Merci, Brian, (BG : Tout le plaisir est pour moi.)
(Applaudissements)
לפני מספר חודשים,
הוענק פרס נובל בפיזיקה
לשתי קבוצות של אסטרונומים
על גילוי שנחשב לאחד
החשובים ביותר
בין גילויי האסטרונומיה אי-פעם.
היום, לאחר שאתאר בקצרה את מה שהם גילו,
אספר לכם על תיאוריה מאוד שנויה במחלוקת
כדי להסביר את הגילוי שלהם,
כלומר, על האפשרות
שהרבה מעבר לכדור-הארץ,
שביל החלב ועוד גלקסיות רחוקות,
אנו עשויים לגלות שהיקום שלנו
אינו היקום היחיד,
ובמקום זאת
הוא חלק ממערכת ענקית של יקומים
שאנו מכנים ריבוי-יקומים.
הרעיון של ריבוי-יקומים הוא מוזר.
רובנו גדלנו על האמונה
שהמילה "יקום" פירושה הכל.
ואני אמרתי רובנו במחשבה תחילה,
מאחר ובתי בת ה-4 שמעה אותי מדבר על רעיונות הללו מאז שהיא נולדה.
בשנה שעברה, כאשר החזקתי אותה
ואמרתי "סופיה,
אני אוהב אותך יותר מהכל ביקום."
היא ענתה, "אבא,
יקום אחד או יקומים רבים?"
(צחוק)
אבל להוציא גידול ילדים אנומלי שכזה,
זה מוזר לדמיין
עולמות אחרים הנפרדים מאיתנו,
רובם בעלי מאפיינים השונים ביסודם משלנו,
המכונים בצדק יקומים עצמאיים נפרדים.
אבל בכל זאת,
עד כמה שהרעיון נשמע מופרך,
מטרתי לשכנע אתכם
שיש סיבה טובה לקחתו ברצינות,
כי הוא פשוט עשוי להתברר כנכון.
אספר לכם את סיפור ריבוי-היקומים בשלושה חלקים.
בחלק הראשון,
אסביר את הגילויים שזכו בפרס נובל
ואאיר תעלומה נסתרת ועמוקה
שהתוצאות האלה חשפו.
בחלק השני,
אציע פיתרון לאותה תעלומה.
הפיתרון מבוסס על גישה הנקראת תיאוריית מיתרים,
וכאן הרעיון של ריבוי-יקומים
ייכנס לפעולה.
לבסוף, בחלק השלישי,
אתאר תיאוריה קוסמולוגית
הנקראת התנפחות,
אשר תאחד ביחד את כל מרכיבי הסיפור.
טוב, השלב הראשון מתחיל ב-1929
כאשר האסטרונום הגדול אדווין האבל
גילה שהגלקסיות הרחוקות
בורחות מאיתנו,
דבר המעיד שהחלל עצמו מתמתח,
הוא מתפשט.
היה זה דבר מהפכני.
אז מקובל היה שבמרחקים גדולים
היקום הוא סטטי.
אבל גם כך,
היה דבר אחד שכולם היו בטוחים בו:
שההתפשטות חייבת להאט.
כלומר, כמו שכוח המשיכה של כדור-הארץ
מאט את עליית התפוח שנזרק למעלה,
משיכת הכובד
של כל גלקסיה על האחרות
חייבת להאט
את התפשטות החלל.
כעת נעשה קפיצה בזמן לשנות ה-90
כאשר שתי הקבוצות של האסטרונומים
שהזכרתי בהתחלה
קיבלו השראה מהרעיונות הללו
על-מנת למדוד את קצב
ההאטה של ההתפשטות.
הם עשו זאת
בעזרת מדידות דקדקניות
של מספר רב של גלקסיות מרוחקות,
דבר שאיפשר להם לתאר גרפית
כיצד קצב ההתפשטות משתנה לאורך זמן.
וכאן באה ההפתעה:
הם מצאו שההתפשטות אינה מאיטה.
במקום זאת הם מצאו שהיא מאיצה,
הולכת ומתגברת.
זה כמו לזרוק תפוח למעלה
ואז הוא מאיץ.
אם היינו רואים תפוח שעושה זאת,
היינו רוצים לדעת מדוע.
מה דוחף אותו?
כך גם עם התוצאות של האסטרונומים,
הראויים בהחלט לפרס נובל,
אבל הם העלו שאלה דומה.
איזה מין כוח דוחף את כל הגלקסיות
לברוח מכל האחרות
במהירות הולכת וגוברת?
התשובה המבטיחה ביותר
הגיעה מרעיון ישן של איינשטיין.
תראו, כולנו התרגלנו לכוח הכבידה
שעושה רק דבר אחד,
מושך הדדית את החפצים.
אבל בתיאוריית הכבידה של איינשטיין,
בתורת היחסות הכללית שלו,
כוח הכבידה יכול גם להרחיק עצמים זה מזה.
הכיצד? לפי החישובים של איינשטיין,
אם החלל מלא בצורה אחידה
באנרגיה בלתי נראית,
משהו כמו ערפל אחיד ובלתי נראה,
אז כוח הכבידה הנוצר על-ידי אותו ערפל
יהיה של דחיה,
כוח-כבידה דוחה,
שזה בדיוק מה שאנו צריכים כדי להסביר את התצפיות.
כי כבידת הדחיה
של אנרגיה בלתי נראית בחלל --
שאנו מכנים אותה היום אנרגיה אפלה,
אבל כאן צבעתי אותה בלבן מעורפל כדי שנוכל לראותה --
שכבידת הדחיה שלה
תגרום לכל גלקסיה להידחות מפני כל האחרות,
דבר שיגרום להאצת ההתפשטות,
ולא להאטתה.
הסבר זה
מציג התקדמות ניכרת.
אבל הבטחתי לכם תעלומה
בחלק הראשון.
אז הנה היא:
כאשר האסטרונומים חישבו
כמה אנרגיה אפלה
חייבת למלא את החלל
כדי לקבל את התאוצה הקוסמית,
תראו מה הם מצאו.
המספר הזה הוא קטן.
ביחידות המתאימות,
הוא קטן באופן מדהים.
והתעלומה היא להסביר את המספר המיוחד הזה.
אנו רוצים שמספר זה
יתקבל מתוך חוקי הפיזיקה,
אבל נכון להיום, אף אחד לא מצא דרך לעשות זאת.
אולי תשאלו את עצמכם,
מה זה איכפת לנו?
אולי לתת הסבר למספר הזה
זו רק בעיה טכנית,
פרט טכני שמעניין רק את המומחים לנושא,
אבל שזה לא רלוונטי בשביל אחרים.
אז נכון שזה פרט טכני,
אבל לפעמים פרטים מסויימים אכן חשובים.
פרטים מסויימים פותחים
חלון אל תוך תחומים לא נודעים של המציאות,
ומספר מיוחד זה אולי אכן עושה בדיוק את זאת,
מאחר והגישה היחידה שאיפשרה התקדמות בהבנת הנושא
מעוררת אפשרות של יקומים אחרים --
רעיון הנובע ישירות מתיאוריית המיתרים,
מה שלוקח אותי לחלק השני: תיאוריית מיתרים.
תשמרו את תעלומת האנרגיה האפלה
איפה שהוא בראשכם
מאחר וכעת אספר לכם
על שלושת נקודות המפתח בתיאוריית המיתרים.
קודם כל, מה היא?
זוהי גישה המגשימה את חלומו של איינשטיין
בדבר תיאורייה מאוחדת לפיזיקה,
מסגרת יחידה החובקת הכל
ושתהיה מסוגלת לתאר
את כל הכוחות הפועלים ביקום.
הרעיון המרכזי של תיאוריית המיתרים
הוא די פשוט וברור.
הוא אומר שאם בוחנים
כל פיסת חומר יותר ויותר לעומק,
תחילה נתקלים במולקולות
ואחר-כך באטומים ובחלקיקים תת-אטומיים.
אבל התיאוריה טוענת שאם נחדור עוד יותר עמוק,
הרבה יותר ממה שהטכנולוגיה הקיימת מאפשרת,
נמצא משהו אחר בתוך חלקיקים הללו --
סיב זעיר רוטט של אנרגיה,
מיתר קטן רוטט.
ובדיוק כמו המיתרים של כינור,
הרוטטים בצורות שונות
ויוצרים תווים מוזיקליים שונים.
מיתרים בסיסיים זעירים אלה,
כאשר הם רוטטים בצורות שונות,
הם יוצרים חלקיקים מסוגים שונים --
כך שאלקטרונים, קווארקים, ניוטרינו, פוטונים,
וחלקיקים אחרים
יאוחדו לתוך מסגרת אחת,
מאחר וכולם נובעים ממיתרים רוטטים.
זוהי תמונה רבת-רושם,
מין סימפוניה קוסמית,
בה כל העושר
שאנו רואים בעולם מסביבנו
נובע מאותה מוזיקה
שהמיתרים הזעירים הללו מנגנים.
אבל יש מחיר
לאיחוד המקסים הזה,
מכיוון ששנים של מחקר
הראו שהמתמטיקה של תיאוריית המיתרים אינה בדיוק עובדת.
יש בה חוסר עיקביות פנימי,
אלא אם מאפשרים
קיומו של משהו לגמרי לא מוכר --
מימדים נוספים של חלל.
כלומר, כולנו מכירים את החלל בעל שלושה מימדים.
ניתן לחשוב עליהם
בתור גובה, רוחב ועומק.
אבל תיאוריית המיתרים אומרת שבמימדים קטנים באופן קיצוני,
ישנם מימדים נוספים
המכווצים לגודל כה זעיר
כך שלא הצלחנו לגלותם.
אבל אף על-פי שהמימדים חבויים,
יש להם השפעה על עצמים שאנו רואים
מאחר וצורת המימדים הנוספים
קובעת כיצד המיתרים יכולים לרטוט.
ובתיאוריית המיתרים,
הרטט קובע הכל.
כך שמסת החלקיק, עוצמת הכוחות,
והכי חשוב, כמות האנרגיה האפלה,
ייקבעו על-ידי
צורת המימדים הנוספים.
לכן אם יודעים את צורת המימדים הנוספים,
עלינו להיות מסוגלים לחשב את המאפיינים הנ"ל,
לחשב את כמות האנרגיה השחורה.
האתגר הוא
שאנו לא יודעים
את צורת המימדים הנוספים.
כל מה שיש לנו
זה רשימת הצורות האפשריות
כפי שהמתמטיקה מתירה.
כאשר רעיונות הללו הועלו בראשיתם,
הם דיברו רק על 5 צורות אפשריות,
לכן ניתן לשער
שאפשר לנתח אותם אחד-אחד
כדי לקבוע אם מישהו מהם מניב
את המאפיינים הפיזיקלים שאנו רואים.
אבל עם הזמן הרשימה התארכה
מאחר וחוקרים מצאו צורות אפשריות נוספות.
מחמש, המספר עלה למאות ואחר-כך לאלפים --
מספר גדול, אבל כזה שעדיין ניתן להסתדר איתו, לנתחו,
כי הרי בסופו של דבר,
סטונדנטים למחקר צריכים לעשות משהו.
אבל אז הרשימה המשיכה לגדול
למיליונים ומיליארדים, נכון להיום.
רשימת הצורות האפשריות
נסקה ל-10 בחזקת 500.
אז מה עושים?
חוקרים אחדים התייאשו,
בהסיקם שצורות אפשריות כה רבות של מימדים נוספים,
כאשר כל אחת מעוררת מאפיינים פיזיקליים אחרים,
תיאוריית המיתרים לא תוכל אי-פעם
לעשות חיזויים מוחלטים שניתן לבחון אותם.
אבל אחרים הפכו את הנושא על פניו,
ולקחו אותנו לאפשרות של ריבוי-יקומים.
וזה הרעיון:
אולי כל אחת מהצורות נמצאת על אותו בסיס כמו האחרות.
כל אחת ממשית כמו כל האחרות,
במובן
שקיימים יקומים רבים,
כל אחד בצורה אחרת, לפי המימדים הנוספים.
להצעה מרחיקת לכת זו
יש השפעה עמוקה על תעלומה זו:
כמות האנרגיה האפלה שנתגלתה בתוצאות שזכו בפרס נובל.
כי תראו,
אם קיימים יקומים אחרים,
ואם לכל אחד מהיקומים הללו
יש, נאמר, צורה שונה למימדים הנוספים,
אז המאפיינים הפיזיקליים של כל יקום ,
יהיו שונים ובמיוחד,
כמות האנרגיה האפלה בכל יקום
תהיה שונה.
זה אומר שהתעלומה
של להסביר את כמות האנרגיה השחורה שכבר מדדנו
תלבש אופי אחר לחלוטין.
בהקשר זה,
חוקי הפיזיק אינם יכולים להסביר ערך בודד של אנרגיה אפלה
מפני שאין רק ערך בודד,
אלא יש ערכים רבים.
פירוש הדבר
ששאלנו את השאלה הלא נכונה.
השאלה הנכונה לשאול הינה,
מדוע אנו בני-האדם מוצאים את עצמנו ביקום
שיש בו את כמות האנרגיה המסויימת שמדדנו
במקום כל האפשרויות האחרות
הקיימות בפוטנציה?
ועם שאלה כזו אנו יכולים להתקדם.
מכיוון שביקומים ההם
שיש בהם הרבה יותר אנרגיה אפלה לעומת שלנו,
בכל פעם שחומר מנסה להתאגד לצורת גלקסיה,
הכוח הדוחה של האנרגיה האפלה הוא כה חזק
שהיא מפוצצת את ההתאגדות
וגלקסיות לא נוצרות.
ובאותן הגלקסיות שיש בהן הרבה פחות אנרגיה אפלה,
הן קורסות לתוך עצמן במהירות כה רבה
ששוב הגלקסיות לא נוצרות.
ללא גלקסיות אין כוכבים, אין כוכבי-לכת
ואין סיכוי
לצורות חיים כמו שלנו
שיתקיימו באותם היקומים.
כך אנו מוצאים את עצמנו ביקום
בעל כמות מסויימת של אנרגיה אפלה כפי שמדדנו
אך ורק בגלל שביקום שלנו יש תנאים
המסבירים פנים לצורת חיים שלנו.
וזה בעצם הכל.
התעלומה נפתרה,
מצאנו יקומים מרובים.
אבל יש כאלה הסבורים שהסבר זה אינו מספק.
אנו רגילים לפיזיקה
שנותנת לנו הסברים מוחלטים לתופעות שאנו רואים.
אבל העניין הוא
שאם התופעה שאנו צופים בה
יכולה וגם נוטלת
מגוון רחב של ערכים שונים
בטווח רחב יותר של מציאות,
אז לחשוב על הסבר אחד
עבור ערך מסויים
זה פשוט הולכת שולל.
יש דוגמא מהעבר
המגיעה מהאסטרונום הגדול יוהנס קפלר
שהיה אובססיבי להבין
ערך אחר --
מדוע השמש נמצאת במרחק 150 מיליון ק"מ מכדור-הארץ.
הוא עבד עשרות שנים בניסיונו להסביר ערך זה,
אבל הוא מעולם לא הצליח, ואנו יודעים מדוע.
קפלר שאל
את השאלה הלא נכונה.
היום אנו יודעים שיש הרבה כוכבי-לכת
בטווח רחב של מרחקים מהשמשות שלהם.
לכן התקוה שחוקי הפיזיקה
יסבירו רק ערך אחד מסויים, 150 מיליון ק"מ,
זה פשוט כיוון חשיבה לא נכון.
במקום זה, השאלה הנכונה שצריך לשאול היא,
מדוע אנו בני-האדם מוצאים את עצמנו על כוכב-לכת
במרחק מסויים זה,
במקום בכל מרחקים האחרים?
ושוב, זו שאלה שניתן לענות עליה.
אותם כוכבי-הלכת שקרובים בהרבה לכוכב כמו השמש
יהיו חמים מדי
מכדי שצורת חיים כמו שלנו תתקיים שם.
ואותם כוכבי-הלכת הרחוקים בהרבה מאותו כוכב,
יהיו כל-כך קרים
ששוב, צורת חיים כמו שלנו לא תתפתח שם.
לכן אנו מוצאים את עצמנו
על כוכב-לכת במרחק מסויים זה
פשוט בגלל שהתפתחו עליו התנאים
החיוניים ליצירת חיים.
וכאשר זה מגיע לכוכבי-לכת ומרחקיהם,
ברור לנו שזהו ההיגיון הנכון.
העניין הוא,
שכאשר זה מגיע ליקומים ולאנרגיה האפלה שהם מכילים,
גם אז זה עשוי להיות ההיגיון הנכון.
אחד ההבדלים המהותיים, הוא כמובן
שאנו יודעים שקיימים כוכבי-לכת אחרים,
אבל נכון להיום יש לנו רק השערות לגבי אפשרות
קיומם של יקומים אחרים.
כדי לקשר הכל ביחד,
אנו זקוקים למכניזם
שיכול ליצור יקומים אחרים.
וזה מביא אותי לחלק האחרון, מס' 3.
כי מכניזם כזה נמצא
על ידי הקוסמולוגים שמנסים להבין את המפץ הגדול.
תראו, כאשר מדברים על המפץ הגדול,
נוצרת אצלנו תמונה
של מין פיצוץ קוסמי
שיצר את יקומנו
והחל את התפשטות החלל.
אבל ישנו סוד קטן.
המפץ הגדול משאיר בחוץ משהו חשוב למדיי,
את המפץ.
זה מספר לנו כיצד היקום התפתח לאחר הפיצוץ,
אבל אינו מעניק לנו שום תובנות
על מה שגרם לפיצוץ עצמו.
פער זה התמלא בסוף
באמצעות גירסה מתקדמת של תיאוריית המפץ הגדול.
היא נקראת קוסמולוגיה אינפלציונית,
אשר זיהתה דלק מסוג מיוחד
אשר ייצור בטבעיות
בחלל את הדחף להתפשט.
הדלק מבוסס על משהו שנקרא שדה קוונטי,
אבל הדבר היחיד שמעניין אותנו כאן
הוא שמתברר שהדלק הזה הוא כה יעיל
שלמעשה זה בלתי אפשרי
להשתמש בכל כולו בשלמותו,
דבר שמשמעותו בתיאורייה האינפלציונית
הוא שהמפץ הגדול שיצר את היקום שלנו
אינו ככל הנראה אירוע חד-פעמי.
הדלק הזה לא יצר רק את המפץ הגדול שלנו,
אלא הוא יכול ליצור אין-ספור מפצים גדולים אחרים,
כאשר כל אחד מוליד יקום נפרד משלו
כאשר היקום שלנו הוא רק בועה אחת
באמבטיית בועות קוסמית ענקית של יקומים.
ועכשיו, כאשר חיברנו את זה עם תיאוריית המיתרים,
זו התמונה שהגענו אליה.
לכל אחד מהיקומים יש מימדים נוספים.
המימדים הנוספים לובשים מגוון רחב של צורות.
הצורות השונות מניבות מאפיינים פיזיקליים שונים.
ואנו מוצאים את עצמנו ביקום זה ולא אחר
פשוט בגלל שרק ביקום שלנו
המאפיינים הפיזיקליים, כגון כמות האנרגיה השחורה,
מתאימים בשביל לברוא ולקיים את צורת החיים שלנו.
וזוהי התמונה המרשימה אך גם מעוררת המחלוקת
של הקוסמוס היותר רחב
שהתצפיות והתיאוריות החדשניות
הובילו אותנו לחשוב עליו ברצינות.
כמובן שאחת השאלות הגדולות שנותרה פתוחה היא,
האם נוכל אי-פעם לאשרר
את קיומם של יקומים אחרים?
אתאר דרך אחת
בה זה אולי עשוי להתרחש.
לתיאוריה האינפלציונית
יש סימוכין חזקים בתצפיות.
מכיוון שהתיאוריה צופה
שהמפץ הגדול היה כל-כך עוצמתי
שכאשר החלל התפשט במהירות,
רטיטות קוונטיות זעירות מעולם המיקרו
התפשטו עד לעולם המאקרו,
והניבו טביעת-אצבע ייחודית,
תבנית של נקודות מעט יותר חמות ומעט יותר קרות,
ברחבי החלל,
שאותה גילו עכשיו טלסקופים חזקים.
אם ישנם יקומים אחרים,
התיאוריה חוזה שמפעם לפעם
היקומים הללו עשויים להתנגש.
ואם היקום שלנו התנגש באחר,
אותה התנגשות
תיצור תבנית עדינה נוספת
של שינויי טמפרטורה ברחבי החלל
שאנו עשויים יום אחד
לגלות.
ועד כמה שהתמונה הזו נראית דמיונית,
יום אחד היא עשויה להתבסס
על תצפיות,
שיאשרו את קיומם של יקומים אחרים.
אסיים
עם השלכה מדהימה
של כל הרעיונות הללו
על העתיד המאוד רחוק.
למדנו
שהיקום שלנו אינו סטטי,
שהחלל מתפשט,
שההתפשטות מאיצה
ושאולי קיימים יקומים אחרים,
הכל באמצעות בחינות קפדניות
של נקודות אור מעורפלות של כוכבים
המגיעות אלינו מגלקסיות רחוקות.
אבל בגלל שההתפשטות מאיצה,
בעתיד המאוד רחוק,
הגלקסיות הללו תברחנה מאיתנו כה מהר וכה הרחק
שלא נוכל לראותן --
לא בגלל מיגבלות טכנולוגיות,
אלא בגלל חוקי הפיזיקה.
האור שהגלקסיות פולטות,
כאשר הן נעות במהירות הגבוהה ביותר -- מהירות האור,
לא יוכל להתגבר
על הפער ההולך והגדל בינינו.
לכן אסטרונומים בעתיד הרחוק
אשר יצפו הרחק בחלל,
לא יראו דבר אלא את ההתמתחות האין-סופית
של דממה סטטית, כהה, שחורה.
והם יסיקו
שהיקום הוא סטטי ובלתי משתנה
ומאוכלס אך ורק באי יחיד ובודד של חומר
שהם חיים עליו --
תמונת יקום
שאנו יודעים לבטח שהיא שגויה.
אולי אותם האסטרונומים בעתיד יחזיקו אצלם תיעוד
מהעבר שלהם
כמו שיש לנו,
המאשר את התפשטות היקום
והשופע בגלקסיות.
אבל האם האסטרונומים העתידיים הללו
יאמינו לידע עתיק שכזה?
או שאולי הם יאמינו
ביקום שחור, סטטי וריק
שהתצפיות המודרניות שלהם מגלות?
אני חושד שהם יבחרו באפשרות השניה.
משמעות הדבר שאנו חיים
בעידן שיש לו יתרון ניכר
כאשר אמיתות עמוקות מסויימות על היקום
עדיין נמצאות בהישג ידיה
של הרוח האנושית החקרנית.
מסתבר שזה עשוי שלא להיות כך תמיד.
כי האסטרונומים של היום,
על-ידי הפניית טלסקופים חזקים אל השמיים,
הצליחו ללכוד חופן של פוטונים נושאי מידע --
מין מברק קוסמי הנמצא בהעברה
במשך מיליארדי שנים.
והמסר שמהדהד לאורך העידנים הוא ברור.
לפעמים הטבע שומר על סודותיו
באמצעות אחיזה בלתי נרפית
של חוק פיזיקלי.
ולפעמים טבעה האמיתי של המציאות מגיח
ממש מעבר לאופק.
תודה רבה לכם.
(מחיאות כפיים)
כריס אנדרסון: בריאן, תודה.
המגוון של הרעיונות שדיברת עליהם כרגע
הוא מסחרר, מרומם-נפש, בלתי-נתפס.
היכן לדעתך
נמצאת הקוסמולוגיה היום,
במבט היסטורי?
האם אנו נמצאים בתוך משהו בלתי רגיל מבחינה היסטורית?
ב.ג.: קשה לומר.
כאשר אנו מבינים שלאסטרונומים בעתיד הרחוק
עשוי שלא להיות מספיק מידע כדי לגלות דברים,
השאלה הטבעית היא שאולי כבר אנחנו נמצאים באותו מצב
ומאפיינים עמוקים וקריטיים מסויימים של היקום
כבר יצאו מתחום יכולתנו להבינם
בגלל הצורה בה הקוסמולגיה מתפתחת.
לכן מהיבט זה,
אולי תמיד נמשיך לשאול שאלות
ולעולם לא נהיה מסוגלים לענות עליהן בשלמות.
מצד שני, עכשיו אנו יכולים להבין
מה גילו של היקום.
אנו יכולים להבין
כיצד לקרוא את הנתונים מקרינת הרקע של גלי המיקרו
שנוצרו לפני 13.72 מיליארדי שנים --
ובכל זאת אנו מסוגלים לבצע היום חישובים כדי לחזות
כיצד הם ייראו וזה אכן יוצא מתאים.
שומו שמיים! זה פשוט מדהים.
אז מצד אחד זה פשוט מדהים עד לאן הגענו,
אבל מי יודע איזה מין מחסומים נמצא מולנו בעתיד.
כ.א.: אתה תהיה כאן בסביבה בימים הקרובים.
אולי כמה שיחות כאלו ימשיכו להתקיים.
תודה. תודה, בריאן. (ב.ג.: העונג כולו שלי.)
(מחיאות כפיים)
Prije nekoliko mjeseci
Nobelovu nagradu za fiziku
dobila su dva tima astronoma
za otkriće koje je proglašeno
jednim od najznačajnijih
astronomskih zapažanja u povijesti.
Danas, nakon što ukratko objasnim što su to pronašli,
govorit ću vam o vrlo kontroverznom okviru
s pomoću kojeg se njihovo otkriće može objasniti,
naime, o mogućnosti
da daleko od Zemlje,
Mliječne staze i ostalih udaljenih galaktika
možemo otkriti kako naš svemir
nije jedini svemir,
već je
dio ogromnoga kompleksa svemirâ
koji nazivamo multisvemirom.
Ideja multisvemira je čudna.
Većina nas odgojena je u uvjerenju
da riječ svemir označava sve.
Namjerno kažem većina nas
jer svojoj četverogodišnjoj kćeri govorim o tim idejama otkad je rođena.
Prošle godine zagrlio sam je
i rekao: „Sophia,
volim te više od svega u svemiru.”
A ona me pogledala i rekla: „Tata,
u svemiru ili multisvemiru?”
(Smijeh)
No izuzmemo li takav netipičan odgoj,
teško je zamisliti
druge svjetove odvojene od našeg,
uglavnom bitno drukčijih značajki,
koji bi se opravdano mogli nazvati zasebnim svemirima.
A ipak,
ma koliko ta ideja bila spekulativna,
cilj mi je uvjeriti vas
da postoji razlog da je shvatimo ozbiljno
jer je možda točna.
Priču o multisvemiru ispričat ću u tri dijela.
U prvom ću dijelu
opisati rezultate za koje je dodijeljena Nobelova nagrada
i skrenuti pozornost na duboki misterij
koji su otkrili ti rezultati.
U drugom dijelu
ponudit ću rješenje tog misterija.
Ono se zasniva na pristupu tzv. teorije struna
i tu ideja multisvemira
postaje dijelom ove priče.
Naposljetku, u trećem ću dijelu
opisati kozmološku teoriju
takozvane inflacije,
kojom ćemo spojiti sve dijelove slagalice.
Dakle, prvi dio počinje 1929.
kad je veliki astronom Edwin Hubble
shvatio da se sve daleke galaktike
brzo udaljavaju od nas,
utvrdivši tako da se sam svemir rasteže,
da se proširuje.
Bilo je to revolucionarno.
Prema tada uvriježenom mišljenju, u najvećoj mjeri
svemir je statičan.
No ipak,
u jedno su svi bili sigurni:
širenje se zacijelo usporava.
Kao što Zemljina gravitacija
usporava uspon jabuke bačene uvis,
tako gravitacijska sila
kojom svaka galaktika djeluje na sve ostale
zacijelo usporava
širenje svemira.
Skoknimo sad u 1990-e,
kad su dva tima astronoma
koje sam spomenuo na početku,
nadahnuta tim razmišljanjem,
izmjerila stopu
usporavanja širenja.
Učinili su to
pomnim promatranjem
brojnih udaljenih galaktika,
što im je omogućilo praćenje
promjena stope širenja tijekom vremena.
I eto iznenađenja:
otkrili su da se širenje ne usporava.
Naprotiv, ono se ubrzava,
postaje sve brže i brže.
To je kao da bacite jabuku uvis
i ona se sve brže uzdiže.
Kad biste vidjeli jabuku koja se tako kreće,
željeli biste znati zašto.
Što je tjera na to?
Isto tako, rezultati astronomâ
svakako su zaslužili Nobelovu nagradu,
no zbog njih se postavlja sljedeće pitanje.
Zbog koje se sile sve galaktike
međusobno udaljavaju
sve većom brzinom?
Možda najbolji odgovor
nudi stara Einsteinova ideja.
Vidite, svi smo navikli smatrati gravitaciju
silom koja čini samo jedno,
međusobno privlači stvari.
No prema Einsteinovoj teoriji gravitacije,
njegovoj općoj teoriji relativnosti,
gravitacija može i razdvajati stvari.
Kako? Prema Einsteinovoj matematici,
ako je svemir ravnomjerno ispunjen
nevidljivom energijom,
nečim nalik jednoličnoj, nevidljivoj magli,
gravitacija koju ta magla proizvodi
bila bi odbojna,
odbojna gravitacija,
a upravo nam to treba kako bismo objasnili ta zapažanja.
Jer zbog odbojne gravitacije
nevidljive energije u svemiru –
sada je nazivamo tamnom energijom,
ali ovdje sam je prikazao kao bijeli dim da biste je mogli vidjeti,
zbog te odbojne gravitacije
svaka bi se galaktika odbijala od svih ostalih,
ubrzavajući širenje,
umjesto da ga usporava.
I to objašnjenje
predstavlja velik napredak.
No obećao sam vam misterij
u prvom dijelu.
Evo ga.
Kad su astronomi izračunali
koliko te tamne energije
mora ispunjavati prostor
kako bi se širenje svemira ubrzavalo,
evo što su otkrili.
To je malen broj.
Izražen relevantnom jedinicom
on je nevjerojatno malen.
Misterij je kako objasniti taj čudni broj.
Želimo do tog broja
doći s pomoću zakonâ fizike,
no nitko dosad nije otkrio kako.
Možda se pitate
je li to zapravo bitno.
Možda je objašnjavanje tog broja
samo tehničko pitanje,
tehnički detalj zanimljiv stručnjacima,
ali nebitan svima ostalima.
To svakako jest tehnički detalj,
no neki su detalji zaista važni.
Neki detalji pružaju
uvid u neistražena područja stvarnosti
i taj čudni broj možda čini upravo to
jer jedini pristup kojim se to dosad donekle objasnilo
uključuje mogućnost postojanja drugih svemira –
ideja koja prirodno proizlazi iz teorije struna,
što me vodi do drugog dijela: teorije struna.
Stoga sačuvajte misterij tamne energije
negdje u krajičku uma
dok vam budem govorio
o tri ključne stvari u teoriji struna.
Prvo, što je to?
To je pristup kojim se ostvaruje Einsteinov san
o jedinstvenoj teoriji fizike,
jednom jedinom sveobuhvatnom okviru
kojim bi se mogle opisati
sve sile koje djeluju u svemiru.
Središnja ideja teorije struna
prilično je jednostavna.
Ona kaže da, ako detaljno istražujete
bilo koji djelić materije,
prvo ćete pronaći molekule,
a zatim atome i subatomske čestice.
No kad biste mogli doprijeti do još sitnijih detalja,
sitnijih nego što je moguće postojećom tehnologijom,
pronašli biste još nešto unutar tih čestica –
sićušnu vibrirajuću nit energije,
sićušnu vibrirajuću strunu.
I baš kao što strune na violini
mogu vibrirati po različitim obrascima
stvarajući različite glazbene note,
te male temeljne strune
vibrirajući po različitim obrascima
stvaraju različite vrste čestica.
Elektroni, kvarkovi, neutrini, fotoni
i sve ostale čestice
tako bi bili ujedinjeni u jednom okviru
jer svi oni nastaju vibracijom struna.
Fascinantna je to slika,
kao neka kozmička simfonija
u kojoj sve bogatstvo
koje vidimo u svijetu oko nas
nastaje glazbom
koju mogu svirati te sićušne strune.
No postoji cijena
tog elegantnog ujedinjenja.
Višegodišnja istraživanja
pokazala su da matematika teorije struna ne funkcionira baš u potpunosti.
Postoje unutarnje nedosljednosti,
osim ako uzmemo u obzir
mogućnost postojanja nečeg posve nepoznatog –
dodatne dimenzije prostora.
Svi znamo za tri standardne dimenzije prostora.
Možete o njima razmišljati
kao o visini, širini i dubini.
No prema teoriji struna, u iznimno malom mjerilu
postoje dodatne dimenzije,
toliko sitne,
da ih nismo otkrili.
Ali iako su te dimenzije skrivene,
utjecale bi na stvari koje možemo promatrati
jer oblik dodatnih dimenzija
ograničava vibriranje struna.
A u teoriji struna
vibracija određuje sve.
Tako bi masu čestica, snagu sila
i, najvažnije, količinu tamne energije
određivao
oblik dodatnih dimenzija.
Dakle, kad bismo znali oblik dodatnih dimenzija,
mogli bismo izračunati ta svojstva,
izračunati količinu tamne energije.
Izazov je
u tome što ne znamo
oblik dodatnih dimenzija.
Sve što imamo
jest popis mogućih oblika
koje dopušta matematika.
Kad su te ideje prvi put formulirane,
bilo je samo oko pet različitih oblika
pa možete zamisliti
kako je svaki pojedini analiziran
da bi se utvrdilo daje li ijedan
fizičke osobine koje opažamo.
No s vremenom je popis rastao
jer su istraživači otkrili još mogućih oblika.
S pet broj je porastao na stotine i zatim tisuće –
što jest velik skup, ali ga je ipak moguće analizirati
jer naposljetku
i postdiplomci moraju nešto raditi.
A onda je popis nastavio rasti
i danas obuhvaća milijune i milijarde oblika.
Popis mogućih oblika
popeo se na 10 na 500. potenciju.
I što sad?
Neki su se istraživači obeshrabrili,
zaključivši da s toliko mogućih oblika dodatnih dimenzija,
od kojih svaki uzrokuje različite fizičke osobine,
teorija struna nikad neće ponuditi
konačna predviđanja koja se mogu testirati.
No drugi su okrenuli taj problem naglavačke
i uveli mogućnost multisvemira.
Ovo je njihova ideja.
Možda je svaki od tih oblika ravnopravan svim ostalima.
Svaki je jednako stvaran,
odnosno
postoje mnogi svemiri,
svaki različita oblika, za dodatne dimenzije.
Taj radikalni prijedlog
duboko utječe na ovaj misterij:
količinu tamne energije iz rezultata nagrađenih Nobelovom nagradom.
Jer vidite,
ako postoje drugi svemiri
i ako svaki od njih
ima različit oblik za dodatne dimenzije,
onda će fizičke osobine svakog svemira biti različite,
a posebice će
količina tamne energije u svakom svemiru
biti različita.
Što znači da bi misterij objašnjenja
količine izmjerene tamne energije
bio posve drukčije naravi.
U tom kontekstu
zakoni fizike ne mogu odrediti jedan broj za tamnu energiju
jer ne postoji samo jedan broj,
postoji mnogo brojeva.
Što znači
da smo postavljali pogrešno pitanje.
Pravo pitanje koje treba postaviti jest
zašto se mi ljudi nalazimo u svemiru
s određenom količinom tamne energije koju smo izmjerili
umjesto u nekom s bilo kojom drugom mogućom
količinom?
To je pitanje od kojeg možemo krenuti naprijed.
Jer u onim svemirima
s mnogo više tamne energije od našega,
kad god se tvar pokuša grupirati u galaktike,
odbojna sila tamne energije tako je snažna
da razbija tu grupaciju,
pa se galaktike ne formiraju.
A oni svemiri koji imaju mnogo manje tamne energije
urušavaju se sami u sebe tako brzo
da se opet galaktike ne formiraju.
Bez galaktika nema zvijezda, nema planeta
i nema šanse
da naš oblik života
opstane u tim drugim svemirima.
Dakle, nalazimo se u svemiru
s određenom količinom tamne energije koju smo izmjerili
jednostavno zato što on ima uvjete
pogodne za naš oblik života.
I to bi bilo to.
Misterij riješen,
multisvemir pronađen.
Neki nisu zadovoljni tim objašnjenjem.
Naviknuli smo da nam fizika
daje konačna objašnjenja zapaženih svojstava.
No poanta je u tome da,
ako svojstvo koje zapažate
može imati i ima
niz različitih vrijednosti
u širem rasponu stvarnosti,
onda je ideja jednog objašnjenja
određene vrijednosti
jednostavno zabluda.
Rani primjer
potječe od velikog astronoma Johannesa Keplera,
koji je opsesivno pokušavao shvatiti
jedan drugi broj –
zašto je Sunce udaljeno 150 milijuna km od Zemlje.
Desetljećima je pokušavao objasniti taj broj,
ali nije uspio i danas znamo zašto.
Kepler je postavljao
pogrešno pitanje.
Sada znamo da postoje mnogi planeti
na različitim udaljenostima od svojih matičnih zvijezda.
Stoga je nada da će zakoni fizike
objasniti jedan određeni broj, 150 milijuna km,
jednostavno pogrešna.
Umjesto toga, pravo je pitanje
zašto se mi ljudi nalazimo na planetu
koji je na toj određenoj udaljenosti,
a ne na nekoj od drugih mogućih udaljenosti.
I opet, to je pitanje na koje možemo odgovoriti.
Oni planeti koji su mnogo bliže zvijezdi poput Sunca
bili bi prevrući
za opstanak našeg oblika života.
A planeti koji su mnogo dalje od takve zvijezde,
tako su hladni
da se, opet, naš oblik života ne bi mogao održati.
Tako da se nalazimo
na planetu na toj određenoj udaljenosti
jednostavno zato što on osigurava uvjete
ključne za naš oblik života.
I kad je riječ o planetima i njihovoj udaljenosti,
to je očito ispravan način razmišljanja.
Poanta je u tome da,
kad je riječ o svemirima i tamnoj energiji koju sadržavaju,
to također može biti ispravan način razmišljanja.
Jedna ključna razlika, naravno,
jest to što znamo da postoje drugi planeti,
no dosad sam samo nagađao o mogućnosti
postojanja drugih svemira.
Dakle, da sve povežemo,
potreban nam je mehanizam
koji doista stvara druge svemire.
To me dovodi do mog završnog, trećeg dijela.
Jer takav su mehanizam pronašli
kozmolozi koji pokušavaju shvatiti Veliki prasak.
Vidite, kad govorimo o Velikom prasku,
često zamišljamo
nekakvu kozmičku eksploziju
koja je stvorila naš svemir
i pokrenula širenje prostora prema van.
Ali odat ću vam malu tajnu.
Teorija Velikog praska izostavlja nešto vrlo važno,
prasak.
Ona govori o tome kako se svemir razvio nakon praska,
ali nam ne daje uvid
u ono što je pokrenulo sami prasak.
Taj je nedostatak konačno otklonila
poboljšana verzija teorije Velikog praska.
Naziva se inflatornom kozmologijom
i utvrdila je posebnu vrstu goriva
koje bi prirodno proizvelo
širenje prostora prema van.
Gorivo se zasniva na tzv. kvantnom polju,
no jedini nama bitni detalj
jest to da je ono toliko učinkovito
da ga je praktički nemoguće
potrošiti,
što znači da prema inflatornoj teoriji
Veliki prasak, koji je stvorio naš svemir,
vjerojatno nije jednokratan događaj.
To bi značilo da gorivo nije proizvelo samo naš Veliki prasak,
već i nebrojene druge velike praskove,
od kojih je svaki možda stvorio svoj zaseban svemir,
što bi naš svemir činilo samo mjehurićem
u velikoj kozmičkoj pjenušavoj kupki svemirâ.
Konačno, kad to povežemo s teorijom struna,
evo slike do koje dolazimo.
Svaki od tih svemira ima dodatne dimenzije.
Dodatne dimenzije poprimaju niz različitih oblika.
Različiti oblici daju različita fizička svojstva.
I mi se nađemo u jednom svemiru umjesto u nekom drugom
jednostavno zato što su samo u našem svemiru
fizička svojstva, kao što je količina tamne energije,
pogodna za razvoj našeg oblika života.
To je fascinantna, ali vrlo kontroverzna slika
širega kozmosa
koju su nas najnovija zapažanja i teorije
naveli da ozbiljno razmotrimo.
Naravno, preostaje veliko pitanje:
bismo li ikad mogli potvrditi
postojanje drugih svemira?
Pa, opisat ću
jedan način na koji bi se to moglo dogoditi.
Inflatornu teoriju
već podržavaju zapažanja.
Jer ta teorija predviđa
da bi Veliki prasak bio tako snažan
da su se, dok se svemir brzo širio,
sićušni kvantni titraji iz mikrosvijeta
protegnuli u makrosvijet
stvarajući jasan otisak,
uzorak neznatno toplijih i neznatno hladnijih točaka
širom svemira,
koji su sada zapazili snažni teleskopi.
Nadalje, ako postoje drugi svemiri,
ta teorija predviđa da se povremeno
oni mogu sudariti.
I ako bi drugi svemir udario ovaj naš,
taj bi sudar
stvorio dodatan suptilni uzorak
temperaturnih varijacija širom svemira,
koje bismo jednog dana
mogli otkriti.
I ma koliko ta slika bila egzotična,
jednog bi dana mogla biti utemeljena
na zapažanjima,
utvrđujući postojanje drugih svemira.
Završit ću
fascinantnim mogućim posljedicama
koje bi sve te ideje
mogle imati u vrlo dalekoj budućnosti.
Vidite, naučili smo
da naš svemir nije statičan,
da se svemir širi,
da se to širenje ubrzava
i da možda postoje drugi svemiri,
i sve to samo pomnim ispitivanjem
blijedih točkica zvjezdane svjetlosti
koja do nas stiže iz udaljenih galaktika.
No budući da se širenje ubrzava,
u vrlo dalekoj budućnosti
te će se galaktike udaljiti tako daleko i tako brzo
da ih nećemo moći vidjeti –
ne zbog tehnoloških ograničenja,
već zbog zakonâ fizike.
Svjetlost koju te galaktike emitiraju,
čak ni putujući najbržom brzinom, brzinom svjetlosti,
neće moći premostiti
sve veći jaz između nas.
Stoga će astronomi u dalekoj budućnosti,
kad budu gledali u duboki svemir,
vidjeti samo beskonačno prostranstvo
statične, crne tišine.
I zaključit će
da je svemir statičan i nepromjenjiv
te da ga čini jedna središnja oaza materije,
koju oni nastanjuju –
slika kozmosa
za koju definitivno znamo da je pogrešna.
Možda će ti budući astronomi raspolagati podacima
iz ranijeg doba,
kao što je naše,
koji dokazuju postojanje svemira koji se širi
i obiluje galaktikama.
No hoće li ti budući astronomi
vjerovati takvom drevnom znanju?
Ili će radije vjerovati
u crni, statični prazni svemir
koji pokazuju njihova suvremena zapažanja?
Nagađam da će se dogoditi to drugo.
Što znači da živimo
u iznimno privilegiranom vremenu,
kad su neke suštinske istine o kozmosu
još uvijek nadohvat
ljudskog istraživačkog duha.
Čini se da možda neće uvijek biti tako.
Jer današnji su astronomi,
usmjeravanjem snažnih teleskopa prema nebu,
zapazili nekolicinu vrlo informativnih fotona –
svojevrsni kozmički telegram
koji putuje milijarde godina.
Poruka koja odzvanja kroz vjekove jasna je.
Ponekad priroda čuva svoje tajne
čvrstim stiskom
fizičkog zakona.
Ponekad nas prava priroda stvarnosti doziva
odmah iza obzora.
Hvala vam puno.
(Pljesak)
Chris Anderson: Briane, hvala ti.
Raspon ideja o kojima si upravo govorio
vrtoglav je, uzbudljiv i nevjerojatan.
Gdje misliš da se
kozmologija sada nalazi
s povijesnog aspekta?
Jesmo li, prema tvojem mišljenju, usred nečega povijesno neobičnog?
B. G.: Teško je reći.
Kad pomislimo da astronomi u dalekoj budućnosti
možda neće imati dovoljno informacija da shvate neke stvari,
prirodno se zapitati, što ako smo mi već u tom položaju
i neka bitna, ključna svojstva svemira
već smo propustili shvatiti
zbog načina na koji se kozmologija razvija.
Iz te perspektive,
možda ćemo uvijek postavljati pitanja
na koja nikad nećemo moći u potpunosti odgovoriti.
S druge strane, danas shvaćamo
koliko je svemir star.
Možemo razumjeti kako shvatiti podatke
koje pruža mikrovalno pozadinsko zračenje
koje je nastalo prije 13,72 milijarde godina –
a današnjim izračunima možemo predvidjeti kako će izgledati
i sve se poklapa.
Zamislite to! To je stvarno nevjerojatno.
S jedne strane, nevjerojatno je dokle smo stigli,
no, tko zna na kakve prepreke možemo naići u budućnosti.
C. A.: Bit ćeš tu sljedećih nekoliko dana.
Možda se neki od ovih razgovora mogu nastaviti.
Hvala ti. Hvala ti, Briane. (B. G.: Bilo mi je zadovoljstvo.)
(Pljesak)
Pár hónappal ezelőtt
Nobel-díjat nyert fizikából
két csillagász csapat
egy olyan megfigyelésért,
amelyet az eddigi legnagyobb
asztronómiai felfedezésnek tartanak.
Ma, miután röviden összefoglalom az eredményeiket,
beszélek majd egy hevesen vitatott elméletről is,
mely keretbe helyezi felfedezésüket,
és ez nem más, minthogy
messze a Földtől,
a Tejúttól és távoli galaxisoktól
rájöhetünk, hogy a mi univerzumunk
nem az egyetlen univerzum,
hanem része
egy hatalmas univerzumkomplexumnak,
amit multiverzumnak hívunk.
A multiverzum elképzelés elég furcsa.
Hiszen legtöbbünk abban nőtt fel, hogy
az "univerzum" mindent jelent.
Nem véletlen mondom, hogy "legtöbbünk",
mert 4 éves lányom már születése óta hallott ezekről az elméletekről beszélni.
Tavaly történt, hogy egyszer, amikor a karomban tartottam,
és azt mondtam neki, "Sophia,
jobban szeretlek mint bármi mást az egész univerzumban."
Ő felém fordult, és megkérdezte: "Apu,
az univerzumban vagy a multiverzumban?"
(Nevetés)
De eltekintve az ilyen rendhagyó neveltetéstől,
nehéz elképzelni más,
tőlünk független világokat,
alapvetően különböző jellemzőkkel,
melyeket önmagukban is joggal hívhatunk univerzumnak.
S bár az ötlet maga
minden bizonyára megfoghatatlan,
szeretném meggyőzni Önöket,
hogy mégis komolyan kell vennünk,
mert elképzelhető, hogy igaz.
Három részben fogom elmesélni a multiverzum történetét.
Az első részben
a Nobel-díjat érdemelt eredményekről fogok beszélni,
és rámutatok egy különös rejtélyre,
amely ezekből az eredményekből adódik.
A második részben
megpróbálok választ adni erre a rejtélyre
egy teória alapján, amelyet húrelméletnek hívunk,
és itt lesz az, ahol a multiverzum elképzelés
összekapcsolódik ezzel a történettel.
Végezetül a harmadik részben
bemutatok egy kozmológiai elméletet,
az inflációs elméletet,
amellyel összekapcsoljuk a részleteket.
Az első rész 1929-ben kezdődik,
amikor Edwin Hubble, a híres csillagász
rájött, hogy a távoli galaxisok
menekülnek előlünk,
s ezzel igazolta, hogy az űr maga nyúlik,
tágul.
Ez forradalmi felfedezés volt.
Mindeddig úgy tartottuk, hogy a legnagyobb szinten
az univerzum statikus.
Mégis, volt egy dolog
amiről még mindenki meg volt győződve:
ez a tágulás lassul.
Mint ahogy a Föld gravitációs vonzása
lelassítja a feldobott alma emelkedését,
úgy a galaxisok egymásra gyakorolt
gravitációs hatása
is lelassítja
az űr tágulását.
Most tekerjünk előre az 1990-es évekbe,
amikor is a két csillagász csapat
akiket a bevezetőben említettem,
e feltételezéstől inspirálva
megpróbálta megmérni,
hogy milyen mértékben lassul a tágulás.
Mindezt számtalan
távoli galaxis
alapos átvizsgálásával tették,
és rögzítették,
hogy a tágulás sebessége idővel hogyan változik.
És itt a meglepetés:
arra jöttek rá, hogy a tágulás nem lassul,
hanem épp ellenkezőleg: gyorsul,
egyre gyorsabban és gyorsabban.
Ez olyan, mintha a feldobott alma
egyre gyorsabban és gyorsabban emelkedne.
Ha látnának egy így viselkedő almát,
akkor kíváncsiak lennének rá, hogy mi ennek az oka.
Mi hajtja felfele?
Hasonlóképpen, a csillagászok eredményei
nyilvánvalóan méltóak a Nobel-díjra,
de felvetnek egy hasonló kérdést.
Milyen erők kényszerítik a galaxisokat
egyre növekvő sebességgel
eltávolodni egymástól?
Nos a legígéretesebb válasz
Einstein egyik régi elméletéből adódik.
Ugye megszoktuk, hogy a gravitáció
egy erőhatás, amely egyetlen dolgot csinál:
egymáshoz húzza a testeket.
De Einstein gravitációs elmélete szerint,
az általános relativitáselmélete szerint,
ez az erő szét is tolja egymástól a dolgokat.
Hogyan? Einstein matematikája szerint,
ha a tér láthatatlan energiával
egységesen van kitöltve,
mint egy egységes, láthatatlan köd,
akkor az ebben a ködben keletkező gravitáció
taszító erejű lesz,
taszító gravitáció, és ez épp kapóra jön nekünk ahhoz,
hogy megmagyarázzuk ezeket a megfigyeléseket.
Mert a térben a láthatatlan energia
taszító hatása
-- sötét energiának hívjuk, de itt
füstszínnel ábrázoltam, hogy láthassák --,
tehát a taszító gravitáció
a galaxisokat egymás ellenében nyomná,
ami a tágulás felgyorsulásához vezet,
nem a lassuláshoz.
Ez a magyarázat
hatalmas előrelépést jelent.
De ígértem Önöknek egy rejtélyt is
még itt az első részben.
Íme.
Nézzék, mit találtak a csillagászok,
amikor kiszámították, hogy mennyi
sötét energiát kellene az űrbe tölteni
hogy elérjük ezt a
kozmikus felgyorsulást!
Ez a szám kicsi.
A megfelelő mértékegységben kifejezve
különösen kicsi.
És a rejtély ez: megfejteni ezt a különös számot.
Ezt a számot
a fizika törvényeiből kéne kihozni,
de egyelőre még senki nem talált módszert erre.
Felmerül a kérdés,
miért is kéne érdekeljen ez minket?
Lehet, hogy megmagyarázni ezt a számot
csupán technikai kérdés,
amely érdekes ugyan a szakértők számára
de nem releváns másoknak.
Nos az igaz, hogy ez egy technikai részlet,
de vannak részletek, amiken sok múlik.
Némely részlet ablakot nyit
a valóság felfedezetlen területeire,
és ez a különös szám lehet, hogy épp erre szolgál,
s az egyetlen eddig eredménnyel járó megközelítés
a párhuzamos világegyetemek lehetőségén alapul --
egy ötlet, amely a húrelméletből adódik,
s ezzel el is érkeztem a második részhez: a húrelmélethez.
Tegyük félre egy kicsit
a sötét energia rejtélyét.
Most a húrelmélethez kapcsolódó
három fontos dologgal szeretném folytatni.
Először is, mi ez?
Nos ez egy megközelítése az Einstein által
megálmodott egységes fizikai elméletnek,
egy mindent felölelő keretrendszernek
amely leírna minden
erőhatást a vliágegyetemben.
A húrelmélet kiindulási alapja
elég egyszerű.
Azt mondja ki, hogy amint egyre részletesebben
vizsgálunk bármilyen anyagot,
először molekulákat találunk,
aztán atomokat, majd szubatomi részecskéket.
De az elmélet szerint ha kisebb, sokkal kisebb
részecskéket tudnánk vizsgálni, mint amire a jelenlegi technológia
lehetőséget ad, találnánk valami mást is ezekben a részecskékben:
apró, pici, vibráló energiarostokat,
miniatűr rezgő szálakat.
És a hegedű húrjaihoz hasonlóan
ezek is különböző frekvencián rezegnek,
és különböző zenei hangokat adnak ki.
Ezek az apró húr alapelemek,
ahogyan különböző mintára mozognak,
különböző részecskéket állítanak elő.
Így az elektronok, kvarkok, neutrinók, fotonok,
és minden más részecske
egy közös keretbe illeszthető,
mert mind rezgő szálacskákból épül fel.
Ez egy lenyűgőző kép,
egyfajta kozmikus szimfónia,
melyben a minket körülvevő
mindenség gazdagsága
ezen apró, pici húrok
muzsikájából áll össze.
Ám ennek az elegáns
egységesítésnek ára van:
évekig tartó kutatások kimutatták,
hogy a húrelmélet mögötti matematika nem igazán működik.
Belső ellentmondásokkal van tele,
hacsak nem számolunk
valami teljesen ismeretlen dologgal:
további térdimenziókkal.
Mindannyian ismerjük ugyebár a szokásos
három dimenziót. Magasságként, szélességként,
és mélységként szoktuk definiálni.
De a húrelmélet szerint fantasztikusan kicsi méreteknél
további dimenziók vannak,
olyan kicsire összegyűrve,
hogy nem is tudjuk érzékelni őket.
S bár ezek rejtett dimenziók, mégis
hatással lennének a látható dolgokra,
mert az új dimenziók alakja
meghatározza, hogyan rezeghetnek a szálak.
A húrelméletben
a rezgés határoz meg mindent.
Részecskék tömege, erők intenzitása,
és ami a legfontosabb, a sötét energia mennyisége
is azon múlna, hogy milyen alakúak
a plusz dimenziók.
Tehát ha ismernénk az új dimenziók alakját,
ki tudnánk számolni ezeket a jellemzőket,
ki tudnánk számolni a sötét energia mennyiségét.
A buktató az,
hogy nem tudjuk,
milyen alakúak ezek a dimenziók.
Mindössze egy listánk van
a matematika által megengedett
lehetséges alakzatokról.
Amikor ez az elképzelés először felmerült,
mindössze nagyjából öt olyan alakzat volt, amely
szóba jöhetett, így járható útnak tűnt az,
hogy egyenként elemezzük mindet,
és megvizsgáljuk, hogy rendelkezik-e bármelyik is
a várt fizikai jellemzőkkel.
De idővel a lista bővült,
és a kutatók további alakzatjelölteket találtak.
A szám ötről több százra, több ezerre növekedett:
igen nagy, de még mindig kezelhető,
elemezhető állomány, végtére is
a végzősőknek is kell valamivel foglalkozniuk.
De máig a lista még tovább gyarapodott,
millió, billió elemre.
Az esélyes alakzatok száma
10 az 500-ik hatványon méretűre robbant.
Mit tegyünk hát?
Voltak, akik feladták, mondván, hogy
a további dimenziók túl sokféle alakzatot vehetnek fel,
mindegyik alakból más fizikai jellemzők adódnának,
s így a húrelmélet sosem adna
kézzelfogható, tesztelhető eredményeket.
Mások azonban a multiverzum lehetőségének felvetésével
feje tetejére állították az egész problémakört.
Erről van szó: lehet, hogy ezek
az alazatok egymással teljesen egyenértékűek.
Mindegyik pont olyan valós,
mint a másik,
s a különböző univerzumokban
a további dimenzióknak más-más alakja van.
Ez a radikális elképzelés
alapvető hatással van a rejtélyünkre:
a Nobel-díjat érdemelt eredmények által felfedett sötét energia mennyiségre.
Értik, ha
más univerzumok is vannak
és mindegyikben más
a további dimenzió alakja,
akkor az univerzum fizikai tulajdonságai is mások lesznek,
s különösen a sötét energia
mennyisége lesz
mindegyik univerzumban más és más.
Ami annyi jelent, hogy az itt megmért
sötét energiamennyiség kérdése
teljesen más problémává alakulna át.
Ebben az értelmezésben a fizika törvényei alapján
nem lehet egy számot hozzárendelni a sötét energiához,
mert nemcsak egyetlenegy szám van,
hanem rengeteg.
Ez azt jelenti,
hogy rossz kérdést tettünk fel.
Inkább arra a kérdésre kellene keresni a választ,
hogy mi, emberek, miért pont egy olyan világegyetemben vagyunk,
amelyben épp annyi a sötét energia, amennyi,
és nem bármelyik másikban
a további számtalan lehetőség közül?
És ezzel a kérdéssel már tudunk előrelépni.
Mert azokban az univerzumokban,
melyekben sokkal több a sötét energia, mint a mienkben,
az anyag nem tud galaxisokká formálódni,
mert a sötét energiából adódó taszítás olyan erős,
hogy szétnyomja az anyagcsoportosulásokat,
és így nem alakulnak ki galaxisok.
Illetve azok az univerzumok, ahol sokkal kevesebb a sötét energia,
olyan gyorsan omlanak össze,
hogy ott szintén nem keletkeznek galaxisok.
Galaxis nélkül pedig nincsenek csillagok,
nincsenek bolygók, és nincs esély
az általunk ismert élet
kialakulására ezekben a világegyetemekben.
Tehát itt vagyunk ebben az univerzumban,
adott mennyiségű sötét energiával,
egyszerűen azért, mert a mi világegyetemünk
alkalmas környezet az általunk ismert élet számára.
És ennyi.
Rejtély megoldva,
rábukkantunk a multiverzumra.
Vannak, akik nem találják kielégítőnek ezt a magyarázatot.
Megszoktuk, hogy a fizika konkrét válaszokat ad
a megfigyelt jelenségekre.
De pont ez a lényeg,
hogy ha a vizsgált jelenség
széles skálán és a változatosabb valóságokban
vehet és vesz fel
különböző értékeket,
akkor egyetlen magyarázatot keresni
egyetlen konkrét értékre
helytelen megközelítés.
Egy korai példa erre
a nagy csillagász, Johannes Kepler,
aki megszállottan próbált megfejteni
egy másik számot: azt, hogy a Nap
miért pont 150 millió km-re van a Földtől.
Évtizedekig próbálta igazolni ezt a számot,
de sosem sikerült neki, mostmár tudjuk miért.
Kepler a rossz kérdést
tette fel.
Ma már tudjuk, hogy rengeteg bolygó létezik
különböző távolságra a napjaik körül.
Azt remélni, hogy a fizika törvényei
egy konkrét számot, 150 millió km-t megmagyaráznak,
nos, ez tévedés.
Inkább tegyük fel azt a kérdést,
hogy mi, emberek, miért egy olyan bolygón élünk,
amely épp ilyen távolságra van a napjától,
és nem egy lehetséges másikon?
És ez ismét egy olyan kérdés, amelyet meg tudunk válaszolni.
Azok a bolygók, amelyek sokkal közelebb vannak
a napjukhoz, olyan melegek,
hogy az általunk ismert élet nem alakulhat ki rajtuk.
És amelyek sokkal messzebb vannak,
azok annyira hidegek, hogy ismét csak
nem alkalmasak az életre.
Egész egyszerűen azért vagyunk
egy épp a napjától ilyen távolságban levő bolygón,
mert itt biztosítottak
az élet alapvető feltételei.
Ha bolygókról és az elhelyezkedésükről van szó,
akkor nyilvánvalóen ez a helyes gondolatmenet.
Hasonlóképpen, ha univerzumokról
és sötét energiáról beszélünk,
akkor is ez lehet a helyes gondolkodás.
Egy fontos különbséggel, természetesen,
mégpedig azzal, hogy tudunk más bolygók létezéséről,
de más világegyetemek létezése
egyelőre csak spekuláció.
Tehát összefoglalva,
keresünk egy mechanizmust,
ami más univerzumokat hozhat létre.
És ezzel el is jutottunk a harmadik részhez.
Mert az ősrobbanást kutató kozmológusok
találtak ilyen mechanizmust.
Ha az ősrobbanásra gondolunk,
gyakran egy kozmikus detonáció
képe lebeg a szemünk előtt,
amely létrehozta a világegyetemet
és elindította az űr tágulását.
De van itt egy kis talány.
Az ősrobbanás elméletből hiányzik egy kulcsfontosságú elem:
maga a robbanás.
Leírja ugyan, hogy hogyan fejlődött az univerzum az ősrobbanás után,
de nem nyújt betekintést abba,
hogy mitől is alakult ki maga a robbanás.
Ezt a hiányt végül pótolta
az ősrobbanás elmélet továbbfejlesztett változata.
Az inflációs kozmológia
beazonosít egy üzemanyagot,
mely természetes módon generálná
az űr kifelé tágulását.
Az üzemanyag a kvantummezőre alapul,
de számunkra az a részlet a legfontosabb,
hogy ez az anyag annyira hatékony,
hogy gyakorlatilag lehetetlen
mindet elhasználni,
ami annyit jelent, hogy az inflációs elmélet szerint
az univerzumunkat kialakító ősrobbanás
valószínűleg nem egy egyszeri esemény.
Ez a hajtóanyag nemcsak a mi ősrobbanásunkat hozta létre,
hanem számtalan másik ősrobbanást is,
mindegyikkel új, külön univerzumot létrehozva,
s így a mi világegyetemünk csupán egyetlen buborék
egy hatalmas kozmikus habfürdőben.
És ha mindezt összeolvasztjuk a húrelmélettel,
a következő képet kapjuk.
Mindegyik univerzumnak további dimenziói vannak,
ezek az új dimenziók változatos alakzatban fordulnak elő,
és a különböző alakzatok más-más fizikai jellemzőket eredményeznek.
Egész egyszerűen azért találjuk magunkat pont ebben az univerzumban,
mert ez az egyetlen olyan világegyetem, ahol
a fizikai tulajdonságok, mint pl. a sötét energia mennyisége,
megfelelnek az általunk ismert élet számára.
A legújabb megfigyelések és teóriák
alapján ennek a lenyűgöző,
de sok port felkavaró elméletnek
alapos figyelmet kell szentelni.
Egy alapvető kérdés marad hátra, természetesen,
mégpedig az, hogy be tudjuk-e bizonyítani valaha,
hogy léteznek más univerzumok?
Had mutassak be egy lehetséges verziót,
ahogyan ez egy nap megtörténhet!
Az inflációs elméletet
már most sok megfigyelés támasztja alá.
Ezen teória szerint az ősrobbanás
olyan intenzív volt,
hogy amint az űr rohamos sebességgel tágult,
apró kvantumrezgések a mikrovilágból
a makrovilágba emelkedtek át,
hol melegebb, hol hidegebb mintázatú
sajátos ujjlenyomatot hagyva
a térben,
amelyet a legfejlettebb teleszkópok már megfigyeltek.
Továbbá, ha vannak más világegyetemek,
az elmélet szerint ezek időről időre
összeütköznek egymással.
Ha a mi univerzumunk egy másikkal
karambolozna, az ütközés
további, finom hőmérséklet-változásokat
eredményezne az űrben,
melyet egy nap
képesek volnánk érzékelni.
Bármennyire távolinak tűnhet ez a kép,
egyszer majd megifgyelések
támaszthatják alá,
bebizonyítva ezzel más univerzumok létezését.
Hadd zárjam azzal, hogy
mindezek az elképzelések
hatalmas horderejűek
a távoli jövőre nézve!
Távoli galaxisokból
hozzánk eljutó csillagfények
alapos tanulmányozásával
rájöttünk arra, hogy a világegyetem nem statikus,
az űr tágul,
ez a tágulás folyamatosan gyorsul,
és hogy létezhetnek a mienken kívül
más univerzumok is.
S mivel a tágulás gyorsul,
a nagyon távoli jövőben
ezek a galaxisok annyira gyorsan és annyira messze
fognak kerülni tűlünk, hogy nem fogjuk látni őket,
mégpedig nem technológiai korlátok,
hanem a fizika törvényei miatt.
Az általuk kibocsátott fény még a leggyorsabb sebesség,
a fénysebesség mellett sem
lesz képes áthidalni
az egyre jobban tátongó szakadékot közöttünk.
A távoli jövő csillagászai
semmit nem fognak látni, ha az űrbe tekintenek,
csupán egy végtelen, statikus,
tintafekete állóképet.
Arra a következtetésre fognak jutni,
hogy az univerzum statikus és változatlan,
mindössze egyetlen központi oázissal
amelyen ők élnek:
s ez egy olyan kép a kozmoszról,
melyről mi már biztosan tudjuk, hogy téves.
Az is lehet, hogy a jövő csillagászai előtt
ott lesznek letűnt idők dokumentumai,
mondjuk a mieink,
melyek bizonyítékkal szolgálnak egy galaxisokkal teli
táguló kozmoszra.
De vajon távoli utódaink hinnének-e
a számukra ókorinak tűnő tudásnak?
Vagy jobban hinnének
a fekete, statikus univerzumban
melyet a saját, legmodernebb megfigyeléseikkel tudnak igazolni?
Gyanítom, hogy az utóbbi.
Ez azt jelenti, hogy egy
különösen kiváltságos korban élünk,
amikor még a kozmosz legmélyebb igazságai
még elérhetők
a kutató emberi szellem számára.
Úgy néz ki, hogy nem lesz ez mindig így.
Korunk csillagászai
hatalmas teleszkópjaikat az égre fordították,
és megörökítettek egy maroknyi, igencsak informatív fotont:
egy évmilliárdok óta közvetített
kozmikus telegramot,
és a korokon át visszhangzó üzenet kristálytiszta.
A természet néha
a fizikai törvények vasmarkával
őrizi titkait.
Máskor a valóság igazi mivolta
itt van egy karnyújtásnyira.
Köszönöm szépen.
(Taps)
Chris Anderson: Brian, köszönjük.
Hihetetlen, szédítően izgalmas
elméletekről esett szó.
Mi a véleményed arról,
kicsit talán történelmi szempontból,
ahol most a kozmológia tart?
Vajon valami történelmileg igen jelentős kor közepén állunk?
BG: Ezt nehéz megmondani.
Amikor belegondolunk, hogy a távoli jövő csillagászainak
esetleg nem fog a rendelkezésére állni elegendő információ,
természetesen felmerül a kérdés, hogy nem vagyunk-e mi is már ebben a helyzetben,
s az univerzum bizonyos mély, kritikus jellemzői
nem változtak-e meg annyira a kozmológia fejlődése során,
hogy ne tudjuk őket megérteni.
Ebből a szemszögből nézve
lehet, hogy mindig lesznek kérdéseink,
és sosem fogjuk tudni kimerítően megválaszolni őket.
Viszont most már tudjuk,
milyen idős a világegyetem.
Már tudjuk, hogyan kell értelmezni
a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás által
13,72 milliárd éve leírt adatokat,
és ki tudjuk számítani, meg tudjuk jósolni, hogyan fog kinézni --
és stimmel!
Agyam eldobom, ez egyszerűen fantasztikus!
Egyrészt hihetetlen, hogy hova eljutottunk,
másrészt ki tudja, milyen akadályokba fogunk még ütközni a jövőben.
CA: Még pár napig itt leszel.
Esetleg folytatódhatnak ezek az eszmecserék.
Köszönjük. Köszönöm, Brian. (BG: Én köszönöm.)
(Taps)
Alcuni mesi fa
il Premio Nobel per la Fisica
è stato assegnato a due squadre di astronomi
per una scoperta considerata
una delle più importanti
osservazioni astronomiche di sempre.
Oggi, dopo avervi descritto in breve di cosa si tratta,
vi parlerò di una teoria fortemente controversa
intesa a spiegare la loro scoperta,
vale a dire la possibilità
che ben oltre la Terra,
la Via Lattea e altre distanti galassie,
sia possibile scoprire che il nostro universo
non è il solo universo,
ma sia invece parte
di un vasto complesso di universi
che noi chiamiamo il multiverso.
Il concetto di un multiverso è un'idea inconsueta.
Molti di noi sono cresciuti con la convinzione
che il termine "universo" significhi ogni cosa.
E dico molti di noi con cognizione di causa,
considerando che mia figlia di 4 anni mi ha sentito parlare di queste idee fin dalla nascita.
L'anno scorso, abbracciandola,
le ho detto: "Sophia,
ti amo più di ogni cosa nell'universo".
Lei si è voltata e mi ha detto: "Papà,
universo o multiverso?"
(Risate)
Ma, lasciando da parte un'educazione tanto anomala,
è strano immaginare
altri mondi separati dal nostro,
la maggior parte con caratteristiche molto diverse,
che si possano con ragione definire universi in se stessi.
E tuttavia,
per quanto il concetto sia pura speculazione,
io intendo convincervi
che ci sono ragioni per prenderlo in seria considerazione,
in quanto potrebbe essere corretto.
Vi racconterò la storia del multiverso in tre parti.
Nella prima
vi descriverò i risultati ottenuti dai Premi Nobel
e vi illustrerò un mistero profondo
rivelato da quei risultati.
Nella seconda parte
vi rivelerò la soluzione di quel mistero.
Si basa su un approccio detto "teoria delle stringhe",
ed è da qui che l'idea del multiverso
entrerà a far parte della storia.
Infine, nella terza parte,
vi descriverò una teoria cosmologica
detta inflazione cosmica,
la quale collegherà i vari capitoli di questa storia.
La prima parte ebbe inizio nel 1929
quando il grande astronomo Edwin Hubble
si rese conto che le galassie
si stavano tutte allontanando da noi,
e stabilì che lo spazio stesso si sta dilatando,
si sta espandendo.
Si trattava di un'idea rivoluzionaria.
Il sapere prevalente affermava che sulla più vasta scala
l'universo era statico.
Ma anche così
c'era un elemento di cui tutti erano certi:
che l'espansione doveva essere in fase di rallentamento;
che, come l'attrazione gravitazionale della Terra
rallenta l'ascesa di una mela lanciata verso l'alto,
l'attrazione gravitazionale
esercitata da ogni galassia sulle altre
doveva rallentare
l'espansione dello spazio.
Arriviamo ora agli anni '90,
quando quei due gruppi di astronomi
che ho menzionato all'inizio
vennero ispirati da questa logica
per misurare il ritmo
con cui tale espansione sta rallentando.
Lo fecero attraverso
le osservazioni minuziose
di numerose distanti galassie,
che permisero loro di registrare
quanto il ritmo dell'espansione fosse mutato nel tempo.
Ed ecco la sorpresa:
scoprirono che l'espansione non sta rallentando.
Trovarono, al contrario, che sta accelerando,
acquistando sempre maggior velocità.
Sarebbe come lanciare in aria una mela
che sale a una velocità sempre maggiore.
Ora, se vedeste una mela comportarsi così,
vorreste conoscerne le ragioni.
Cosa la sta spingendo?
Allo stesso modo, i risultati degli astronomi
meritano senza dubbio il Premio Nobel,
ma hanno sollevato una questione analoga.
Quale forza fa sì che tutte le galassie
fuggano l'una dall'altra
a una velocità in continuo aumento?
La risposta più promettente
ci arriva da una vecchia idea di Einstein.
Tutti noi siamo abituati a concepire la gravità
come una forza che fa una cosa:
attira gli oggetti.
Ma nella teoria einsteiniana della gravità,
la sua teoria generale della relatività,
la forza di gravità può anche respingere gli oggetti.
Come? Secondo la matematica di Einstein,
se lo spazio è riempito uniformemente
da un'energia invisibile,
una sorta di foschia uniforme e invisibile,
allora la gravità generata da quella foschia
sarebbe respingente,
una gravità respingente,
che è ciò che ci serve per spiegare quelle osservazioni.
Perché la gravità respingente
di un'energia invisibile nello spazio
- ora la chiamiamo energia oscura,
ma io l'ho resa in un vapore bianco per rendervela visibile -
la sua gravità respingente
farebbe in modo che ogni galassia spingesse contro le altre
aumentando la velocità dell'espansione,
e non rallentandola.
Questa spiegazione
rappresenta quel grande passo avanti.
Ma io vi ho promesso un mistero
qui nella prima parte.
Eccolo.
Quando gli astronomi calcolarono
la quantità di questa energia oscura
diffusa nello spazio
per rendere conto dell'accelerazione cosmica,
guardate cosa trovarono.
Questa cifra è minuscola.
Espressa nell'unità rilevante,
è incredibilmente minuscola.
Il mistero sta nello spiegare questa cifra particolare.
Noi vogliamo che questa cifra
emerga dalle leggi della fisica,
ma finora nessuno ha trovato il modo per riuscirci.
Ora, potreste chiedervi,
perché dovrebbe interessarci?
Forse spiegare questa cifra
è solo una questione tecnica,
un dettaglio tecnico per gli esperti,
ma di nessuna importanza per gli altri.
Certamente si tratta di un dettaglio tecnico,
ma alcuni dettagli sono fondamentali.
Alcuni dettagli aprono
degli spiragli su realtà inesplorate
e questa cifra tanto particolare potrebbe fare proprio quello,
poiché l'unico approccio utilizzato finora per dare una spiegazione
invoca la possibilità di altri universi,
un'idea che emerge naturalmente dalle teoria delle stringhe
e che mi porta alla seconda parte: la teoria delle stringhe.
Per ora quindi tenete in mente
il mistero dell'energia oscura
mentre io proseguo parlandovi
di 3 elementi chiave per la teoria delle stringhe.
Prima di tutto, di cosa si tratta?
E' un approccio per realizzare il sogno di Einstein
di una teoria della fisica unificata,
di una struttura unica omnicomprensiva
in grado di descrivere
tutte le forze che operano nell'universo.
Il concetto di fondo della teoria delle stringhe
è piuttosto lineare.
Dice che se si analizza dettagliatamente
un qualsiasi frammento di materia,
inizialmente si troveranno le molecole,
quindi gli atomi, e le particelle subatomiche.
Ma la teoria dice che se fosse possibile scandagliare più a fondo,
indagando parti più piccole di quelle che la tecnologia esistente può rilevare,
si troverebbe qualcos'altro dentro queste particelle,
un piccolo filamento vibrante di energia,
una minuscola stringa vibrante.
E proprio come le corde di un violino,
queste stringhe vibrano secondo ritmi diversi,
producendo note musicali differenti.
Queste minuscole, fondamentali, stringhe,
vibrando secondo andamenti differenti
producono diversi tipi di particelle;
quindi elettroni, quark, neutrini, fotoni
e tutte le altre particelle
si troverebbero riunite in una struttura unica,
essendo tutte generate dalla vibrazione delle stringhe.
E' un quadro avvincente,
una sorta di sinfonia cosmica
in cui tuttta la ricchezza
che osserviamo nel mondo che ci circonda
emerge dalla musica
composta da queste minuscole stringhe.
Ma questa elegante unità
ha un costo,
perché anni di ricerca hanno mostrato
che la matematica della teoria delle stringhe non funziona.
Esistono incongruenze interne,
a meno di accettare
qualcosa di assolutamente inusitato:
ulteriori dimensioni spaziali.
Tutti noi conosciamo le tre dimensioni dello spazio.
Possiamo pensarle
come altezza, larghezza e profondità.
Ma la teoria delle stringhe dice che, su scala incredibilmente piccola,
esistono ulteriori dimensioni
ripiegate in dimensioni talmente ridotte
che noi non le abbiamo finora rilevate.
Ma sebbene queste dimensioni siano nascoste,
esse avrebbero un impatto sulle cose che riusciamo a osservare
perché la forma di queste dimensioni extra
determina la modalità di vibrazione delle stringhe.
Nella teoria delle stringhe,
la vibrazione determina ogni cosa.
Quindi, le masse delle particelle, la potenza delle forze
e, soprattutto, la quantità di energia oscura
sarebbero determinate
dalla forma di queste ulteriori dimensioni.
Pertanto, se noi conoscessimo la forma di queste dimensioni,
dovremmo essere in grado di calcolare questi aspetti,
calcolare la quantità di energia oscura.
La difficoltà
sta nel fatto che non conosciamo
la forma di queste dimensioni extra.
Tutto ciò che abbiamo
è una lista di forme potenziali
proposte dalla matematica.
Quando queste idee cominciarono a prendere forma
esistevano solo cinque potenziali forme differenti,
quindi potete immaginare
analizzarle una per una,
per determinare se ne risultassero
le caratteristiche fisiche che osserviamo.
Ma col tempo la lista crebbe,
poiché i ricercatori scoprirono altre forme possibili.
Da 5, il numero raggiunse le centinaia e poi le migliaia.
Un'ampia collezione, seppur ancora gestibile, da analizzare,
visto che, dopo tutto,
i dottorandi hanno bisogno di qualcosa da fare.
Ma la lista continuò ad allungarsi,
fino ai milioni, ai miliardi, fino a oggi.
La lista di forme potenziali
ha raggiunto la cifra di 10 elevato alla 500.
E allora, che fare?
Alcuni ricercatori han gettato la spugna,
concludendo che le potenziali forme per le dimensioni extra erano talmente numerose,
e che ognuna di esse generava aspetti fisici diversi,
che la teoria delle stringhe non avrebbe mai
generato predizioni definitive e analizzabili.
Ma altri videro la questione sotto un'altra luce
proponendo la possibilità di un multiverso.
Ecco l'idea:
forse ognuna di queste forme è sullo stesso livello delle altre.
Ognuna è tanto reale quanto le altre,
nel senso
che esistono molti universi,
ognuno con una forma differente, dovuta alle dimensioni extra.
E questa proposta radicale
ha un profondo impatto su questo mistero:
la quantità di energia oscura rivelata dai risultati dei vincitori del Premio Nobel.
Capite che,
se esistono altri universi,
e se quegli universi,
se ognuno di essi ha una forma diversa a causa delle dimensioni extra,
allora le caratteristiche fisiche di ogni universo saranno differenti,
e in particolare
la quantità di energia oscura in ogni universo
sarà differente.
Ciò significa che il mistero
legato alla spiegazione della quantità di energia oscura
che abbiamo misurato assumerebbe un aspetto del tutto diverso.
In questo contesto
le leggi della fisica non possono giustificare una sola cifra per l'energia oscura
perché non esiste solo una cifra,
ma ce ne sono molte.
E questo significa
che ci siamo posti la domanda sbagliata.
La domanda corretta da porsi è questa:
perché noi, esseri umani, ci troviamo in un universo
che ha la particolare quantità di energia oscura che abbiamo misurato,
invece di una di tutte le altre possibilità
che si trovano là fuori?
E' questa la domanda che ci permetterà di fare dei passi avanti.
Perché in quegli universi
che hanno maggiori quantità di energia oscura rispetto a noi,
ogni volta che la materia prova ad aggregarsi in galassie,
la spinta respingente dell'energia oscura è tanto forte
da separare ciò che si aggrega,
e impedire la formazione di galassie.
E quegli universi che hanno molto meno energia oscura
collassano su se stessi tanto rapidamente
che, di nuovo, le galassie non si formano.
E senza le galassie non ci sono stelle, né pianeti,
nessuna possibilità
che la nostra forma di vita
esista in quegli universi.
Quindi noi ci troviamo in un universo
che possiede la specifica quantità di energia oscura che abbiamo misurato,
semplicemente perché il nostro universo offre le condizioni
che possono ospitare la nostra forma di vita.
Fine del discorso,
mistero risolto,
multiverso trovato.
Ora, alcuni non ritengono soddisfacente questa spiegazione.
Noi siamo abituati a una fisica
che ci offre spiegazioni definitive per gli aspetti che osserviamo.
Ma il punto è che
se l'aspetto che state osservando
può assumere, ed è ciò che fa,
un'ampia gamma di valori differenti,
sull'intero, vasto territorio della realtà,
allora pensare a una giustificazione
per un particolare valore
è semplicemente fuorviante.
Uno dei primi esempi
ci giunge dal grande astronomo Giovanni Keplero,
ossessionato dalla comprensione
di un'altra cifra:
perché il Sole si trova a 93 milioni di miglia di distanza dalla Terra?
Per decenni egli si impegnò nel tentativo di giustificare tale cifra
ma non ebbe successo, e noi sappiamo il perché.
Keplero si stava ponendo
la domanda sbagliata.
Ora noi sappiamo che ci sono molti pianeti,
a un'ampia gamma di distanze dalla propria stella primaria.
Quindi, sperare che le leggi della fisica
giustifichino una cifra particolare, 93 milioni di miglia,
semplicemente è un ostinarsi nell'errore.
Al contrario, la domanda corretta da porsi è:
perché noi, esseri umani, ci troviamo su un pianeta
a questa particolare distanza,
invece che a una delle altre distanze possibili?
Questa è una domanda alla quale possiamo rispondere.
Quei pianeti che sono molto più vicini a una stella come il Sole
sarebbero talmente caldi
che la nostra forma di vita non esisterebbe.
E quei pianeti che sono molto più distanti dalla propria stella,
sono talmente freddi
che, di nuovo, la nostra forma di vita non attecchirebbe.
Quindi noi ci troviamo
su un pianeta a questa particolare distanza
semplicemente perché si presta alle condizioni
vitali per la nostra esistenza.
Quando si tratta dei pianeti e delle loro distanze,
questo è certamente il ragionamento corretto.
Il punto è questo:
quando si tratta di universi e dell'energia oscura che contengono,
potrebbe essere il ragionamento corretto.
Una differenza chiave, indubbiamente,
è che noi sappiamo che esistono altri pianeti,
ma finora io ho solo speculato sulla possibilità
che potrebbero esserci altri universi.
Quindi, per tirare le fila,
ci serve un meccanismo
che possa effettivamente generare altri universi.
E questo mi porta alla mia parte finale, la terza.
Poiché un meccanismo simile è stato scoperto
dai cosmologi che cercano di capire il Big Bang.
Quando parliamo di Big Bang
spesso abbiamo quest'immagine
di una sorta di esplosione cosmica
che ha creato il nostro universo
dando il via all'espansione dello spazio.
Ma c'è un piccolo segreto.
Il Big Bang non considera una cosa molto importante,
il Bang.
Ci dice come l'universo si sia evoluto dopo il Bang,
ma non ci offre informazioni
su cosa avrebbe scatenato il Bang vero e proprio.
A tale omissione si ovviò, infine,
attraverso una versione avanzata della teoria del Big Bang.
E' detta inflazione cosmica,
ed identificò un particolare tipo di combustibile
che avrebbe generato in modo naturale
un'espansione dello spazio.
Il combustibile si fonda su ciò che viene chiamato campo quantico,
ma il solo dettaglio che interessa a noi
è che quel combustibile risulta talmente efficace
che è virtualmente impossibile
esaurirlo,
e ciò significa, nella teoria dell'inflazione cosmica,
che il fatto che il Big Bang abbia originato il nostro universo
probabilmente non è un evento irripetibile.
Al contrario, quel combustibile non solo ha generato il Big Bang
ma avrebbe anche generato altri innumerevoli Big Bang,
ognuno dei quali avrebbe generato il proprio universo distinto,
e il nostro universo non sarebbe altro che una bolla
all'interno dell'enorme schiuma cosmica dell'universo.
Quando consideriamo questa teoria delle stringhe,
ecco il quadro a cui giungiamo.
Ognuno di questi universi ha dimensioni extra,
che assumono una vasta gamma di forme differenti,
le quali determinano differenti caratteristiche fisiche.
Noi ci troviamo in un universo piuttosto che in un altro
semplicemente perché è solo nel nostro universo
che le caratteristiche fisiche, quali la quantità di energia oscura,
sono quelle adatte a far prosperare la nostra forma di vita.
Questa è l'affascinante ma fortemente controversa immagine
di un cosmo più esteso,
che le osservazioni e una teoria d'avanguardia
ora ci hanno portato a prendere seriamente in considerazione.
La domanda fondamentale che rimane è, ovviamente,
potremo mai confermare
l'esistenza di altri universi?
Lasciate che vi descriva
uno dei modi in cui potrebbe un giorno accadere.
La teoria dell'inflazione cosmica
è già fortemente sostenuta da valide osservazioni.
Perché la teoria predice
che il Big Bang sarebbe stato tanto intenso che,
mentre lo spazio si espandeva rapidamente,
minuscoli tremiti di quanti provenienti dal micromondo
si sarebbero estesi al macromondo,
lasciando un'impronta particolare,
uno schema di zone leggermente più calde e più fredde,
nello spazio
che si sono potute osservare attraverso potenti telescopi.
Andando oltre, se esistono altri universi
la teoria predice che in certi momenti
quegli universi possono collidere.
Se il nostro universo venisse colpito,
quella collisione
genererebbe un ulteriore sottile schema
di variazioni di temperatura nello spazio
che un giorno potremmo
essere in grado di individuare.
Per quanto esotica sia questa visione,
un giorni potrebbe venire convalidata
dalle osservazioni,
stabilendo l'esistenza di altri universi.
Concluderò
con un'implicazione impressionante
di tutte queste idee
per un futuro molto lontano.
Noi abbiamo imparato
che il nostro universo non è statico,
che lo spazio si espande,
che la sua velocità di espansione aumenta
e che potrebbero esserci altri universi,
il tutto esaminando attentamente
deboli punti di luce stellare
che giunge fino a noi da galassie lontane.
Ma poiché l'espansione sta accelerando,
in un futuro lontano
quelle galassie diverranno tanto distanti, e tanto velocemente,
che noi non saremo in grado di vederle,
e non a causa dei limiti della tecnologia,
ma a causa delle leggi fisiche.
La luce emessa da quelle galassie,
anche viaggiando alla massima velocità, la velocità della luce,
non potrà superare
il divario in costante aumento che le allontana da noi.
Quindi, gli astronomi che nel futuro
guarderanno nello spazio profondo
non vedranno altro che un'infinita distesa
di quiete statica, nera come l'inchiostro.
E concluderanno
che l'universo è statico e immutabile
e popolato da un'unica oasi centrale di materia
che loro stessi abitano,
un'immagine del cosmo
che noi sappiamo con certezza essere errata.
Forse quei futuri astronomi avranno a disposizione dei rapporti,
tramandati da un'epoca precedente.
come la nostra,
che attestano l'espansione di un cosmo
brulicante di galassie.
Ma quei futuri astronomi
daranno ascolto a tali antiche conoscenze?
O crederanno
in un universo nero, statico e vuoto
rivelato dalle proprie osservazioni all'avanguardia?
Io sospetto la seconda.
Il che significa che noi viviamo
in un'era altamente privilegiata
in cui alcune profonde verità sul cosmo
sono ancora accessibili
allo spirito umano di esplorazione.
A quanto pare non sarà sempre così.
Perché gli astronomi di oggi,
rivolgendo i propri potenti telescopi al cielo,
hanno catturato una serie di fotoni incredibilmente informativi,
una sorta di telegramma cosmico,
miliardi di anni in transito.
Il messaggio che risuona tra le varie ere è chiaro.
A volte la natura protegge i propri segreti
con l'indistruttibile presa
della legge fisica.
A volte la vera natura della realtà riluce
appena al di là dell'orizzonte.
Grazie mille.
(Applausi)
Chris Anderson: Brian, grazie.
La vastità di concetti che hai appena esposto
è vertiginosa, esaltante, incredibile.
Cosa pensi del punto
in cui si trova oggi la cosmologia,
in una sorta di quadro storico?
Ci troviamo al centro di qualcosa di insolito nella storia secondo te?
BG: Difficile a dirsi.
Quando pensiamo che gli astronomi del futuro
potrebbero non avere abbastanza informazioni per comprendere,
la domanda ovvia è che forse già noi ci troviamo in quella posizione,
e certi aspetti profondi e cruciali dell'universo
sono già sfuggiti alla nostra capacità di comprensione
a causa del modo in cui si evolve la cosmologia.
Quindi da quel punto di vista,
forse continueremo a porci domande
senza essere mai in grado di dare risposte definitive.
D'altra parte, ora noi possiamo comprendere
quanto sia vecchio l'universo.
Noi sappiamo
come comprendere i dati della radiazione cosmica di fondo
che fu prodotta 13,72 miliardi di anni fa -
e ancora, oggi possiamo fare calcoli che predicono che aspetto avrà,
e corrisponde.
Per la miseria! E' straordinario!
Quindi, da una parte ciò che abbiamo ottenuto è incredibile,
ma chissà quale sorta di ostacoli ptoremmo trovarci davanti in futuro.
CA: Tu sarai qui anche nei prossimi giorni.
Speriamo che alcune di queste conversazioni possano proseguire.
Grazie. Grazie, Brian. (BG: E' un piacere.)
(Applausi)
数ヶ月前
ノーベル物理学賞が
二つの天文学者のチームに授与されました
天体観測史上最大とも言われる発見が
受賞に値すると認められたのです
今日はこの発見を簡単に紹介し
この発見の解釈に用いられる 賛否の分かれる枠組みを紹介します
この枠組とは
地球､銀河系､その他の銀河の はるか向こうでは
我々の宇宙はひとつではなく
沢山の宇宙が入り混じった
「多元宇宙」というものの一部であるという 可能性です
多元宇宙といわれてもピンときません
殆どの人は「宇宙」とは全てを意味すると 信じて育ってきました
「殆どの人は」と断ったのは こんな事があったからです
4歳の娘はこの様な考えを 聞きながら育ってきました
去年のことです そんな娘にこう語り掛けました
「ソフィア､宇宙で 一番好きだよ」
すると こんな答えが返ってきました 「パパ､宇宙それとも多元宇宙？」
（笑）
例え このような変わった環境に育っても
我々と違う世界を想像するのは 難しいものです
違った機能や特性を持った 全く別の宇宙です
しかしこのアイデアが全くの仮説であっても
真剣に考える理由があることを 解って頂きたいのです
これが真実かもしれません
多元宇宙の話は３部に分けてお話します
第１部では ノーベル賞受賞の観測結果と
それによってもたらされた 重要な謎についてお話します
第２部では その謎を解き明かす仮説を紹介します
弦理論に基づいたものです
ここで多元宇宙のアイデアが登場します
そして最後の第３部で
インフレーションと言う 宇宙理論 についてお話します
これはバラバラな話を まとめるものです
第１部は1929 年に始まります
偉大な天文学者エドウィン・ハッブルが
遥か彼方にある銀河が 我々から どんどん遠ざかっているのに気付き
宇宙がだんだんと大きくなり
膨張している事実を確立しました
これには皆 びっくりしました
それまでの通常の考えでは
宇宙は不変であるというものでした
しかし 膨張が正しいにせよ
少なくとも膨張の速度は 衰えているはずです
地球の重力によって投げ上げたリンゴの 上昇が次第に遅くなるように
銀河同士の重力が お互いに作用しあって
膨張の速度を衰えさせているはずです
ここで歴史を1990年に進めましょう
冒頭でお話した二つの天文学者のチームが
この考えに興味を持ち
膨張の減速の度合いを測ることにしました
彼らは入念に遠く離れた銀河の位置を測り
それをチャートにして
長い年月の間に膨張の速度が どのように変化したか分析しました
すると 思いがけない結果が出ました
膨張は次第に衰えているどころか
次第に加速している事が解ったのです
投げ上げたリンゴが 上に行くに従って 速度を増すようなものです
そんなリンゴを見たら
なにが起こっているのか知りたくなります
どんな力が働いているのだろう？
同様に このノーベル賞受賞の素晴らしい発見にも
似たような疑問が起こりました
銀河同士を加速的に引き離すには
どんな力が働いているのだろう？
答えとして最も可能性のあるのが
古いアインシュタインのアイデアです
私達は重力というと 普通
物を引き付け合う力だと思いますが
アインシュタインの一般相対性理論によると
重力が物を押し離すこともあるのです
どうやって？アインシュタインの計算では
もし宇宙が均一で見えない霧のような エネルギーで
満たされているとすると
その霧の生む重力は
物を押し離す反発性の重力になります
これは観測にうまく当てはまります
この宇宙の見えないエネルギーは 現在 ダークエネルギーと呼ばれ
見やすいよう 白い煙状になっていますが
このエネルギーの反発性の重力が
銀河同士を押し離しあって 膨張を加速させているのです
減速ではありません
この説明はかなりの進歩です
でもこの第１部には 謎があるとお約束しました
それは次のようなものです
宇宙にダークエネルギーが どのくらいあれば
膨張の加速が起こるか 天文学者が計算したところ
この様な答えが出ました
とても小さな数字です
ここで適切な単位を使うと 驚くほど小さな数値です
「謎」はこの値の意味です
物理の法則から この数値を 導ければ良いのですが
まだ誰も 成功していません
皆さんこう思うかもしれまん
気にする必要あるの？
この数字の説明なんて技術的な問題で
専門家には興味がある詳細だけれど
普通の人には関係ないことだろうと
確かに技術的に些細な事ですが
こういうことが大切な事もあるのです
些細な事が未知の真実への
扉を開ける事もあります
この数字がその鍵かもしれません
なぜかと言うと これを説明しようとすると
他の宇宙の存在の可能性が生じるからです
これは弦理論から来る考えですので
ここで第２部：弦理論に移ります
ダークエネルギーの謎についには
ちょっと頭の片隅に置いておいてください
弦理論について三つ大切な事をお話します
まず 弦理論とは何でしょう？
これはアインシュタインの夢見た
統一論を実現する試みです
宇宙の全ての力を これ一つで説明しようとする
フレームワークです
弦理論の中心になる考えは ごくシンプルなものです
ものを細かく見てみると
見えるのはまず分子であり
それから 原子や素粒子が観測できます
理論では そこから更に中を見られるとすると
現在の技術で観察できるより小さいスケールでは
これらの粒子の中に何かがあります
小さな振動するエネルギーの糸
小さな振動するひもです
バイオリンの弦は様々なパターンで振動し
様々な音色を奏でます
これらの基本的なひもは様々なパターンで振動し
様々な種類の粒子となります
電子やクオーク､ニュートリノ､光子など
様々な粒子は皆 ひもの振動から生じるものとして
ひとつの枠組みにまとめられます
説得力のある見方です
宇宙のシンフォニー
我々のまわりにある全ての様々な物が
この小さなひもの奏でる 音楽により生まれるのです
しかしこのエレガントな 統一化には代償があります
過去何年もの研究で 弦理論には 数学的に問題があるのが解っています
数学的な矛盾を取り除くためには
我々に馴染みの無い 余剰次元を加えなければならないのです
我々の慣れ親しんでいるのは 3次元の空間です
これらは高さ 幅 奥行きで表されます
でも弦理論ではごく小さなスケールに
更に もっと沢山 次元が存在します
小さく巻き上がっていて
我々が見る事はできません
しかしこれらの次元が目に見えなくても
我々の見えるものに大きな影響を与えます
なぜなら様々な次元の形が
ひもの振動の仕方を決めるからです
弦理論では振動で全てが決まります
粒子の質量､力の強さ
そして 何よりもダークエネルギーの量が
これらの次元の形によって決定されます
もし これら余剰次元の形が解れば
これらの特徴を計算でき
ダークエネルギーの量も計算できるはずです
問題はこれら余剰次元の形が わからないと言う事です
数学によって適切とされる
いくつかの候補となる形があるだけです
研究の初期の段階では
候補になる形は５つほどでした
それをひとつひとつ見て
実際に私達の観測できる
物理的なものに あてはまるか 判断する事ができそうです
しかし時間が経つにつれ
候補になる形が増えました
５つだったものが何百にも何千にもなったのです
大きな数ですがまだどうにか分析できそうです
こういうことは大学院生の仕事です
しかしさらにその数は更に増え続け
何百万､何十億となり
現在その数は10の500乗にもなりました
どうすればよいのでしょう？
あきらめる研究者もでてきました
余剰次元の形の候補がこんなにもたくさんあって
それそれが違う 物理的特徴を持っているのでは
弦理論で検証可能な予測をすることは 不可能だと結論を出したのでした
しかし中にはこれを利用して
多元宇宙の可能性を追求したのです
簡単に説明するとこうなります
これらの形はすべて対等で
どれが本物と言うものではありません
沢山の宇宙がそれぞれ違う形で それぞれの余剰次元にあるわけです
余剰次元において それぞれ形の違う沢山の宇宙があるわけです
これはとても急進的な発想で
我々の謎に大きな影響を与えます
ノーベル賞受賞の観測がもたらした ダークエネルギーの量の謎にです
たとえば もし他に幾つもの宇宙があって
それぞれの宇宙の余剰次元が違う形だとすると
それぞれの宇宙の特徴が違ってきます
特にそれぞれの宇宙にある ダークエネルギーの量も違うわけです
そうだとすると我々の測った あのダークエネルギーの量を
説明する意味が全く変わってきます
このシナリオでは
ひとつの数字でダークエネルギーを 説明する事は出来ないわけです
なぜなら 一つでなく沢山の数があるからです
ということは我々の質問自体 間違っていたことになります
正しい質問は
なぜ我々が丁度この測定した量の
ダークエネルギーがある宇宙に住み
他にいろいろ存在しうる宇宙に 住んでいないのかということです
これこそ答えを探す事ができる質問です
なぜなら ダークエネルギーの多い宇宙は
物質が固まって銀河になろうとすると
ダークエネルギーの反発力が強すぎで
塊が爆発してしまい
銀河が創生されないからです
反対にダークエネルギーの少ない宇宙では
宇宙そのものが収縮してしまい
銀河が作られません
銀河が無ければ 星も無いし 惑星もありません
もちろん我々のような生物も
そういう宇宙にはいないということです
私たちが あの特定の量のダークエネルギーを持つ宇宙にいるのは
この宇宙の条件が
我々のような生命に適しているからです
それだけです
謎は解決です
多元宇宙が答えです
しかしこのような説明が気に入らない人もいるでしょう
我々の考える物理学と言うものは
観察事実にきちんとした説明を与えるものです
しかし観察している物が
いろいろな所に存在する現実によって 異なった値を持つとしたら
その値であるべき理由を探そうとするのは間違いなのです
以前にも同じような事がありました
偉大な天文学者のヨハネス・ケプラーは
別のある数字の虜になっていました
なぜ地球から太陽までの距離が １億５千万km なのかということです
何十年もこの数字の意味を解ろうとしましたが
成功しませんでした なぜかというと
ケプラーは間違った質問の 答えを探していたからです
現在 いろいろな惑星が
いろいろな距離で 星の周りをまわっていることが解っています
物理学の法則を使って
１億５千万km という特定の数字を 説明しようということ自体が間違っています
この場合 正しい質問は
なぜ人類が太陽からこの距離にある惑星に
住む事になったのか
他の可能性に対してです
我々はこのような質問には答える事ができます
太陽のような恒星にずっと近い惑星は
温度が高すぎて
我々のような生命は存在できません
そして恒星からずっと遠い惑星は
温度が低すぎて
これもまた 我々のような生命は生きられないのです
つまり我々が太陽からこの特定の距離に
住んでいる理由はこの距離が
我々のような生命体にとって不可欠な
条件を作り出すからです
惑星とその距離については
これが正しい考え方なのです
要するに
宇宙とそこにあるダークエネルギーを考えるとき
この様な考え方があてはまるかもしれません
もちろん大きな違いは
他の惑星の存在はわかっていますが
現時点で 他の宇宙の存在は 仮説に過ぎないと言う事です
これをまとめるには他の宇宙を生み出す メカニズムが必要です
それがこの最後の第3部に結びつきます
この様なメカニズムはビッグバンを研究する 宇宙学者によって見出されています
ビッグバンというと目に浮かぶのは
宇宙の爆発が宇宙を作り出し
その空間が外に向かって広がって行く光景です
でもここで あまり知られていない事があります
ビッグバンはとても大切な物を忘れています
「バン」(爆発)の部分です
爆発の後どのように宇宙が成長したかは 説明されているのですが
爆発の元となった力については 何も説明がありません
このギャップを埋めたのが
改良されたビッグバン理論です
インフレーション宇宙論と呼ばれ
宇宙空間の外への膨張に必要な
燃料は何かを特定しました
燃料は量子場に基づく物ですが
ここで大切なのは
この燃料はとても効率が良く
使い果たしてしまう事が ありえないということです
つまりインフレーション理論によれば
ビッグバンが我々の宇宙を生み出すのは
一回とは限らないのです
この燃料は我々のビッグバンの他に
幾つものビッグバンを起こし
その一つ一つが別々の宇宙を生成しました
私達の宇宙は多数の泡の集った 多元宇宙の一つの泡に過ぎないのです
これを弦理論と組み合わせると こんな風になります
それぞれの宇宙に余剰次元があります
余剰次元はいろいろな形で
別の形は別の物理的特徴を生み出します
我々が他の宇宙でなく この宇宙に存在するのは
単に この宇宙でのみ
例えばダークエネルギーの量などの物理的な特徴が
我々の存在に適しているからです
これが説得力があり また同時に議論も多い
宇宙の見方です
最新の観測や理論から この見方が注目されるようになりました
残る疑問はもちろん
他の宇宙の存在を
確認する事は出来るのかということです
私はこの様な形で
それが可能かもしれないと考えています
インフレーション理論は
既にそれを支持する観測結果があります
この理論が予測するのは
ビッグバンがとても強く
宇宙がとても速く膨張した時
ミクロの世界で起こった量子学的な揺れが
マクロの世界にも影響して
指紋のようなものを残したと言う事です
微妙に高温や低温な部分が
宇宙全体にあるパターンです
これは性能の良い望遠鏡で観測されています
更に 他の宇宙があれば
この理論によると 時には
これらの宇宙が衝突するのです
もし我々の宇宙が別の宇宙と衝突したとすれば
その衝突でうまれた宇宙に広がる
微妙な温度の変化を
見つける事ができる日がくるかもしれません
奇想天外に思える考えも
観測を通じて確立されたものになり
他の宇宙の存在を確固としたものにするかもしれません
まとめに これらの考えが
遠い未来に予測される事を お話したいと思います
我々は この宇宙が不変ではない事や
宇宙は膨張している事､ また
その膨張が加速している事や
他の宇宙が存在するかもしれない事などを
遠く離れた銀河から来る
かすかな星の光りを慎重に観測して 学んできました
しかし膨張が加速的に速まっているということは
遠い未来には これらの銀河は 我々からどんどん遠くに離れていってしまい
観測できなくなってしまいます
望遠鏡の技術的な限界の問題ではなく 物理学の理論上の問題です
これらの銀河が発する光りは 最速といわれる光速で伝わってきても
これらの銀河が発する光は 最も速い光速で伝わってきても
常に伸び続ける距離を克服する事が 出来ないからです
遠い将来の天文学者は 深い宇宙を覗いてみても
永遠に広がる不変で真っ暗な
無の空間が見られるだけです
それを見て こんな結論をだすかもしれません
宇宙は不変であり
存在するのは真ん中にある 自分たちの住むオアシスだけであると
我々から見れば確実に間違った見方です
将来の天文学者が
我々のような前時代からの
記録を受け継ぐかもしれません
銀河に満ちた宇宙が膨張しているというデータです
でも将来の天文学者は そんな太古の知識を信じるでしょうか？
それとも彼らはその時代にある
最新の技術で観測できる
真っ暗な不変な宇宙を信じるでしょうか？
たぶん後者ではないかと思います
という事は 我々がこの時代に生きているの はとても幸運だと言う事です
宇宙の深い真実が まだ人類に 探索できるところにあるからです
いつまでもこの様なわけには行かないようです
今日の天文学者は 強力な望遠鏡を天に向けて
極めて有用な情報を持つ 僅かな量の光子を集めてきました
何十億年かけて届く電報みたいな物です
その年月をかけて届いたメッセージは はっきりしています
時に自然はその秘密を
解きがたい物理法則でしっかりと守っていますが
時に真実の本当の姿は
地平線のすぐむこうから 手招きしているのです
ありがとうございました
（拍手）
クリス･アンダーソン: ありがとう
目がまわり 心をおどらせる とてつもないアイデアですね
歴史的に見て現在の宇宙論の 置かれた状況をどう思いますか？
今までになかった事が起きているのでしょうか？
BG: どうでしょう
観測のデータが将来 十分得られなく なるかもしれないと考えると
現在 既にそうではないかと疑問になります
宇宙の進化を考えると 宇宙の彼方にある大切な情報が
既に我々の手の届かない所に あるのかもしれません
そうだとすると
我々の疑問を完全に 理解する事は出来ないかもしれません
その一方 現在の知識で 宇宙の年齢を理解できます
137.2 億年前から来る 宇宙マイクロ波背景放射を分析して
計算で予測することが 観測と一致します
本当にびっくりする事です
ですから すごく進歩してきたわけです
でも将来何に突き当たるかわかりません
CA: 数日この会場にいらっしゃいますね
是非いろいろお話を伺いたいものです
ありがとう ブライアン （BG: どういたしまして）
（拍手）
რამდენიმე თვის წინ
ნობელის პრემიით ფიზიკაში
დაჯილდოვდა ასტრონომთა ორი ჯგუფი
აღმოჩენისთვის რომელიც აღიარებულ იქნა
როგორც ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი
ასტრონომიული ობსერვაცია ოდესმე.
და დღეს, მას შემდეგ რაც სიამაყით აღწერილ იქნა რა აღმოაჩინეს მათ,
მე ვაპირებ მოგიყვეთ, საკმაოდ საკამათო საკითხის შესახებ
ამ აღმოჩენის ასახსნელად,
უფრო ზუსტად შესაძლებლობებზე
რომ ძალიან შორს დედამიწიდან
"რძიანი გზიდან" შორეული გალაქტიკებისკენ,
ჩვენ შესაძლოა აღმოვაჩნოთ, რომ ჩვენი სამყარო,
არ არის ერთადერთი
არამედ
ნაწილი, უკიდეგანო, კომპლექსური სამყაროსი,
რომელსაც ვეძახით მულტი სამყაროს.
მულტი სამყაროს იდეა უცნაურია.
ვგულისხმობ, თითქმის ყოველი ჩვენგანი გაიზარდა რწმენით,
რომ სიტყვა "სამყარო" ნიშნავს ყველაფერს.
მე ვამბობ, უმეტესობა ჩვენგანს, თუმცა,
ჩემ ოთხი წლის ქალიშვილს, დაბადებიდან ესმოდა ჩემი საუბარი ამ იდეებზე.
შარშან მე ის მეჭირა
და ვუთხარი, "სოფია,
სამყაროში ყველაზე მეტად მიყვარხარ."
ის მომიბრუნდა და მითხრა: "მამიკო.
სამყაროში თუ მულტი სამყაროში?"
(სიცილი)
მაგრამ ამ ანომალური აღზრდის გარდა
უცნაურია, წარმოიდგინო
სხვა, ჩვენგან გამოყოფილი სამფლეობელოები,
უმეტესად ფუნდამენტურად განსხვავებული მახასიათებლებით
მათ სამართლიანად უნდა ვუწოდოთ, დამოუკიდებელი სამყაროები
და კიდევ,
სპეკულაციური, იდეა უთუოდ არის,
განზრახული მაქვს დაგარწმუნოთ რომ
არსებობს მიზეზი იმისა რათა სერიოზულად მივიღოთ,
რომ ეს ყველაფერი უნდა იყოს მართალი.
სამ ნაწილად მოგითხრობთ, მულტი სამყაროს შესახებ.
ერთ ნაწილში,
აგიღწერთ ნობელის პრემიის მოგების შედეგებზე
და მთავარ სიღრმისეულ მისტერიაზე
რომელიც ამ შედეგებმა გამოავლინა.
მეორე ნაწილში,
მე წამოვაყენებ ამ მისტერიის გადაწყვეტას.
ის დაფუძნებულია სიმების თეორიის მიღწევაზე,
და აქ არის მულტი სამყაროს იდეა
რომელიც ჩაერთვება ამბავში.
ბოლოს მესამე ნაწილში,
აღვწერ კოსმოლოგიურ თეორიას
რომელსაც ინფლაცია ეწოდება,
რომელიც ისტორიის ყველა ნაწილს შეაერთებს,
კარგი, პირველი ნაწილი იწყება 1929 წელს.
როდესაც დიდ ასტრონომმა ედვინ ჰაბლმა
გააცნობიერა რომ შორეული გალაქტიკები
გვშორდებოდნენ ჩვენ,
აქედან დაფუძნდა რომ თავად სივრცე იჭიმება,
ის ფართოვდება.
ეს რევოლუციური იყო,
გაბატონებული მახვილგონივრული აზრით, უდიდეს მასშტაბებზე
სამყარო იყო სტატიკური.
მაგრამ მაინც,
არსებობდა ერთი რამ, რომელშიც ყველა დარწმუული იყო:
გაფართოება უნდა შენელებულიყო.
ისე როგორც, დედამიწის გრავიტაციული მიზიდულობა
ანელებს ვაშლის მოძრაობას ზემოთ,
ყოველი გალაქტიკის
გრავიტაციულმა მიზიდულობამ, ერთმანეთის მიმართ
უნდა შეანელოს
სივრცის გაფართოება.
ახლა მოდით გადმოვხტეთ 1990-იანებში
როდესაც ასტრონომთა ამ ორმა ჯგუფმა
როგორც თავიდან ვახსენე
შთაგონებული იყვნენ ამ მიზეზით
რათა გაეზომათ კოეფიციენტი
რომლითაც გაფართოება უნდა შენელებულიყო.
და მათ გააკეთეს ეს
გულმოდგინე დაკვირვებებით
მრავალრიცხვოვან შორეულ გალაქტიკებზე,
იმის აღნიშვნით
თუ როგორ იცვლებოდა დროის განმავლობაში გაფართოების კოეფიციენტი.
აქ აღმოჩნდა მოულოდნელობა:
მათ აღმოაჩინეს რომ გაფართოება კი არ ნელდება.
არამედ, მათი აღმოჩენა იყო, რომ ის ჩქარდება,
ფართოვდება უფრო სწრაფად და სწრაფად.
ეს არის როგორც ვაშლის სწრაფვა ზემოთ
და ის მიიწევს უფრო სწრაფად და სწრაფად.
ახლა თუ დაინახეთ რომ ვაშლმა ეს გააკეთა,
თქვენ გინდათ იცოდეთ რატომ.
რა უბიძგებს მას?
ამგვარად, ასტრონომების მიღებული შედეგები
უეჭველად ღირსია, ნობელის პრემიის.
მაგრამ მათ დაებადათ ანალოგიური კითხვა.
რა ძალა უბიძგებს ყველა გალაქტიკას
გაიფანტნონ ერთმანეთსგან
აჩქარებულად?
ყველაზე იმედის მომცემი პასუხი
აინშტაინის ძველი იდეიდან მოდის.
ხედავთ, ჩვენ ყველა ვიყენებთ გრავიტაციას
როგორც ძალას, რომელიც ერთ რამეს აკეთებს
ობიექტებს კრავს ერთად,
მაგრამ აინშტაინის გრავიტაციის თეორიაში,
მის ფარდობითობის ზოგად თეორიაში,
გრავიტაციას ასევე შეუძლია ობიექტების განზიდვა,
როგორ? აინშტაინის მათემატიკის მიხედვით,
თუ სივრცე ერთგვაროვნად სავსეა
შეუმჩნეველი ენერგიით,
როგორც ერთგვაროვანი, შეუმჩნეველი ნისლი,
ეს ნისლი წარმოქმნის გრავიტაციას
რომელიც იქნება უკუგდებითი,
გრავიტაციული განზიდვა
ზუსტად ის რაც გვჭირდება რათა ამოვხსნათ ეს დაკვირვებები.
რადგანაც გრავიტაციული განზიდვა იქნება
შეუმჩნეველი სივრცის ენერგიისგან --
მას ვუწოდებთ ბნელ ენერგიას,
მაგრამ მე ის თეთრ კვამლად წარმოვადგინე, რათა დაინახოთ --
ეს არის განმზიდავი გრავიტაცია
რომელიც არის ყოველი გალაქტიკის ბიძგის მიზეზი,
რომელიც გაფართოების აჩქარებას იწვევს.
და არა შენელებას,
და ეს ამოხსნა
დიდ პროგრესს წარმოადგენს.
თუმცა მე მისტერიას დაგპირდით
აქ პირველ ნაწილში.
აგერ ისიც.
როდესაც ასტრონომებმა გააცნობიერეს
თუ რამდენად უნდა იყოს ბნელი ენერგია
შერეული სივრცეს
რათა გამოიწვიოს კოსმოსური აჩქარება,
ნახეთ რა აღმოაჩინეს მათ,
რიცხვი პატარაა.
გამოხატულია მართებულ ერთეულში,
ის შთამბეჭდავად პატარაა.
მისტერია კი ამ კონკრეტული რიცხვის ახსნაში მდგომარეობს,
ჩვენ გვინდა რომ ეს რიცხვი
გამოვლინდეს ფიზიკის კანონებში,
მაგრამ ჯერ ვერავინ იპოვნა გზა ამის გასაკეთებლად.
თქვენ შეიძლება გაგიკვირდეთ,
რა განაღვლებს?
შეიძლება ამ რიცხვის ამოხსნა
მხოლოდ ტექნიკური გამოსავალშია
ტექნიკურ დეტალებში. რომელიც სპეცილისტების ინტერესშია,
მაგრამ არა რელავენტური ნებისმიერისთვის.
რათქმაუნდა ეს ტექნიკური დეტალია,
მაგრამ ზოგიერთი დეტალი მართლა ღირებულია,
ზოგიერთი დეტალი წარმოადგენს
ფანჯრებს რეალობის აღუწერელ სამფლობელოებში.
და ეს კონკრეტული რიცხვი შეიძლება ზუსტად ისაა.
როგორც ერთადერთი მიღწევა, რომელიც გაკეთდა მისი რეალურად ახსნსთვის
ის ითხოვს სხვა სამყაროების არსებობის შესაძლებლობას --
იდეა რომელიც ბუნებრივად წარმოჩინდება სიმების თეორიიდან,
აქედან გადავივარ მეორე ნაწილზე: სიმების თეორია,
მოკლედ მისტერია რომელსაც ბნელი ენერგია მოიცავს
უკან თქვენ გონებაში
ახლა რასაც ვაპირებ გითხრათ, არის
სამი გასაღები სიმების თეორიაზე,
პირველი, რა არის ეს?
ეს არის აინშტაინის ოცნების რეალიზებასთან მიახლოება
ფიზიკის გამაერთიანებელ თეორიასთან,
ერთი ყველაფრის მომცველი სტრუქტურა
რომელიც შეძლებს აღწეროს
ყველა ძალა რომლითაც მოქმედებს სამყარო.
სიმების თეორიის ცენტრალური იდეა
სავსებით პირდაპირია.
ის ამბობს თუ კარგად გამოიკვლევთ
მატერიის ნებისმიერ ნაწილს,
ჯერ აღმოაჩენთ მოლეკულებს
შემდეგ ატომებს და სუბატომურ ნაწილაკებს.
მაგრამ თეორია ამბობს, თუ შეისწავლი უფრო მცირე მასშტაბზე,
ბევრად მცირეზე, ვიდრე შეუძლია ჩვენ არსებულ ტექნოლოგიას,
აღმოაჩენთ რაღაცას ამ ნაწილაკებში --
პატარა, ციცქნა ვიბრირებად ენერგიის ძაფებს,
პატარა, ვიბრირებად სიმებს.
და როგორც სიმებს ვიოლინოზე,
შეუძლია განსხვავებული სიხშირის ვიბრაცია
რომელიც წარმოქმნის განსხვავებულ მუსიკალურ ნოტებს
ამ პატარა ფუნდამენტური სიმების,
სხვადასხვა სიხშირის ვიბრაცია,
წარმოქმნის სხვადასხვა სახის ნაწილაკებს --
ელექტრონები კვარკები, ნეიტრონები, პროტონები,
ყველა დანარჩენი ნაწილაკები
იქნებიან გაერთიანებული, ერთადერთ სტრუქტურაში,
რადგან ისინი ყველა წარმოიქმნებიან ვიბრირებადი სიმებისგან.
დამაჯერებელი სურათია,
ეს კოსმოსური სიმფონიის მაგვარია,
სადაც ყველა სიმდიდრე
რომელსაც ვხედავთ, სამყაროში ჩვენს ირგვლივ
მომდინარეობს მუსიკიდან
რომელსაც ეს პატარა, უმცირესი სიმები უკრავენ.
მაგრამ აქ არის ნაკლი
ამ ელეგანტური გაერთიანებისა,
რადგანაც წლობით კვლევებმა
აჩვენა, რომ სიმების თეორის მათემატიკა საკმარისად კარგად არ მუშაობს.
მას შიდა შეუსაბამობები აქვს,
სანამ ჩვენ არ დავუშვებთ
რაღაც მთლიანად უჩვეულოს
სივრცის დამატებით განზომილებებს.
ეს არის ის რაც ჩვენ ყველამ ვიცით, ჩვეულებვრივი, სივრცის სამი განზომილება.
თქვენ შეგიძლიათ მათი გააზრება
როგორც სიმაღლე, სიგანე და სიღრმე.
მაგრამ სიმების თეორია ამბობს, რომ ფანტასტიკურად პატარა მასშტაბებზე,
არსებობს დამატებითი განზომილებები
ჩახვეული პატარა ზომებში, იმდენად პატარა
რომ ჩვენ ვერ ვაფიქსირებთ მათ.
თუმცა მაშინაც კი თუ შეუმჩნეველია ისინი,
მათ უნდა ქონდეთ გავლენა იმ საგნებზე რომლებზეც შეგვიძლია დაკვირვება
რადგანაც ექსტრა განზომილებების ფორმა
განსაზღვრავს, თუ როგორ შეუძლიათ სიმებს ვიბრაცია.
და სიმების თეორიაში,
ვიბრაცია განსაზღვრავს ყველაფერს.
ნაწილაკების მასა, ძალების სიძლიერე,
და ყველაზე მნიშვნელოვანი, ბნელი ენერგიის რაოდენობა
შეიძლება განისაზღვროს
ექსტრა განზომილებების ზომით.
ასე რომ თუ გვეცოდინებოდა ექსტრა განზომილებების ფორმა,
შეგვეძლებოდა გამოგვეთვალა ეს მახასიათებლები,
გამოგვეთვალა ბნელი ენერგიის რაოდენობა,
გამოწვევა
რომელიც არ ვიცით
არის ექსტრა განზომილებების ფორმა,
ყველაფერი რაც გაგვაჩნია
არის კანდიდატი ფორმების სია
მათემატიკით დაშვებული.
როდესაც ეს იდეები თავდაპირველად ჩამოყალიბდნენ,
არსებობდა მხოლოდ ხუთი განსხვავებული კანდიდატი
შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ
მათი ანალიზი თითო თითოდ
რათა განისაზღვროს მათი სარგებლიანობა
ფიზიკურ მახასიათებლებს, რომლებსაც ვაკვირდებით.
მაგრამ დროის განმავლობაში სია გაიზარდა
მკვლევარებმა აღმოაჩინეს სხვა კანდიდატური ფორმები.
ხუთიდან, რიცხვი გაიზარდა ასეულებამდე და შემდეგ ათასებამდე --
დიდი, მაგრამ ჯერ კიდევ მართვადი, კოლექცია რომელის ანალიზია საჭირო
მას შემდეგ
ხარისხის მქონე სტუდენტებს სჭირდებათ რაიმეს კეთება.
მაგრამ სიამ გააგრძელა ზრდა
მილიონამდე და მილიარდამე დღესდღეობით.
კანდიდატური ფორმების სიამ
მოიმატა 10-დან 500-მდე
მოკლედ რა უნდა გააკეთო?
ზოგიერთმა მკვლევარმა გული აიცრუა,
ექსტრა განზომილებების ამდენი კანდიდატური ფორმის გამო
ყოველი მათგანი ნიშნავდა განსხვავებულ ფიზიკურ მახასიათებლებს,
სიმების თეორია ვერასდროს შექმნიდა
განსაზღვრულ, გადამოწმებად, ვარაუდებს.
თუმცა სხვებს თავში მოუვიდათ ამ ყველაფრის გადაწყვეტის იდეა,
რომელსაც გადავყავართ მულტი სამყაროს არსებობის შესაძლებლობაში.
აი იდეაც.
შესაძლოა ყოველი ფორმა თანაბრად საყრდენია ყოველ მათგანზე
ყოველი მათგანი ერთნაირად რეალურია,
იმ გაგებით
რომ არსებობს მულტი სამყარო,
ყოველი მათგანი განსხვავებული ექსტრა განზომილებების ფორმით.
და ამ რადიკალური წინადადებას
გააჩნია სიღრმისეული გავლენა წინამდებარე მისტერიაზე:
ბნელი ენერგიის რაოდენობა, გამოვლინა ნობელის პრემიის მფლობელმა შედეგებმა.
რადგან თქვენ ხედავთ
თუ არსებობს სხვა სამყაროები,
და თუ ამ სამყაროებს
თითოეულს აქვს, ვთქვათ, განსხვავებული ექსტრა განზომილებების ფორმა,
მაშინ თითოეული სამყაროს ფიზიკური მახასიათებლები, იქნება განსხვავებული
და უფრო ზუისტად,
ბნელი ენერგიის რაოდენობა ყოველ სამყაროში
იქნება განსხვავებული
რაც ნიშნავს რომ მისტერია
ბნელი ენერგიის რაოდენობის ამოხსნისა, რომელიც გავზომეთ
იქნება მთლიანად სხვნაირი ხასიათის
ამ კონტექსტის მიხედვით,
ფიზიკის კანონება არ შეუძლიათ ახსნან ბნელი ენერგიის ერთი რიცხვი
იმიტომ რომ ეს მხოლოდ ერთია,
არსებობს უამრავი რიცხვი.
რაც ნიშნავს
რომ ჩვენ ვსვამდით არასწორ კითხვას.
სწორი კითხვა, რომელიც უნდა დასვა არის,
რატომ ვარსებობთ, ჩვენ ადამიანები სამყაროში
რომელსაც გააჩნია ეს კონკრეტული ოდენობის ბნელი ენერგია, რომელიც გავზომეთ
ნაცვლად, სხვა ნებისმიერი შესაძლებლობისა
რომელიც არსებობს?
ეს არის კითხვა რომელიც შეგვიძლია წავიმძღვაროთ.
რადგან ის სამყაროები
რომლებსაც აქვთ, მეტი ბნელი ენერგია, ვიდრე ჩვენსას,
როდესაც მატერია ცდილობს, შეიკრას გალაქტიკებად,
ბნელი ენერგიის განმზიდავი ბიძგი ისეთი ძლიერია
რომ შლის შეჯგუფებას
და გალაქტიკები ვერ ფორმირდება.
და იმ სამყაროებში, რომლებსაც აქვთ ბევრად ნაკლები ბნელი ენერგია,
ისინი უკანვე კოლაფსირებენ ისე სწრაფად
რომ ისევ გალაქტიკები ვერ ფორმირდება.
გალაქტიკების გარეშე, არ არის ვარსკვლავები, პლანეტები
და არც შანსი
ჩვენი სახის სიცოცხლის
არსებობისა სხვა სამყაროებში.
ასე რომ ჩვენ საკუთარი თავი აღმოვაჩინეთ სამყაროში
რომელსაც აქვს კონკრეტული ოდენობის ბნელი ენერგია, რომელიც გავზომეთ
უბრალოდ იმიტომ რომ, ჩვენ სამყაროს გააჩნია
ჩვენი სიცოცხლის ფორმისთვის საჭირო გარემოებანი.
ესეც ასე.
საიდუმლო ამოხსნილია,
მულტი სამყარო აღმოჩენილია.
თუმცა ზიგიერთს ამ ახსნამ არ დააკმაყოფილა.
ჩვენ ვიყენებთ ფიზიკას
რომელიც გვაძლევს გადამწყვეტ ახსნა-განმარტებებს იმ მახასიათებლებზე რომლებსაც ვაკვირდებით.
თუმცა ამოსავალი წერტილი არის
ის თუ მახასიათებლები რომელსაც აკვირდებით
შესაძლებელია ავიღოთ, მრავალფეროვან
განსხვავებულ ღირებულებებზე
რეალობის ფართო ლანდშაფტზე,
მაშინ ერთ ახსნა-განმარტება
კონკრეტული ღირებულებისთვის
უბრალოდ შეცდომაა.
ადრეული მაგალითი
მომდინარეობს დიდი ასტრონომისგან იოჰანეს კეპლერისგან
რომელიც შეპყრობილი იყო რათა გაეგო
სხვა ციფრი --
რატომაა მზე 93 მილიონი მილის მოშორებით დედამიწისგან.
ის მუშაობდა ათწლეულების მანძილზე და ცდილობდა ამოეხსნა ეს რიცხვი,
მაგრამ მან წარმატება ვერ მოიპოვა, და ჩვენ ვიცით რატომაც.
კეპლერი არასწორ
კითხვას სვავდა.
ჩვენ ახლა უკვე ვიცით რომ არსებობს ბევრი პლანეტა
ფართო მრავალფეროვანი, განსხვავებული მანძილებით დაშორებული მშობელ ვარსკვლავთან.
იმ იმედით რომ ფიზიკის კანონები
ახსნის ერთ კონკრეტულ რიცხვს, 93 მილიონი მილს,
არის უბრალოდ მცდარი
ნაცვლად ამისა სწორი კითხვაა
რატომ ვარსებობთ ჩვენ პლანეტაზე
ამ კონკრეტული მანძილი დაშორებით,
ნაცვლად სხვა ნებისმიერი შესაძლებლობისა?
და ისევ, ეს არის კითხვა რომელსაც შეგვიძლია ვუპასუხოთ.
ის პლანეტები, რომელიც არიან უფრო ახლოს თავის ვარსკვლავთან
იქნებიან ისეთი ცხელი
რომე ჩვენი სახის სიცოცხლე ვერ იარსებებს.
და ის პლანეტები არიან უფრო შორს ვარსკვლავიდან,
ისეთი ცივები არიან
რომ, ისევ ჩვენი სახის სიცოცხლე ვერ იქნება.
ჩვენ არმოვაჩინეთ საკუთარი თავი
პლანეტაზე რომელიც არის კონკრეტული მანძილით
დაშორებული, უბრალოდ იმიტომ რომ ის აწარმოებს
გარემოებებს, რომელიც არის არსებითი, ჩვენი სახის სიცოცხლისთვის.
და როცა საქმე ეხება პლანეტებს და მათ მანძილებს,
ეს ნამდვილად არის სწორი მსჯელობა
ამოსავალი წერტილი
როცა, საქმე მიდგება სამყაროებზე და ბნელ ენერგიაზე, რომლებსაც ისინი შეიცავენ,
ასევე შეიძლება იყოს სწორი მსჯელობა.
ერთი ძირითადი განსხვავება, რათქმაუნდა,
არის რომ, ჩვენ ვიცით რომ არსებობს სხვა პლანეტები,
და მე მხოლოდ ვივარაუდე შესძლებლობები
იმისა რომ სხვა სამყაროები შესაძლოა არსებობს.
ყველაფერს რომ თავი მოვუყაროთ,
ჩვენ გვჭირდება მექანიზმი
რომელსაც შეეძლება სხვა სამყაროების წარმოება.
და სწორედ ეს გადამიყვანს ფინალურ, მესამე ნაწილში.
რადგანაც ასთი მექანიზმი იქნა აღმოჩენილი
კოსმოლოგების მიერ, რომლებიც ცდილობდნენ გაეგოთ დიდი აფეთქება.
თქვენ იცით, როცა ჩვენ ვსაუბრობთ დიდ აფეთქებაზე,
ჩვენ წარმოვიდგენთ სურათს
რაღაც კოსმოსური აფეთქებისა
რომელმაც შექმნა ჩვენი სამყარო
და გამოიწვია სივრცის გაფართოება.
თუმცა აქ პატარა საიდუმლოა.
დიდი აფეთქება, რაღაც მნიშვნელოვანს უყურადღებოდ ტოვებს,
აფეთქება.
ის გვეუბნება როგორ განვითარდა სამყარო აფეთქების შემდეგ,
მაგრამ არ გვძლევს შევაღწიოთ
იქ თუ რამ გამოიწვია თავად აფეთქება.
ეს ხვრელი საბოლოოდ ამოივსო
დიდი აფეთქების თეორიის გაფართოებული ვერსიით.
მას ქვია ინფლაციური კოსმოლოგია,
რომელიც იდენტიფიცირებულია როგორც კონკრეტული სახის საწვავი
რომელიც ბუნებირვად წარმოქმნის
სივრცის აჩქარებულ გაფართოებას.
საწვავი დაფუძნებულია, იმაზე რასაც ვუწოდებთ კვანტურ ველს,
მაგრამ მხოლოდ ერთი დეტალი რომელიც მნიშვნელოვანია ჩვენთვის
რომ საწვავი იმდენად ეფექტურია
რომ ფაქტიურად შეუძლებელია
რომ სულ გამოყენებულ იქნას,
რაც ნიშნავს ინფლაციურ თეორიაში,
რომ ჩვენი სამყაროს წარმოშობა დიდი აფეთქებისგან
არ არის ერთჯერადი მოვლენა.
ნაცვლად ამისა, საწვავმა წარმოქმნა არამხოლოდ ჩვენი დიდი აფეთქება,
არამედ ის წარმოშობდა ურიცხვ სხვა დიდ აფეთქებებს
ყოველ მათგანი წარმოქმნის დამოუკიდებელ სამყაროებს
ჩვენი სამყარო იქნება ერთი ბუშტი
უზარმაზარ კოსმოსური ბუშტების აბაზანაში.
და ახლა, როცა გავაერთიანებთ მას სიმების თეორიასთან,
ასეთ სურათს მივიღებთ.
ყოველ ამ სამყაროს აქვს დამატებითი განზომილებები,
ექსტრა განზომილებებს გააჩნია, მრავალფეროვანი, განსხვავებული ფორმები.
განსხვავებული ფორმები აწარმოებენ განსხვავებულ ფიზიკურ მახასიათებლებს.
და ჩვენ აღმოვაჩინეთ საკუთარი თავი ამ სამყაროში, და არა სხვაში
უბრალოდ იმიტომ რომ, მხოლოდ ჩვენ სამყაროში
არის ფიზიკური მახასიათებლები, როგრიცაა ბნელი ენერგიის ოდენობა,
ისეთი რომ ჩვენი სახის სიცოცხლე დაუშვას.
ეს არის მყარი მაგრამ დიდად საკამათო სურათი
კოსმოსის დიდ მასშტაბებზე.
ამ თანამედროვე დაკვირვებებმა და თეორიამ
მიმართულება მოგვცა სერიოზულად განგვეხილა.
ერთი დიდი დარჩენილი კითხვა რათქმაუნდა არის,
შევძლებთ კი ოდესმე დავადასტუროთ
სხვა სამყაროების არსებობა?
ნება მიბოძეთ აღვწერო
გზა იმისა თუ როგორ შეიძლება ერთ დღეს ეს მოხდეს.
ინფლაციურ თეორიას
უკვე აქვს ძლიერი დაკვირვებითი მხარდაჭერა.
რადგანაც თეორია წინასწარმეტყველებს
რომ დიდი აფეთქება, უნდა ყოფილიყო ისეთი ინტენსიური
რომ სივრცე სწრაფად გაფართოებულიყო.
პაწაწინა კვანტური რხევა მიკრო სამყაროდან
გაიწლელებოდა მაკრო სამყაროში.
დატოვებდა დამახასიათებელ ანაბეჭდს,
ოდნავ უფრო ცხელი და ცივი ლაქების ნიმუშს,
კოსმოსში,
რომელსაც ძლიერი ტელესკოპები ახლა აკვირდებიან.
წავიდეთ უფრო შირს, თუ არსებობს სხვა სამყაროები,
თეორია წინასწარმეტყველებს, რომ ყველას, ხშირად
შეუძლიათ შეეჯახონ ერთმანეთს,
და თუ ჩვენი სამყარო მიეჯახება სხვას,
ეს შეჯახება
გამოიწვევს დამატებით სათუთი ნიმუშის
სივრცის ტემპერატურული ვარიაციების გაჩენას
შესაძლოა ჩვენ ერთ დღეს
შევძლოთ მისი დაფიქსირება.
და ისევე ეგზოტიური როგორც ეს სურათია
შესაძლოა იყოს მტკიცე
დაკვირვებებით,
რომელიც დაამკვიდრებს აზრს რომ სხვა სამყაროები არსებობს.
დასკვნას ვაკეთებ
ყველა ამ აზრთა გასაოცარი
თანამონაწილეობით
ძალიან შორეულ მომავალში.
ხედავთ, ჩვენ გავიგეთ
რომ ჩვენი სამყარო სტატიკური არაა,
სივრცე ფართოვდება,
რომ გაფართოება აჩქარებას განიცდის
და შესაძლოა არსებობდეს სხვა სამყაროები
ყველაფერი ეს მკრთალი ვარსკვლავური
სინათლის ფრთხილი დაკვირვებით
რომლებიც შორეული გალაქტიკებიდან მოდიან.
თუმცა რადგან გაფართოება ჩქარდება,
ძალიან შორეულ მომავალში,
ეს გალაქტიკები გაიფანტებიან იმდენად შორს და სწრაფად
რომ ჩვენ აღარ შეგვეძლება მათი დანახვა --
არა ტექნოლოგიური ლიმიტის გამო,
არამედ ფიზიკის კანონების გამო.
სინათლე რომელსაც ის გალაქტიკები ასხივებენ
უსწრაფესი სიჩქარით მოგზაურობითაც კი, სინათლის სიჩქარით.
არ შეეძლებათ დაძლიონ
სულ უფრო გაფართოებადი უფსრკული ჩვენ შორის.
შორეულ სივრცეში მომზირალი
ასტრონომები, შორეულ მომავალში
ვერაფერს დაინახავენ, გარდა უსასრულო
სტატიკური, შავი სიჩუმესა.
და ისინი დაადგენენ
რომ სამყარო სტატიკური და უცვლელია
და დასახლებულია, ერთადერთი ცენტრალური მატერიის ოაზისით
სადაც ისინი სახლობენ --
კოსმოსის სურათი
რომელიც ჩვენ კარგად ვიცით, იქნება არასწორი.
შეიძლება მომავალ ასტრონომებს ქონდეთ ჩანაწერი
რომელიც შემორჩენილი იქნება ადრეული ერიდან
როგორიც ჩვენია,
რომელიც დაამოწმებს გაფართოებად კოსმოსს
გალაქტიკებით სავსე,
მაგრამ განა ის მომავალი ასტრონომები
დაიჯერებენ ასეთ უძველეს ცოდნას?
თუ დაიჯერებენ
შავ, სტატიკურ ცარიელ სამყაროს
რომელსაც მათი თანამედროვე კვლევები გამოავლენს?
მე უკანასკნელს ვეჭვობ.
რაც ნიშნავს რომ ჩვენ ვცხოვრობთ
განსაკუთრებულად პრივილეგირებულ ეპოქაში
როცა ზოგიერთი ღრმა ჭეშმარიტება კოსმოსის შესახებ
ჯერ ისევ მისაწვდომია
ადამიანური ცნობისმოყვარე სულისთვის
როგორც ჩანს, ეს სულ ასე არ იქნება.
რადგანაც დღევანდელი ასტრონომებმა,
თავიანთი ძლიერი ტელესკოპების ცისკენ შეტრიალებით,
დაიჭირეს ერთი მუჭა ინფორმაციული ფოტონებისა --
კოსმოსური ტელეგრამის მსგავსი
მილიარდობით წელი მგზავრობაში მყოფი.
და ამ შეტყობინების ექო ეპოქების განმავლობაში ნათელია.
ზოგჯერ ბუნება ყარაულობს თავის საიდუმლოებებს
ფიზიკური კანონების
მტკიცე ჩაჭერით,
ზოგჯერ რეალობის ჭეშმარიტი ბუნება დასტურს აძლევს
ჰორიზონტის მიღმიდან.
ძალიან დიდი მადლობა.
(აპლოდისმენტები)
კრის ანდერსონი: ბრაიან, მადლობ.
მთელი რიგი იდეები რომელზეც ახლა ისაუბრე
თავბრუდამხევია, მასტიმულირებელი და დაუჯერებელი..
როგორ ფიქრობ
სად იმყოფება ახლა კოსმოლოგია,
ისტორიული თვათახედვიდან?
ვართ ჩვენ რაიმე უჩვეულოს შუაში, ისტორიულად, შენი აზრით?
ბრაიან გრინი: ძნელი სათქმელია.
როდესაც შევიტყვეთ რომ შორეული მომავლის ასტრონომებს
შეიძლება არ ქონდეთ საკმარისი ინფორმაცია, რაღაცეების გამოსარკვევად,
ბუნებრივი კითხვაა, შესაძლოა ჩვენ უკვე ვართ ამ პოზიციაში
და გარკვეული სამყაროს სიღრმისეული კრიტიკული მახასიათებლები
უკვე გაგვექცა, ჩვენი ამოხსნის შესაძლებლობებიდან
რადგანაც როგორც კოსმოლოგია ვითარდება,
ამ პერსპექტივიდან,
შეიძლება ჩვენ მუდამ ვსვამდეთ კითხვებს
და ვერასდროს შევძლოთ ბოლომდე გავცეთ პასუხები.
მეორეს მხრივ, ჩვენ ახლა გავიგეთ
სამყაროს ასაკი.
ჩვენ გვესმის
როგორ გავიგოთ ფონური მიკროტალღური რადიაციის მონაცემები
ეს მოხდა 13,72 მილიარდი წლის წინ --
და კიდევ ჩვენ შეგვიძლია გამოთვლა დღეს რათა ვიწინასწარმეტყველოთ, როგორ გამოიყურება ის
და ის ემთხვევა.
საოცარია! ეს მართლაც შესანიშნავია.
მოკლედ ერთის მხრივ ეს მართლაც შესანიშნავია, რაც ჩვენ მივიღეთ,
მაგრამ ვინ იცის რა სახის შეფერხებები შეიძლება შეგვხვდეს მომავალში.
კრის ანდერსონი: თქვენ იტრიალებთ რამდენიმე დღის მანძილზე.
შესაძლოა ეს საუბრები გაგრძელდეს.
მადლობა. მადლობა ბრაიან (ბგ: სიამოვნებით.)
(აპლოდისმენტები)
몇 달 전 있었던
노벨상 시상식에서
노벨 물리학상의 영예는
천문학 역사상 가장 중요한 관측 중 하나를
해낸 것으로 평가받는
두 팀의 천문학자들에게 주어졌습니다.
오늘 저는 그들이 무엇을 발견했는지와 함께
논쟁이 많긴 하지만 그들의 발견을 설명할 수 있는
배경 이론들에 대해 말씀드리려고 합니다.
구체적으로 말하자면
지구, 우리 은하, 그리고
멀리 떨어진 다른 은하들 너머에
우리 우주 외에
다중 우주라고 불리는
여러 우주들의 집합체가
존재할 가능성에 대해
얘기할 것입니다.
여러분에게 다중 우주의 개념은 낯설 것입니다.
우리는 자라면서 "우주"라는 단어가 곧
모든 것을 의미하는 것으로 믿게 되었기 때문입니다.
물론 그렇지 않은 분들도 간혹 있습니다.
제가 다중 우주에 대한 얘기를
하도 많이 해서 그런지 작년에
제 4살짜리 딸에게 "아빠는 우주 안의
그 어떤 것보다도 너를 더 사랑한단다."라고 말했더니
제 딸이 "우주를 말하는거에요 아니면
다중우주를 말하는거에요?"라고 묻더군요.
(웃음)
하지만 그런 예외적인 경우를 제외하곤
우리 우주와 근본적으로
전혀 다른 특징을 보이는
우주의 존재를 상상하는 것은
쉽지 않은 일입니다.
오늘 강연을 통해 여러분에게
다중우주 개념이 왜
단지 추측임에도 불구하고
중요하고 설득력이 있는지
설명드리도록 하겠습니다.
다중우주에 관한 얘기를 세 부분으로 나눠서 하겠습니다.
맨 먼저 노벨상 수상자들의
관측 결과를 소개하고 그 결과 속에
어떤 수수께끼가 담겨 있는지
알려드리겠습니다.
두 번째 부분에선 끈이론을 소개하면서
수수께끼를 풀 수 있는
실마리를 제시하고
끈이론이 다중우주 개념과
어떻게 연관되는지 설명하겠습니다.
마지막 세번째 부분에서는
급팽창이론을 소개하면서
이 이야기를
마무리짓도록 하겠습니다.
이 이야기의 시작은 1929년으로 거슬러 올라갑니다.
1929년에 위대한 천문학자 에드윈 허블은
머나먼 은하들이 지구로부터
멀어지고 있다는 사실을 발견했습니다.
우주 공간 자체가
팽창하고 있다는 것을 발견한 것이죠.
이것은 매우 획기적인 발견이었습니다.
전체적으로 봤을 때 우주는 정적이라는 것이
그 때까지의 통설이었기 때문입니다.
그 통설이 깨지고 우주의 팽창이
확인되자 사람들은 우주의 팽창 속도가
느려지고 있을 것이라 확신했습니다.
사과를 위로 던지면 지구의 중력에 의해
사과가 땅으로 떨어지듯이
은하 사이의 중력이
우주의 팽창을
억누를 것이라
생각한 것입니다.
1990년대에 들어서 천문학자들은 우주의 팽창 속도가
정확히 얼마나 줄어들고 있는지
직접 측정해보기로 했습니다.
앞서 언급한
두 팀의 노벨상 수상자들이
바로 그들이었죠.
그들은 엄청난 노력을 들여
수많은 은하들을 관측하고
그 관측 자료를 바탕으로
우주의 팽창 속도가
시간에 따라 어떻게 변했는지 알아냈습니다.
그런데 그 결과는 놀라웠습니다.
수집한 자료를 분석하니 우주의 팽창속도가 느려지기는 커녕
오히려 더 빨라지고 있다는
결과가 나온 것입니다.
이는 마치 사과를 위로 던졌더니 점점 더 빨리
하늘로 솟구쳤다고 말하는 것과 똑같은 것입니다.
그런 일이 실제로 일어났다면 여러분은
어떤 이유로 그런 일이 일어나는지
알고 싶어하실 것입니다.
마찬가지로 천문학자들도
이 놀라운 결과의 배경에
어떤 원리가 숨어 있는지 알고 싶어했습니다.
도대체 어떤 힘이 작용해서
모든 은하들이 점점 더 빨리
멀어지고 있는 것일까요?
이에 대한 해결의 실마리는
아인슈타인으로부터 얻을 수 있습니다.
우리는 중력이 어떤 물체를
한 곳으로 잡아당긴다는 사실을
잘 알고 있습니다.
하지만 아인슈타인의
일반상대성이론에 따르면
중력은 물체를 밀어낼 수도 있습니다.
그것이 어떻게 가능하냐면,
아인슈타인의 이론에 따르면
공간 안에 어떤 특정한,
보이지 않는 에너지가 마치 안개처럼
균일하게 차 있을 경우 그 공간은
밀어내는 중력을 생성하기 때문입니다.
밀어내는 중력은
천문학자들의 관측 결과를 설명하기 위한 열쇠가 될 수 있습니다.
이 보이지 않는 에너지에서 생성된
밀어내는 중력은
암흑에너지라 불립니다.
화면에서는 여러분이 쉽게 구분할 수 있도록 암흑에너지를
하얀 연기처럼 표시했는데
이 에너지는 은하 사이에서
밀어내는 힘으로 작용해
우주의 팽창을 가속시킵니다.
암흑에너지는 천문학자들의 관측 결과를
설명하는데 큰 발판과 역할을 했습니다.
하지만 앞서 말했듯이 여기에는
수수께끼가 숨어 있습니다.
그 수수께끼는 바로 이것입니다.
천문학자들은 암흑에너지가 얼마만큼
존재해야 우주의 팽창 속도가 관측 결과와 일치하는지
계산해보기로 했습니다.
계산 결과 천문학자들은
다음과 같은 숫자를 얻었습니다.
이 숫자는 관련 단위로 표시될 때
말할 것도 없이 무지하게
작은 숫자입니다.
문제는 왜 하필 이런 값이 나오냐는 것입니다.
우리는 물리학 법칙으로부터
이 값을 수학적으로 도출해내려 했지만
아직까지 그 누구도 성공하지 못했습니다.
여러분은 왜 굳이 이 숫자를 설명해야 하는지
이해하지 못하실 수도 있습니다.
저희와 같은 전문가들에겐
흥미로운 문제일지 몰라도
그 외 사람들에겐 아무런 의미 없는 문제라고
생각하실 수도 있습니다.
물론 이건 전문적인 내용이긴 하지만
동시에 매우 중요한 내용이기도 합니다.
현재까지는
이 숫자를 설명하는 것이
암흑 속에 숨겨진 세상의 이치에
빛을 비출 수 있는 유일한 방법이기 때문입니다.
이 숫자는 다른 우주들의 존재 가능성을 내포하고 있는데
이는 두 번째 부분의 주제인
끈이론에서 도출할 수 있습니다.
앞서 말씀드린 암흑에너지의 수수께끼를 염두에 두면서
이제 끈이론에 대한
세 가지 핵심 내용을
말씀 드리겠습니다.
먼저 끈이론이란 무엇일까요?
끈이론은 생전 아인슈타인의 꿈이었던
대통일이론, 즉 만물에 작용하는
모든 힘을 설명할 수 있는
단 하나의 체계를 실현하기 위한
하나의 접근 방법입니다.
끈이론의 핵심 개념은
매우 간단합니다.
여러분이 어떤 물체를 자세히
들여다보면 분자에서 시작해
원자들, 아원자 입자들까지
관찰할 수 있을 것입니다.
하지만 끈이론에 따르면
이보다 더 세부적으로 들어가 현존하는 기술로
관측할 수 없는 수준까지 내려갈 경우
진동하는 가느다란 에너지 줄,
즉 진동하는 끈을 볼 수 있습니다.
바이올린의 줄이
어떻게 진동하느냐에 따라
다른 소리가 나듯이
이 에너지 끈이
어떻게 진동하느냐에 따라
각기 다른 입자들이 탄생합니다.
전자, 쿼크, 뉴트리노, 광자 등
우주의 모든 입자들이 진동하는 끈으로부터
결정되기 때문에 이 입자들에 대한 설명을
단 하나의 체계 아래 통일하는 것이 가능해지는 것입니다.
결국 끈이론에 따르면 우리 주변의 모든 것은
진동하는 미세한 끈에서
탄생한 소리들이
하나 하나씩 모여
거대한 우주 교향곡을
이룬 것이라 할 수 있습니다.
하지만 이 우아한 대통일이론에도
문제점이 없진 않습니다.
전문가들이 수년간 연구한 결과
우리의 상식에 반하는 어떤 특정 조건을
허용하지 않는 이상
끈이론은 수학적으로
성립될 수 없다는 결론이 나온 것입니다.
그 조건은 바로 공간 차원의 수를 늘리는 것이었습니다.
우리 모두 공간은 3차원이라는 사실을 잘 알고 있습니다.
즉 공간은 높이, 너비, 깊이를
나타내는 세 가지 수로 표현할 수 있습니다.
하지만 끈이론에 따르면 아주 미시적인 공간에선 세 가지 차원 외에
여분차원들이 추가로 존재합니다.
다만 그 차원들이 너무나도 작은 크기로 뭉쳐져
있기 때문에 우리가 감지하지 못하는 것입니다.
이 여분차원들은 우리가 직접
감지할 수는 없지만 진동하는 끈의 진동 형태에는 영향을
미치기 때문에 우리 주변의 모든 것을
간접적으로 결정짓습니다.
끈이론에선 끈의 진동이
모든 것을 결정하기 때문입니다.
결국 여분차원들이 어떤 형태로
뭉쳐져 있는지에 따라 입자의 질량, 힘의 크기, 그리고
암흑에너지의 양이 모두 결정된다는
결론에 도달하게 됩니다.
따라서 여분차원들이 어떻게 뭉쳐져 있는지
알아낸다면 암흑에너지의 양을 수학적으로
도출할 수 있을 것입니다.
그런데 여기엔 문제가 있습니다.
바로 여분차원들이 뭉쳐진 형태를
정확히 알 수 없다는 것입니다.
우리가 할 수 있는 것은 단지
수학적으로 어떤 형태들이 가능한지
계산해 보는 것 뿐입니다.
이런 개념들이 처음 제시됐을 당시에는
단지 다섯 개의 후보 형태들만이 존재했습니다.
그래서 단순히 하나 하나씩 분석해서
우리 우주의 특성과 일치하는
형태가 존재하는지
알아볼 수 있었습니다.
하지만 시간이 지나면서 다른 후보 형태들이
속속 발견됐고 그 수는 다섯 개에서 수백 개로,
그리고 수백 개에서 수천 개로 늘어났습니다.
다섯 개보다는 훨씬 많은 수였지만 그래도 일일이 분석하는 것이
불가능한 수준은 아니었습니다.
어차피 대학원생들도 일거리가 필요하니까 문제될 것이 없었죠.
그런데 그 후에도 후보 형태들이
계속해서 발견되면서 그 수는 수백 만 개에서
수억 개로 증가했고 오늘날에는 약
10의 500제곱 개의 후보 형태들이 존재하는 것으로 추정되고 있습니다.
이제 어떻게 해야 할까요?
이 어마어마한 수에 압도된
일부 연구자들은 낙담한 나머지 끈이론으로
확고하고 검증 가능한 예측을 하는 것은
불가능하다고
생각하게 됐습니다.
하지만 다른 연구자들은 생각을 뒤집어
다중우주의 가능성을 제기하기 시작했습니다.
이들은 이 수많은 후보 형태들
하나 하나가 모두 대등하다고 생각했습니다.
여분차원이 다르게 뭉쳐진
우주들이 여러 개 있다고 생각하면
단 하나의 '진짜'가 존재하는 것이 아니라
모든 형태들이 '진짜'고 실제로 존재한다는 것입니다.
이는 암흑에너지의 수수께끼를
풀기 위한 노력에
큰 영향을 미쳤습니다.
만약 우리가 알고 있는 우주 외에
다른 우주들이 존재하고
각 우주에 대해 여분차원들이
다른 형태로 뭉쳐져 있다면 각 우주의 물리적 특징 또한
다르게 나타날 것이고
각 우주에서 관측되는
암흑에너지의 양 또한
다르게 나타날 것이기 때문입니다.
이렇게 생각하면
암흑에너지의 양을 설명하는 문제는
기존에 생각했던 문제와 전혀 다른 양상을 띠게 됩니다.
이렇게 생각하면 왜 암흑에너지의 양이
특정 값을 가지고 있는지에 대한 해답은 존재할 수 없습니다.
암흑에너지의 양에는 특정 값만 있는 것이 아니라
다양한 값들이 존재하기 때문입니다.
이는 즉 우리가 여태까지
잘못된 질문을 묻고 있었다는 것을 의미합니다.
우리가 물었어야 할 올바른 질문은
왜 우리가 이 우주에서 태어났는지,
즉 암흑에너지의 양이 다르게 나타나는 수많은 우주들
가운데에서 왜 하필 지금 우리가 살고 있는
이 우주에서 태어났냐는 것입니다.
이 질문에 대한 대답은 존재합니다.
암흑에너지의 양이 우리 우주보다
훨씬 더 많은 우주에선
암흑에너지의 밀어내는 힘이 너무나도 강해
물질이 한곳으로 뭉쳐지지 못합니다.
물질이 뭉쳐지지 못하면 당연히
은하도 형성되지 못합니다.
한편 우리 우주보다 훨씬 더 적은 양의 암흑에너지를 가진
우주는 빠른 속도로 붕괴하기 때문에
역시 은하가 형성되지 못합니다.
은하가 없으면 별과 행성도 존재할 수 없습니다.
따라서 암흑에너지의 양이 우리 우주보다
훨씬 더 크거나 적은 우주에선 우리와 같은
특성을 지닌 생명체가 존재할 수 없는 것입니다.
결국 우리가 이 우주에 존재하는 이유는
이 우주가 지닌 암흑에너지의 양이
우리와 같은 생명체를 수용하기에
딱 적절하기 때문입니다.
이런 식으로 설명하면
암흑에너지에 대한 수수께끼는
풀린 것이 됩니다.
물론 이런 설명에 만족하지 못하는 이들도 있습니다. 우리가 관측하는 특성들은 물리학을 통해
확고히 설명되어야 하는데
이 설명은 그렇지 못하기 때문입니다.
하지만 이는 지금 우리가 하고 있는 얘기의
요점이 아닙니다. 중요한 것은 우리가
어떤 특성을 관찰했을 때
그 특성에 대해
여러 값들이 관측될 경우
그 여러 가지 값들 중 어떤 특정한 값만
설명하려 하는 것은
잘못된 접근이라는 것입니다.
이는 요하네스 케플러의
사례를 통해 확인할 수 있습니다.
케플러는 지구가 왜 태양으로부터
9천 3백 만 마일 떨어진 곳에 있는지 알고 싶어했습니다.
케플러는 이 숫자의 의미를 설명하기 위해
수십 년의 세월을 보냈습니다. 하지만 결국에는 실패했죠.
오늘날 우리는 케플러가 왜 실패했는지 잘 알고 있습니다.
케플러는 잘못된 질문을
묻고 있었던 것입니다.
우리 우주에는 항성으로부터 거리가 천차만별인
다양한 행성들이 존재합니다.
이 수많은 행성들 중에서 왜 하필
지구가 태양으로부터 9천 3백 만 마일 떨어져 있는가를
묻는 것은 아무런 의미가 없는 것입니다.
우리가 물어야 할 올바른 질문은
우리가 왜 다른 수많은 가능성 중에서
태양으로부터 9천 3백 만 마일
떨어진 곳에 존재하게 됐느냐는 것입니다.
이에 대한 해답은 구할 수 있습니다.
지구보다 태양에 더 가까운 행성은
너무 뜨거워서 우리와 같은 생명체가
존재할 수 없습니다.
마찬가지고 지구보다 태양에서 더 멀리 떨어진 행성은
너무 춥기 때문에
우리와 같은 생명체가 살 수 없습니다.
우리가 지구에 존재하는 이유는 단순히
지구의 환경이 우리와 같은 생명체를
수용하기에 딱 알맞은
조건이기 때문입니다.
행성과 그 위치를 설명하는데에는
이러한 논증이 올바릅니다.
마찬가지로 우주와
암흑에너지의 양을 설명하는데에도
이러한 논증이 올바를지도 모릅니다.
다만 한 가지 다른 점이라면 우리는 이 우주 안에
다른 행성들이 존재한다는 사실을
확실하게 알고 있지만 다른 우주들의 존재 가능성은
그저 추측일 뿐이라는 점입니다.
종합하자면 우리에게는
사실상 다른 우주들을 생성시키는
하나의 메카니즘이 필요합니다.
이는 제가 마지막으로 얘기할 주제와 연관 있습니다.
왜냐하면 우주학자들은 대폭발이론을 이해하기 위해
이 메카니즘을 알아냈기 때문입니다.
대폭발이론에 대해 얘기할 때
우리는 보통 커다란 폭발과 함께
우리 우주가 탄생하면서
공간이 바깥으로
뻗어나가는 모습을 상상합니다.
그런데 여기엔 비밀이 숨겨져 있습니다.
바로 대폭발이론에는 폭발 부분에 대한 얘기가
전혀 없다는 것입니다.
대폭발이론은 폭발 이후 우주가 어떤 변화를 거쳤는지에 대해
설명하지만 대폭발 자체가
어떻게 일어났는지에 대해선 설명하지 못합니다.
대폭발에 대한 설명은
대폭발이론을 개선시킨
급팽창이론이 등장하면서 비로소 가능해졌습니다.
급팽창이론에 의하면 공간이 바깥으로
팽창되는 데에는
특별한 연료가 사용됩니다.
이 연료는 양자장이라는 것을
기반으로 하고 있는데
그 효율성이 엄청나게 높아서
이 연료를 전부 써버리는 것은
사실상 불가능합니다.
이는 대폭발이
우리 우주에 한해 일어난 일회적인 사건이 아닐
가능성이 높다는 것을 의미합니다.
즉 고갈되지 않는 연료로부터 수없이 많은 대폭발들이 발생하고
각각의 대폭발은
새로운 우주의 탄생으로 이어진다는 것입니다.
거품 목욕에 비유하면 우리 우주는
거대한 거품 덩어리 중 단 하나의 거품에 불과합니다.
이제 이 개념을 끈이론과 결합시키면
다음과 같은 모습을 연상할 수 있습니다.
각각의 우주는 서로 다른 형태로 뭉친
여분차원들을 가지고 있습니다.
이로 인해 각 우주는 서로 다른 물리적 특성을 지닙니다.
우리가 다른 우주가 아닌 이 우주에 존재하는 이유는
암흑에너지의 양과 같은
우리 우주의 물리적 특성들이
우리와 같은 생명체를 수용하기에 적합하기 때문입니다.
이것이 바로 오늘날 우리가 알고 있는
우리 우주의 유력한 모델입니다.
이에 대한 논란이 많긴 하지만
최첨단 관측과 이론들을 고려하면 이 모델을 심각하게 받아들이지 않을 수 없습니다.
물론 다른 우주들의 존재를 실제로
확인할 수 있을지에 대한 의문은
여전히 존재합니다.
그래서 이제부터 다중우주의 실체를
확인할 가능성에 대해 한 번 얘기해보겠습니다.
급팽창이론에 대한 근거는
우주 관측을 통해 이미 확보했습니다.
급팽창이론에 따르면 우주 대폭발은
매우 강렬하게 일어났습니다.
공간이 급속히 팽창하면서 미시세계의 양자적 요동이
순식간에 거시적인 크기로 늘어났고
이 과정에서 공간 내에 뜨거운 지점과 차가운 지점들이
독특한 무늬를 만들며 형성됐습니다.
이 무늬는 마치 지문과 같은 것인데
천문학자들은 고성능 망원경을 통해
이 무늬를 실제로 관측하는데 성공했습니다.
또 급팽창이론은 다른 우주들이 존재할 경우
우주끼리 서로 충돌하는 경우도
발생할 수 있다고 예측하고 있습니다.
만약 우리 우주가 다른 우주와
충돌한다면 그 충돌로 인해
우주 공간에 미묘한 온도 변화가
발생하게 되는데 어쩌면
그 변화를 감지해 다중우주의 존재를
확인할 수 있을지도 모릅니다.
지금은 이런 이야기가 그저 신기한 이론에 불과하지만
언젠가는 관측을 통해
다른 우주의 존재가
실제로 입증될 수 있을지도 모릅니다.
마지막으로 앞서 설명드렸던 것들이
먼 미래에 대해 무엇을 시사하는지
이야기를 하며
강연을 마치겠습니다.
우리는 먼 은하에서 오는
별빛들을 관측함으로써
우리 우주가 정적이 아니라
실제로는 팽창하고 있다는 사실을
발견했습니다.
또 그 팽창 속도가 점점
빨라지고 있고 우리 우주 외에
다른 우주들이 존재할 수 있다는 점도 확인했습니다.
우주의 팽창이 점점 더 빨라지면서 은하들도 점차 더
멀어지고 있습니다. 때문에 먼 미래에는
다른 은하들을 더 이상 관측할 수 없게 될 것입니다.
이는 기술이 부족해서가 아니라
우주를 지배하는 물리적 법칙을
거스를 수 없기 때문입니다.
다른 은하들로부터 오는 빛은
아무리 빨라도 속도의 한계가 존재하기 때문에
끊임없이 늘어나는
공간의 팽창 속도를 극복할 수 없습니다.
때문에 먼 미래의 천문학자들은
우주를 바라볼 때
정적이고 칠흑 같은 어둠 밖에
보지 못할 것이고 결국엔 우주가
정적이고 불변할뿐만 아니라
우주의 모든 물질이 한 곳에 모여있다는
결론을 내릴 것입니다.
우리는 당연히 틀리다고
알고 있는 것을
미래의 천문학자들은 사실로 믿게 되는 것입니다.
물론 현재의 우리와 마찬가지로 먼 미래의 천문학자들도
이전 세대로부터 내려오는 자료들을
통해 은하들로 가득차고
동적으로 팽창하는
우주의 모습을 접할 수 있을지 모릅니다.
하지만 미래의 천문학자들이
고대의 자료를 그대로 믿을까요,
아니면 그들의 최첨단 기기를 통해
관측한 정적이고 텅텅 비어 있는,
시커먼 우주를 사실로 받아들일까요?
저는 후자라고 생각합니다.
즉, 오늘날 우리는
탐험을 통해 우주의 진실을 파헤칠 수 있는,
축복받은 시대를
살아가고 있지만
이러한 특혜를
우리가 언제까지나 누리지는 못할 것입니다.
이 시대의 천문학자들은
강력한 망원경으로 하늘을 바라보며
마치 전보처럼
수십 억 년 전 우주의 모습을 그대로 간직한 채 지구를 향해
날아오는 빛들을 포착했습니다.
수많은 세월을 거쳐 날아온 이 메시지들이 우리에게 시사하는 바는 명확합니다.
자연은 때때로 물리 법칙 뒤에
자신의 비밀들을
숨겨 놓는다는 것입니다.
진실의 일부는 그 모습을 드러내지 않은 채 수평선 너머에서
우리에게 신비로움의 대상이 될 것입니다.
감사합니다.
(박수)
크리스 앤더슨: 그린 박사님 감사합니다.
강연하신 내용은 정말
믿기 힘들 정도로 대단했습니다.
한 가지 질문이 있는데요.
역사적인 관점에서 봤을 때 현재 우주론이
어디쯤 와 있다고 보십니까?
현재의 우주론이 과거와 차별되는 특별한 단계에 도달했다고 보십니까?
브라이언 그린: 글쎄요. 좀 어려운 질문이네요.
미래의 천문학자들이 정보가 부족해 우주에 대한 정확한 그림을
그리지 못할 것이란 사실을 깨닫게 됐을 때 자연히 지금 우리도
그런 단계에 있는 것은 아닌지 의문이 들 수 밖에 없었습니다.
우주가 진화하는 방식 때문에 아무리 노력해도 우주의
핵심적 원리를 깊이 있게 이해할 수 없는 것은 아닌가하는
의문이 들었죠.
그런 관점에서 봤을 때 어쩌면 우리는
끊임없이 질문을 던지면서도 그에 대한 해답을
완전하게 얻지는 못할지도 모릅니다.
반면 우리는 우주의 나이가
어느 정도 되는지
계산하는데 성공했고
137억 년 전에 생성된
마이크로 배경복사가 어떤 모습일지 예측해
실제로 그 예측이
사실임을 입증했습니다.
이건 엄청 놀라운 일입니다.
그래서 한편으론 우리가 여기까지 온 것만으로도 정말 굉장하다는
생각이 들지만 미래에 또 어떤 일들이 펼쳐질지는 아무도 모르는 일이죠.
크리스 앤더슨: 앞으로 며칠간 더 계실테니 관련된 얘기를
더 할 수 있을지도 모르겠습니다.
다시 한 번 감사드립니다. (그린: 제가 영광입니다)
(박수)
Пред неколку месеци
Нобеловата награда за физика
беше доделена на два тима астрономи
за откритие кое беше поздравено
како едно од најважните
астрономски опсервации некогаш направени.
А денеска, откако накусо ќе опишам што тие откриле,
ќе ви зборувам за една многу контроверзна концепција
која го објаснува нивното откритие,
имено, за можноста
дека многу подалеку од Земјата,
од Млечниот пат и од другите далечни галаксии,
би можеле да откриеме дека нашиот универзум
не е единствениот универзум,
туку, напротив, е
дел од огромен комплекс универзуми
кој го нарекуваме „мултиверзум“.
Е сега, идејата за мултиверзум е чудна.
Мислам... повеќето од нас биле одгледани да веруваат
дека зборот "универзум" значи „сè“.
А претпазливо велам „повеќето од нас“
зашто мојата четиригодишна ќерка ме слушна како зборувам за овие идеи штом се роди.
Минатата година (кога) ја држев в раце
ѝ реков: „Софија,
те сакам повеќе од сè во универзумот".
А таа се сврти кон мене и рече: „Татичко,
од универзумот или од мултиверзумот?“
(смеа)
Но, и да го тргнеме на страна ова несекојдневно предочување,
чудно е да се замислат
други „кралства“ (реалности), посебни од нашево,
повеќето од нив со фундаментално различни особености,
кои со право би се нарекувале „универзуми по себе“.
А сепак,
макар што идејава, секако, е шпекулативна,
целам кон тоа да ве убедам
дека има резон да ја сфатите сериозно
зашто, едноставно, сосема веројатно е да е точна.
Приказната за мултиверзумот ќе ви ја раскажам во три дела.
Во првиот дел
ќе ги опишам резултатите кои се наградени со Нобелова награда
и ќе фрлам светло врз една длабока мистерија
која тие резултати ја разоткриваат.
Во вториот дел
ќе понудам решение за мистеријата
базирано на пристапот наречен „Теорија на струни“ (String theory),
а токму тоа е делот во кој идејата за мултиверзумот
се појавува во приказната.
Конечно, во третиот дел
ќе опишам една космолошка теорија
(наречена „инфлација“)
којашто ќе ги обедини сите делови од приказната.
Добро... значи, првиот дел започнува во 1929 година
кога големиот астроном Едвин Хабл (Edwin Hubble)
увидел дека сите далечни галаксии
се оддалечуваат од нас,
постулирајќи дека и самиот простор се шири,
се зголемува.
Е сега... ова било револуционерно.
Преовладувало мудрувањето дека во најголеми размери
универзумот е статичен.
Но, дури и така,
постоела една работа за која сите биле сигурни:
ширењето би морало да се забавува (успорува).
Исто како што и земјината гравитација
го забавува издигнувањето на нагоре фрленото јаболкото,
и гравитациското влијание
на секоја галаксија врз другите
би морало да го забавува
ширењето на просторот.
Е сега, ајде да премотаме набрзина до 1990-тите
кога тие два тима астрономи
(кои ги спомнав на почетокот)
биле инспирирани од размислувањето
да ја мерат
стапката на забавување на ширењето.
Ова го сториле
преку макотрпно опсервирање
на бројни далечни галаксии,
овозможувајќи им графички приказ
за тоа како стапката на ширење се менувала во проекција време.
И еве го изненадувањето:
откриле дека ширењето не забавува.
Наместо тоа, откриле дека забрзува,
движејќи (ширејќи) се сè побрзо и побрзо.
Тоа е како да фрлите јаболко нагоре
и тоа да се движи нагоре сè побрзо и побрзо.
Е сега, доколку видевте јаболкото кое се однесува така,
ќе сакавте да знаете „зошто?“.
Што е го турка?
Слично, резултатите на астрономите
сосема се заслужни за Нобелова награда,
но тие подигнаа едно аналогно прашање.
Која сила предизвикува сите галаксии
меѓусебно да се оддалечуваат
со сè поголема брзина?
Одговорот што највеќе ветува
доаѓа од една стара Ајнштајнова идеја.
Видете... сите ние сме навикнале дека гравитацијата
е сила што прави една работа –
ги приближува предметите.
Но, во Ајнштајновата теорија за гравитација,
во неговата генерална теорија за релативитет,
гравитацијата може и да ги раздалечува нештата.
Како? Е па... според Ајнштајновата математика,
доколку просторот е униформно исполнет
со невидлива енергија,
нешто како униформа, како невидлива магла,
тогаш гравитацијата која е генерирана од таа магла
би била одбивна –
одбивна гравитација –
нешто што е точно тоа што ни треба за да ги објасниме опсервациите.
Значи, одбивната гравитација
на невидливата енергија во просторот –
сега веќе ова го нарекуваме „темна енергија“ (dark energy),
но го претставив како бел чад за да можете да ја видите –
нејзината одбивна гравитација
ќе предизвика галаксијата да ја оттурнува секоја друга галаксија,
предизвикувајќи ширењето да забрзува,
а не да забавува.
А ова објаснување
претставува огромен напредок.
Но, ви ветив и мистерија
во првиов дел.
Еве ја.
Кога астрономите пресметале
колкава количина од оваа темна енергија
мора да се вбризга во просторот
за да ѝ се препише космичкото забрзување,
видете што открија.
Овој број е мал.
Изразен во релевантната единица мерка,
тоа е спектакуларно мал број.
А мистеријата е да се објасни чудниот број.
Сакаме овој број
да произлезе од законите на физиката,
но, досега, никој го нема најдено начинот за тоа.
Е сега... можеби ќе се запрашате:
терба ли да ми е гајле?
Можеби објаснувањето за овој број
е само едно техничко прашање,
технички детал интересен за експертите,
а без релевантност за кој било друг.
Е па... секако дека е технички детал,
но некои детали навистина значат.
Некои детали овозможуваат
поглед кон непознатите подрачја од реалноста,
а можно е овој чуден број да го прави баш тоа –
како единствен пристап кој, досега, забележал напредок во објаснувањето,
кој сугерира можност за постоење на други универзуми –
идеја која природно произлегува од теоријата на струни,
што ме води до вториот дел: теорија на струни.
Значи, држете ја мистеријата на темната енергија
во позадина на вашиот ум
додека ви зборувам за
трите клучни работи околу теоријата на нишки.
Најпрвин... Што е тоа?
Е па... тоа е пристап за реализација на Ајнштајновиот сон
за унифицирана теорија на физиката,
единствена сеопфатна рамка
која би можела да ги опише
сите сили што дејствуваат во универзумот.
А централната идеја кај теоријата на струни
е прилично јасна.
Вели: ако го испитувате
кое било делче материја сè подлабоко, сè поситно,
најпрвин ќе најдете молекули,
а потоа ќе најдете атоми и субатомски честички.
Но, теоријата вели и: ако истражувате на уште поситно,
многу поситно одошто можеме со постојната технологија,
во овие честички би нешле нешто друго –
мало, ситно вибрирачко влакно енергија,
ситна ситна вибрирачка струна.
И исто како и жиците на виолина,
струните можат да вибрираат во различни обрасци,
произведувајќи различни музички ноти.
Овие мали, фундаметални струни,
кога вибрираат во различни обрасци,
произведуваат различни видови честички –
па така... електрони, кваркови, неутрина, фотони и
сите други честички
би биле обединети во една единствена рамка,
бидејќи сите би настанувале од вибрирачки струни.
Ова е една неодолива слика,
еден вид космичка симфонија,
каде сето богатство
што го гледаме во светотот околу нас
настанува од музиката
којашто овие ситни ситни струни можат да ја свират.
Но, си постои цена
за оваа елегантна унификација
зашто годините истражување
имаат покажано дека математиката не функционира баш-баш кај теоријата на нишки.
Си има внатрешни неконзистентности,
освен ако ги дозволиме
за нешто потполно непознато –
дополнителни димензии на просторот.
А тоа е: сите ние знаеме за вообичаените три димензии на просторот.
И за нив можете да размислувате
како за висина, ширина и длабочина.
Но, теоријата на струни вели: при фантастично мали размери,
постојат дополнителни димензии
стуткани во ситна величина, толку ситна
што сеуште ги немаме детектирано.
Но, и покрај тоа што димензиите се скриени,
тие би имале влијание врз нештата што можеме да ги набљудуваме
бидејќи формата на дополнителните димензии
го ограничува начинот на вибрирање на струните.
А во теоријата на струни,
вибрацијата одредува сè.
Па така, масата на честичките, јачината на силите,
и, најважно, количината на темната енергија
би биле детерминирани
од формата на дополнителните димензии.
Значи, ако ја знаевме формата на дополнителните димензии,
би требало да можеме да ги пресметаме овие карактеристики,
да го пресметаме нивото на темната енергија.
Предизвикот е
тоа што не ја знаеме
формата на овие дополнителни димензии.
Сè што имаме
е листа на форми-кандидати
кои математиката ги дозволува.
Е сега... кога овие идеи биле развиени за првпат,
имало само околу 5 различни форми-кандидати,
па... можете да си замислите
како ги анализираме една по една
за да одредиме дали некоја ги дозволува
физичките особености кои ги набљудуваме.
Но, со тек на време листата растела
како што истражувачите пронаоѓале други форми.
Од вкупно пет, бројот пораснал на стотици, а потоа и на илјадници –
голема, но сепак справлива колекција за анализа,
бидејќи, после сè,
дипломците треба да работат нешто.
Но листата продолжила да расте
во милиони и милијарди, сè до денеска.
Листата на форми-кандидати
се настаса до 10 на 500-та.
И... што да се прави?
Некои истражувачи станаа резигнирани,
заклучувајќи дека има толку многу форми-кандидати за дополнителните димензии,
доведувајќи (секоја од нив) до различни физички особености,
така да теоријата на струни никогаш не би дала
конечни, експериментални предвидувања.
Но... други се зафатија со овој проблем и од друг агол,
водејќи нè до можноста за мултиверзум.
Еве ја идејата:
можеби секоја од овие форми е на еднакво рамниште со секоја друга.
Можеби секоја е реална колку и останатите
во смисла дека
постојат многу универзуми,
секој со поинаква форма за дополнителните димензии.
А овој радикален предлог
има фундаментално влијание врз мистеријата:
количината на темна енергија откриена во резултатите (оние наградените со Нобелова).
Зашто, видете...
ако постојат други универзуми,
и ако тие универзуми
(секој од нив) имаат различна форма за дополнителните димензии,
тогаш физичките особености кај секој универзум ќе бидат различни,
а, поподробно,
и нивото на темната енергија во секој универзум
ќе биде различно.
Што значи дека мистеријата
за објаснување на количината на темна енергија (којашто сега ја измеривме)
би се здобила со сосема поинаков карактер.
Во овој контекст,
законите на физиката не можат да објаснат еден број за темната енергија
затоа што нема само еден број.
Постојат многу броеви.
Што значи дека
сме прашувале погрешно прашање.
Вистинското прашање кое треба да се постави е:
зошто ние луѓето се наоѓаме во универзум
со одредено ниво на темна енергија кое го измеривме,
а не се наоѓаме во другите можности
кои се таму некаде?
Е ова е прашање со кое можеме да постигнеме напредок.
Бидејќи оние универзуми
коишто имаат многу повеќе темна енергија отколку нашиот,
секогаш кога материјата ќе се обиде да формира галаксии,
одбивното влијание на темната енергија е толку силно
што доведува до распарчување,
па не се формираат галаксии.
А во оние универзуми кои имаат многу помалку темна енергија,
е тие се самоуништуваат толку брзо
така што, повторно, не се формираат галаксии.
А, без галаксии нема звезди, нема планети
и нема можност
за нашата форма на живот
да постои во тие други универзуми.
Значи, се наоѓаме во универзум
со карактеристичната количина темна енергија којашто ја измеривме
само затоа што нашиот универзум ги има условите
кои се гостопримливи за нашата форма на живот.
И тоа би било тоа.
Мистеријата е решена,
мултиверзумот пронајден.
Е сега... некои сметаат дека ова објаснување е незадоволително.
Од физиката сме навикнале
да добиваме дефинитивни објаснувања за особеностите што ги набљудуваме.
Но, поентата е:
ако особеноста што ја набљудувате
може да има и има
широк спектар на различни вредности
низ поширокиот пејзаж на реалноста,
тогаш мислењето за едно единствено објаснување
за одредена вредност,
едноставно, е погрешно.
Еден стар пример
доаѓа од големиот астроном Јоханес Кеплер (Johannes Kepler)
кој бил опседнат да разбере
еден друг број –
зошто Сонцето е оддалечено 93 милиони милји од Земјата?
И работел со декади, обидувајќи се да го објасни овој број,
но никогаш не успеал, а ние знаеме и зошто.
Кеплер го поставувал
погрешното прашање.
Ние сега знаеме дека има многу планети
на различна оддалеченост од нивната ѕвезда-домаќин.
Па, да се надевате дека законите на физиката
ќе објаснат еден конкретен број, 93 милиони милји,
е тоа, едноставно, е погрешна насока.
Наместо тоа, вистинското прашање е:
зошто ние луѓето се наоѓаме на планета
која е на оваа специфична оддалеченост,
а не на некоја од другите можни?
И повторно, тоа е прашање кое можеме да го одговориме.
Оние планети коишто се многу поблиску до звезда како Сонцето
би биле толку врели
што нашата форма на живот не би постоела.
А оние планети кои се многу подалеку од ѕвездата,
е па... тие би биле кочан-ладни
така што, повторно, нашата форма на живот не би се развила.
Па така, се наоѓаме себе си
на планета која е на ваква специфична оддалеченост
само затшто ги обезбедува условите
што се витални за нашата форма на живот.
А кога станува збор за планетите и за нивните оддалечености,
тоа, кристално јасно, е правилниот начин на размислување.
Поентата е:
кога станува збор за универзумите и за темната енергија која тие ја содржат,
ова, исто така, би можел да биде правилниот начин на размислување.
Една клучна разлика, се разбира,
е дека знаеме дека постојат други планети таму некаде,
но досега шпекулирав единствено за можноста
дека би можело да има и други универзуми.
Па, за да резимираме
ни треба механизам
кој ќе може да генерира други универзуми.
И тоа ме води до последниот, третиот дел.
Бидејќи таков механизам бил откриен
од страна на космолозите кои се обидувале да го разберат Биг Бенг-от (Big Bang).
Гледате... кога зборуваме за Биг Бенг (Големата експлозија),
често имаме слика
за еден вид космичка експлозија
која го создала нашиот универзум
и која го поставила просторот да брза кон надвор (да се шири).
Но, има една мала тајна.
Големата експлозија изостава нешто многу важно,
експлозијата.
Ни кажува како универзумотсе развил после експлозијата,
но не ни дава увид
во тоа што би можело да ја омоќни самата експлозија.
А оваа празнина конечно беше пополнета
преку подобрената верзија на Биг Бенг теоријата.
Се вика „инфлациска космологија“
којашто идентификуваше специфичен вид гориво
кое природно би генерирало
ширење на просторот кон надвор.
Горивото се базира на нешто што е наречено „квантно поле“,
но единствениот детал кој за нас е важен
е дека ова гориво докажува дека е толку ефикасно
што практично е невозможно
да се потроши,
што во инфлациската теорија значи дека
Биг Бенг-от којшто го создал нашиот универзум
најверојатно и не е еднократен настан.
Горивото не само што го создало нашиот Биг Бенг,
туку и би генерирало безброј други Биг Бенг-ови,
секој од нив создавајќи засебни универзуми,
при што, нашиот универзум би станал еден меур
во големата космолошка меур-бања од универзуми.
И сега, кога ова ќе го споиме со теоријата на струни,
еве ја сликата до која сме доведени.
Секој од овие универзуми има дополнителни димензии.
Дополнителните димензии имаат њирок спектар од различни форми.
Различните форми даваат различни физички особености.
А ние се наоѓаме во еден универзум наместо во некој друг
едноставно зашто само во нашиот универзум
физичките особености, како и нивото на темна енергија
се подобни за одржување на нашата форма на живот.
Ова е примамливата, но и многу контроверзна слика
за поширокиот космос
којашто најновите опсервации и технологија
нè наведуваат сериозно да ја земеме предвид.
Големо прашање кое преостанува е:
дали некогаш ќе го потврдиме
постоењето на други универзуми?
Е па, дозволете да опишам
еден начин за како тоа би можело еден ден да се случи.
Инфлациската теорија
веќе има силна опсервациска поддршка
зашто теоријата предвидува
дека Биг Бенг-от би бил толку силен
што, како што просторот рапидно се ширел,
така мали квантни бранови од микро светот
би се протегнале до макро светот,
давајќи карактеристичен отпечаток,
образец на нешто потопли места и на нешто поладни места
низ просторот
што, сега веќе, е опсервирано со моќни телескопи.
Понатаму, ако постојат други универзуми,
теоријата предвидува дека кога тогаш
тие универзуми може да се судрат.
И ако нашиот универзум биде удрен од друг,
тој судир
ќе создаде дополнителен суптилен образец
на температурни варијации низ просторот
коишто, еден ден,
би можеле да ги детектираме.
И колку и да е егзотична оваа слика,
еден ден може да биде поткрепена
и со опсервации,
потврдувајќи го постоењето на други универзуми.
Ќе завршам
со една впечатлива импликација
од сите овие идеи
за многу далечната иднина.
Гледате... научивме
дека нашиот универзум не е статичен,
дека просторот се шири,
дека ширењето забрзува и дека
би можело да постојат и други универзуми,
а сето тоа преку внимателно испитување
на бледи точки звездена светлина
која кон нас доаѓа од далечните галаксии.
Но, бидејќи ширењето забрзува,
во многу далечната иднина
тие галаксии ќе отидат толку далеку и толку брзо
што нема ни да можеме да ги видиме –
не поради технолошки ограничувања,
туку поради законите на физиката.
Светлината што ја емитираат тие галаксии,
дури и кога патува со најголемата брзина, брзината на светлината,
нема да може да ја надмине
сè поголемата оддалеченост помеѓу нас.
Оттука, астрономите од далечната иднина
кои ќе гледаат длабоко во просторот
ќе видат ништо друго освен безгранично пространство
на статична, модра и темна тишина.
И ќе заклучат
дека универзумот е статичен и непроменлив
и населен со единствена централна оаза од материја
на којашто тие живеат –
слика на космосот
за која знаеме дека дефинитивно е погрешна.
Е сега, можеби тие идни астрономи ќе имаат записи
наследени од претходно доба,
(пример: нашето)
коишто сведочат за експанзивен космос
кој е преполн со галаксии.
Но дали тие идни астрономи
би верувале во едно толку древно знаење?
Или дали би верувале
во врн, статичен и празен универзум
којшто им го покажуваат нивните високо технолошки опсервации?
Сметам дека ќе се случи второто.
Што значи дека ние живееме
во неверојатно привилегирано доба
кога одредени длабоки вистини за космосот
сè уште се на дофат
на човечкиот истражувачки дух.
Се чини дека тоа не може засекогаш да биде така
бидејќи денешните астрономи,
вртејќи ги моќните телескопи кон небото,
снимија грст јасни и информативни фотони –
еден вид космичка телеграма
која е милијарди години во оптек.
А и пораката која одзвонува низ годините е јасна.
Понекогаш природата си ги чува тајните
со помош на нескршливиот стисок
на законот на физиката.
Понекогаш вистинската природа на реалноста демнее
точно од зад хоризонтот.
Ви благодарам многу.
(аплауз)
Крис Андерсон: Брајан, ви благодарам.
Опсегот на идеи за коишто зборувавте е
вртоглав, возбудлив, неверојатен.
Што мислиш
каде се наоѓа космологијата сега,
гледано во историска рамка?
Дали се наоѓаме во нешто историски необично, според тебе?
БГ: Тешко е да се каже.
Кога дознаваме дека астрономите од далечната иднина
може да немаат доволно информации за да ги разберат нештата
природното прашање е: можеби ние веќе и сме во таа позиција
и одредени длабоки, критични особености на универзумот
веќе ни имаат избегано од способноста да разбереме
поради начинот на кој космологијата еволуира.
Значи, од таа перспектива,
можеби засекогаш ќе поставуваме прашања
и никогаш нема да можеме целосно да ги одговориме.
Од друга страна, пак, сега можеме да разбереме
колку е стар универзумот.
Можеме да разбереме
како да ги објасниме податоците добиени од позадинската микробранова радијација
која започнала пред 13.72 милијарди години –
а сепак, денеска можеме да правиме пресметки за да предвидиме како ќе изгледа
и се совпаѓа.
Боже мој! Тоа е неверојатно.
Значи, од една страна, едноставно е неверојатно до каде стигнавме,
но кој да знае на какви сè пречки може да наидеме во иднина.
KA: Ќе бидеш овде следниве неколку дена.
Можеби некои од овие разговори ќе продолжат.
Ти благодарам. Ти благодарам, Брајан. (БГ: Ми беше задоволство.)
(аплауз)
Een paar maanden geleden
werd de Nobelprijs voor de natuurkunde
toegekend aan twee teams van astronomen
voor een ontdekking die werd geroemd
als een van de belangrijkste
astronomische waarnemingen ooit.
En vandaag ga ik jullie, na een korte beschrijving van wat ze vonden,
iets vertellen over de hoogst controversiële context
voor het verklaren van hun ontdekking,
namelijk de mogelijkheid
dat ver buiten de Aarde,
de Melkweg en andere verafgelegen sterrenstelsels,
ons universum misschien
niet het enige universum is,
maar deel uitmaakt
van een enorm complex van universa
dat we het multiversum noemen.
Het idee van een multiversum is een vreemd idee.
De meesten van ons zijn opgevoed met het idee
dat het woord "heelal" alles betekent.
En ik zeg 'de meesten van ons' met in mijn achterhoofd
mijn vier jaar oude dochter die mij over deze ideeën heeft horen praten sinds haar geboorte.
Vorig jaar nam ik haar op de arm
en zei: "Sophia,
Ik hou meer van je dan van om het even wat in het universum."
Ze draaide zich naar me om en zei: "Papa,
universum of multiversum?"
(Gelach)
Maar behoudens een dergelijke abnormale opvoeding,
is het vreemd je
andere ruimtes dan de onze voor te stellen,
de meeste met fundamenteel verschillende eigenschappen,
die terecht universa op zich zouden kunnen worden genoemd.
En hoe
speculatief het idee zeker is,
probeer ik jullie er toch van te overtuigen
dat er reden is om het serieus te nemen,
omdat het gewoon waar zou kunnen zijn.
Ik ga het verhaal van het multiversum in drie delen vertellen.
In deel één
ga ik de Nobelprijs-winnende resultaten beschrijven
en het diepgaande mysterie
dat deze resultaten onthulden.
In deel twee
zal ik een oplossing bieden voor dat mysterie.
Die is gebaseerd op een benadering die 'snaartheorie' wordt genoemd.
Dat is waar het idee van het multiversum
in het verhaal zal opduiken.
Tot slot, in deel drie,
ga ik een kosmologische theorie beschrijven
die 'inflatietheorie' wordt genoemd en
die alle stukken van het verhaal in elkaar zal laten passen.
Oké, deel één begint in 1929
toen de grote astronoom Edwin Hubble
besefte dat de verafgelegen sterrenstelsels
zich allemaal van ons weg haastten.
Hij constateerde dat de ruimte zelf uitdijde,
aangroeide.
Dit was revolutionair.
De heersende mening was dat op de grootste schaal
het heelal statisch was.
Maar toch
was er één ding waar iedereen zeker van was:
de uitdijing moest vertragen.
Net zoals de zwaartekracht van de aarde
de stijging van een omhoog gegooide appel vertraagt
zou de gravitationele aantrekking
van elk sterrenstelsel op elk ander
de uitdijing van de ruimte
moeten vertragen.
Laten we nu even snel doorspoelen naar de jaren negentig,
als die twee teams van astronomen
die ik in het begin noemde,
door deze redenering werden geïnspireerd
om de vertraging
van deze uitdijing te gaan meten.
Zij deden dit
door nauwgezette waarnemingen
van talrijke verafgelegen sterrenstelsels,
waardoor ze in kaart konden brengen
hoe de uitdijingsnelheid veranderde in de tijd.
Hier is de verrassing:
ze vonden dat de uitdijing niet vertraagt.
Ze vonden dat ze versnelt.
Ze gaat sneller en sneller.
Dat is als het omhoog gooien van een appel
en hem sneller en sneller omhoog zien gaan.
Als je een appel dat zag doen,
zou je willen weten waarom.
Wat duwt hem?
De resultaten van de astronomen
zijn zeker een Nobelprijs waard,
maar zij riepen een soortgelijke vraag op.
Welke kracht drijft alle sterrenstelsels
uit elkaar
met een steeds groter wordende snelheid?
Het veelbelovendste antwoord
komt van een oud idee van Einstein.
We zijn allemaal gewoon om zwaartekracht
te zien als een kracht die één ding doet:
objecten naar elkaar toe trekken.
Maar in Einsteins theorie van de zwaartekracht,
zijn algemene theorie van relativiteit,
kan zwaartekracht ook dingen uit elkaar duwen.
Hoe? Einstein berekende
dat als de ruimte gelijkmatig
met een onzichtbare energie is gevuld --
een soort uniforme, onzichtbare mist --
dan zou de daardoor ontstane zwaartekracht
afstotend werken.
Afstotende zwaartekracht,
precies wat we nodig hebben om de waarnemingen te verklaren.
Omdat de afstotende zwaartekracht komt
van een onzichtbare energie in de ruimte --
wij noemen het nu donkere energie,
maar ik heb ze hier rokerig wit gemaakt zodat je ze kunt zien.
Die afstotende zwaartekracht
zou elk sterrenstelsel doen duwen tegen elk ander,
en de uitdijing doen versnellen,
niet vertragen.
Deze uitleg
betekent een grote vooruitgang.
Maar ik beloofde jullie een mysterie
hier in deel één.
Hier komt het.
Toen de astronomen hadden uitgewerkt
hoeveel van deze donkere energie
de ruimte moet vullen
om de kosmische versnelling te verklaren,
vonden ze dit.
Dit getal is klein.
Uitgedrukt in de juiste eenheden
is het spectaculair klein.
En het mysterie is het verklaren van dit eigenaardige getal.
Wij willen dit getal
afleiden uit de wetten van de fysica,
maar tot nu toe is niemand daarin geslaagd.
Nu zou je je kunnen afvragen
of je daar wakker van moet liggen.
Misschien is de verklaring van dit getal
slechts een technische kwestie,
alleen van belang voor deskundigen,
maar zonder belang voor iemand anders.
Het is zeker een technisch detail,
maar sommige details doen er echt toe.
Sommige details gunnen ons
een blik naar onbekende rijken van de werkelijkheid,
en dit eigenaardige getal doet dat wellicht.
De enige aanpak die het tot dusver enigszins kan verklaren
roept de mogelijkheid op van andere universa --
een idee dat van nature voortvloeit uit de snaartheorie.
Dat brengt me bij deel twee: de snaartheorie.
Hou het mysterie van de donkere energie
in je achterhoofd
terwijl ik jullie
drie belangrijke dingen over de snaartheorie ga vertellen.
Eerst, wat is het?
Het is een poging om Einsteins droom
van een verenigde theorie van de natuurkunde te realiseren,
één enkel overkoepelend kader
dat alle krachten aan het werk in het universum
zou kunnen beschrijven.
De centrale idee van de snaartheorie
is vrij rechttoe rechtaan.
Het zegt dat als je enig stuk materie
steeds fijner gaat onderzoeken,
je eerst moleculen vindt,
dan atomen en subatomaire deeltjes.
Maar de theorie zegt dat als je nog dieper
zou gaan dan mogelijk is met de bestaande technologie,
je iets anders binnen deze deeltjes zou vinden --
een klein vibrerend draadje energie,
een heel kleine vibrerende snaar.
En net als de snaren op een viool
zou ze in verschillende patronen kunnen trillen
en verschillende muzikale noten produceren .
Deze kleine fundamentele snaren
produceren door in verschillende patronen te trillen
verschillende soorten deeltjes --
dus elektronen, quarks, neutrino's, fotonen
en alle andere deeltjes
zouden worden verenigd in één enkel kader,
aangezien ze allemaal voortkomen uit trillende snaren.
Het is een fascinerend beeld,
een soort kosmische symfonie.
Alle variatie
die we in de wereld om ons heen zien,
komt van de muziek
die deze uiterst kleine snaren produceren.
Maar er hangt een prijskaartje
aan deze elegante eenwording,
want jaren van onderzoek
hebben aangetoond dat de wiskunde van de snaartheorie niet helemaal werkt.
Ze heeft interne tegenstrijdigheden,
tenzij we
iets geheel onbekends erbij halen --
extra dimensies van ruimte.
Dat wil zeggen, we kennen allemaal de gebruikelijke drie dimensies van de ruimte.
Je kent ze als
hoogte, breedte en diepte.
Maar de snaartheorie zegt dat er op enorm kleine schaal
extra dimensies zijn
opgerold tot uiterst kleine afmetingen, zo klein
dat wij ze niet konden detecteren.
Maar hoewel die dimensies verborgen zijn,
zouden ze een impact hebben op de dingen die we kunnen waarnemen
omdat de vorm van de extra dimensies
bepaalt hoe de snaren kunnen trillen.
In de snaartheorie,
bepalen trillingen alles.
Zo zouden deeltjesmassa's, de sterktes van krachten,
en belangrijker nog, de hoeveelheid donkere energie
worden bepaald
door de vorm van die extra dimensies.
Als we de vorm van de extra dimensies kenden dan
zouden we deze grootheden moeten kunnen berekenen
evenals de hoeveelheid donkere energie.
Het probleem is
dat we de vorm
van die extra dimensies niet kennen.
Alles wat we hebben
is een lijst van kandidaatvormen
toegestaan door de wiskunde.
Toen deze ideeën voor het eerst werden ontwikkeld,
waren er slechts ongeveer vijf mogelijke vormen.
Dus je kan je voorstellen
dat we ze stuk voor stuk analyseerden
om te bepalen of een ervan
de fysieke kenmerken die we waarnemen zou kunnen opleveren.
Maar na verloop van tijd groeide de lijst
doordat onderzoekers andere kandidaat-vormen vonden.
Van vijf groeide het aantal naar honderden en vervolgens naar duizenden --
een grote, maar nog mogelijkerwijs te analyseren collectie,
aangezien alle masterstudenten
iets omhanden moeten hebben.
Maar vervolgens bleef de lijst groeien
naar miljoenen en miljarden.
De lijst van kandidaat-vormen
steeg tot ongeveer 10 tot de 500ste.
Wat te doen?
Sommige onderzoekers verloren de moed en
besloten dat met zo veel kandidaatvormen voor extra dimensies,
elk met hun eigen verschillende fysieke kenmerken,
de snaartheorie nooit
testbare voorspellingen zou kunnen maken.
Maar anderen keerden dit probleem om
door de mogelijkheid van een multiversum erin te betrekken.
Hier is het idee.
Misschien is elk van deze vormen gelijkwaardig aan alle andere.
Elk is zo reëel als elk ander,
in de zin
dat er vele universa zijn,
elk met een andere vorm voor de extra dimensies.
Dit radicale voorstel
heeft een diepgaande invloed op dit mysterie:
de hoeveelheid donkere energie die bleek uit de Nobelprijswinnende resultaten.
Omdat,
als er andere universa zijn
en als die universa
elk een andere vorm hebben voor die extra dimensies,
dan zullen de fysieke kenmerken van elk universum verschillen,
en in het bijzonder zal
de hoeveelheid donkere energie in elk universum
anders zijn.
Dat betekent dat het mysterie van
het verklaren van de gemeten hoeveelheid donkere energie
een heel andere aanpak zal vergen.
In dit verband
kunnen de wetten van de fysica één getal voor de donkere energie niet uitleggen
want er is niet slechts één getal,
er zijn er veel.
Dat betekent
dat we de verkeerde vraag stelden.
De juiste vraag om te stellen is:
waarom bevinden wij mensen ons in een universum
met een bepaalde, gemeten hoeveelheid donkere energie,
in plaats van een van de andere mogelijkheden
die er zijn?
Dat is een vraag waarmee we vooruit kunnen.
Omdat in alle universa,
die veel meer donkere energie hebben dan het onze,
wanneer materie tot melkwegstelsels probeert samen te klonteren,
de afstotingskracht van de donkere energie zo sterk is
dat alles uit elkaar geduwd wordt
en melkwegstelsels zich niet kunnen vormen.
En alle universa die veel minder donkere energie hebben,
zullen zo snel terug instorten
dat zich ook geen melkwegstelsels kunnen vormen.
Zonder melkwegstelsels zijn er geen sterren, geen planeten
en geen kans
op onze vorm van leven
in die andere universa.
Dus we bevinden ons in een universum
met die bepaalde hoeveelheid donkere energie die we hebben gemeten
gewoon omdat ons universum omstandigheden kent
waarin onze vorm van leven gedijt.
Dat zou het moeten zijn.
Mysterie opgelost,
multiversum gevonden.
Nu vinden sommigen deze uitleg onbevredigend.
We zijn het gewoon dat de natuurkunde
ons definitieve verklaringen geeft voor waarnemingen.
Maar het punt is
dat als datgene wat je waarneemt
een grote verscheidenheid aan waarden
kan aannemen
over het bredere landschap van de werkelijkheid,
dan is één uitleg bedenken
voor één bepaalde waarde
gewoonweg misplaatst.
Een vroeg voorbeeld
komt van de grote astronoom Johannes Kepler.
Die was geobsedeerd door
een ander getal:
waarom is de zon 150 miljoen km van de aarde verwijderd.
Hij werkte decennialang om er een verklaring voor te vinden,
zonder erin te slagen en wij weten nu waarom.
Kepler stelde
de verkeerde vraag.
We weten nu dat er veel planeten zijn
op allerlei afstanden van hun gastheersterren.
Hopen dat de wetten van de fysica
één bepaalde waarde, 150 miljoen km, zal verklaren,
is zoeken in de verkeerde richting.
De juiste vraag is:
waarom bevinden wij mensen ons op een planeet
op precies deze afstand,
in plaats van op een van de andere mogelijkheden?
Dat is een vraag die we kunnen beantwoorden.
Planeten die veel dichter bij een ster als de zon bewegen,
zouden zo heet zijn
dat onze vorm van leven er niet zou bestaan.
Planeten die veel verder weg van die ster zijn,
zijn zo koud
dat onze vorm van leven er ook niet zou kunnen gedijen.
Dus zitten we
op een planeet op deze bepaalde afstand
gewoon omdat die de omstandigheden biedt
die essentieel zijn voor onze vorm van leven.
Als het gaat om planeten en hun afstanden tot hun zon
is dit duidelijk de juiste soort redenering.
Het punt is dat
als het gaat om universa en de donkere energie die zij bevatten,
dit ook de juiste manier van redeneren kan zijn.
Één belangrijk verschil is natuurlijk dat we
afweten van het bestaan van andere planeten
maar tot nu toe heb ik alleen maar gespeculeerd
over de mogelijkheid van andere universa.
Om het allemaal aannemelijk te maken
hebben we een mechanisme nodig
dat andere universa kan laten ontstaan.
Dat brengt me bij mijn laatste deel, deel drie.
Een dergelijk mechanisme is namelijk ontdekt
door kosmologen die de Oerknal probeerden te begrijpen.
Wanneer we spreken van de Oerknal
hebben we vaak een idee
van een soort kosmische explosie
die ons universum creëerde
en de ruimte liet uitdijen.
Maar er is een klein geheimpje.
De Oerknaltheorie vergeet iets vrij belangrijks,
namelijk de 'Knal'.
De theorie vertelt ons hoe het heelal evolueerde na de Knal,
maar geeft ons geen inzicht
in wat de Knal zelf zou hebben aangedreven.
Uiteindelijk werd deze leemte opgevuld
door een verbeterde versie van de Oerknaltheorie.
Ze heet de 'inflatoire kosmologie'.
Ze voorziet in een bepaald soort 'brandstof'
die van nature de ruimte
zou doen uitdijen.
Die brandstof is gebaseerd op wat een kwantumveld wordt genoemd,
maar het enige detail dat voor ons van belang is,
is dat deze brandstof zo efficiënt blijkt te zijn
dat het vrijwel onmogelijk is
om ze helemaal op te gebruiken.
Dat betekent dat in de inflatoire theorie,
de Oerknal die aanleiding gaf tot ons universum
waarschijnlijk geen eenmalige gebeurtenis is.
Die brandstof genereerde niet alleen onze Oerknal
maar zou tevens talloze andere Oerknallen opwekken.
Elk aan de basis van zijn eigen aparte universum
met ons universum als slechts één bel
in een groot kosmisch bubbelbad van universa.
Als we dit koppelen aan de snaartheorie
geeft dat het volgende beeld.
Elk van deze universa heeft extra dimensies.
De extra dimensies nemen een breed scala van verschillende vormen aan.
De verschillende vormen leveren verschillende fysische eigenschappen op.
Wij bevinden ons in dit universum en niet in een ander,
simpelweg omdat in ons universum
de fysische eigenschappen, zoals de hoeveelheid donkere energie,
kloppen om onze vorm van leven te laten ontstaan.
Dit is het fascinerende, maar hoogst controversiële beeld
van de uitgebreidere kosmos
die de meest geavanceerde observatie en theorie
ons nu serieus doen overwegen.
Een grote resterende vraag is natuurlijk:
kunnen we het bestaan van andere universa
ooit bevestigen?
Ik zal een manier beschrijven
hoe dat ooit zou kunnen gebeuren.
De inflatoire theorie
heeft een al krachtige observationele ondersteuning.
Want de theorie voorspelt
dat de oerknal zo intens zou zijn geweest
dat als de ruimte snel uitdijde
kleine kwantumschommelingen uit de microwereld
zouden zijn uitgerekt tot de macrowereld.
Dat zou een kenmerkende vingerafdruk opleveren,
een patroon van iets warmere en iets koudere vlekken
doorheen de ruimte.
Krachtige telescopen hebben dat nu waargenomen.
Als er andere universa zouden bestaan
dan voorspelt de theorie dat
deze universa af en toe kunnen botsen.
Als ons universum door een ander werd geraakt,
dan zou die botsing
een extra subtiel patroon
van temperatuurschommelingen over de ruimte genereren.
Ooit zullen we die misschien
kunnen detecteren.
Hoe exotisch deze voorstelling ook is,
ooit zal ze misschien ondersteund worden
door waarnemingen
die het bestaan van andere universa zouden bevestigen.
Ik zal afsluiten
met een in het oog springend gevolg
van al deze ideeën
voor de zeer verre toekomst.
We hebben gezien
dat ons universum niet statisch is,
dat de ruimte uitdijt,
dat die uitdijing versnelt,
en dat er mogelijk andere universa bestaan.
Dit alles door het zorgvuldig onderzoeken
van zwakke bundeljes sterrenlicht
die ons bereiken vanuit verafgelegen sterrenstelsels.
Maar omdat de uitdijing versnelt,
zullen in de zeer verre toekomst
die sterrenstelsels zo ver en zo snel van ons weg bewegen
dat we ze niet meer kunnen zien --
niet vanwege technologische beperkingen,
maar vanwege de wetten van de fysica.
Het licht dat die sterrenstelsels uitzenden,
zal zelfs met de grootste snelheid, die van het licht,
niet meer de groeiende kloof
tussen ons en hen kunnen overbruggen.
Astronomen in de verre toekomst zullen,
starend in de diepe ruimte,
niets anders zien dan een eindeloze uitgestrektheid
van statische, inktzwarte stilte,
en concluderen
dat het heelal statisch en onveranderlijk is
en bevolkt door één enkele centrale oase van materie
waar ze wonen --
een beeld van de kosmos
waarvan wij nu absoluut weten dat het niet klopt.
Misschien zullen die toekomstige astronomen beschikken
over verslagen uit een vroeger tijdperk
als het onze.
Verslagen die getuigen van een uitdijende kosmos
vol melkwegstelsels.
Maar zullen die toekomstige astronomen
die oude kennis geloven?
Of zullen ze geloven
in het zwarte, statische, lege heelal
dat ze met hun eigen technolgie kunnen waarnemen?
Ik vermoed het laatste.
Wat betekent dat we leven
in een opmerkelijk bevoorrecht tijdperk
nu bepaalde diepe waarheden over de kosmos
nog steeds binnen het bereik vallen
van de menselijke geest van exploratie.
Het lijkt erop dat het niet altijd zo zal zijn.
Want hedendaagse astronomen hebben,
door hun krachtige telescopen op de hemel te richten,
een handvol erg informatieve fotonen ingevangen --
een soort kosmisch telegram
dat miljarden jaren onderweg was.
De boodschap die over de eonen heen weerklinkt, is duidelijk.
Soms bewaakt de natuur haar geheimen
onder het onverbreekbare slot
van fysische wetten.
Soms gloort de ware aard van werkelijkheid
net voorbij de horizon.
Hartelijk dank.
(Applaus)
Chris Anderson: Brian, dank je.
De ideeën die je zojuist hebt voorgesteld
zijn duizelingwekkend, opwindend, ongelooflijk.
Waar denk je
dat de huidige kosmologie
in een historische context moet worden geplaatst?
Zitten we volgens jou bij een historisch omslagpunt?
BG: Dat is moeilijk te zeggen.
Wanneer we leren we dat astronomen in de verre toekomst
wellicht niet genoeg informatie meer zullen hebben,
dan komt de vraag bij je op of nu al
bepaalde diepe, kritieke eigenschappen van het heelal
zijn ontsnapt aan ons vermogen om ze ooit te begrijpen,
door de manier waarop de kosmologie evolueert.
Vanuit dat perspectief
zullen we ons misschien altijd vragen blijven stellen
en ze nooit volledig kunnen beantwoorden.
Aan de andere kant weten we nu
hoe oud het universum is.
We kunnen nu
de gegevens van de achtergrondstraling,
die 13,72 miljard jaar geleden vrij kwam, begrijpen --
en toch kunnen wij vandaag rekenen om te voorspellen hoe het er zal uitzien
en het klopt nog ook.
Dat is gewoon geweldig.
Aan de ene kant is het ongelooflijk waar we al zijn geraakt,
maar wie weet wat voor soort hindernissen we in de toekomst nog gaan tegenkomen.
CA: Je blijft hier nog enkele dagen.
Misschien kunnen sommige van deze gesprekken blijven doorgaan.
Bedankt. Dank je, Brian. (BG: Het genoegen was helemaal voor mij.)
(Applaus)
Kilka miesięcy temu
przyznano Nagrodę Nobla z fizyki
dwóm zespołom astronomów
za odkrycie okrzyknięte
jedną z najważniejszych
obserwacji astronomicznych w historii.
Po krótkim wyjaśnieniu ich odkrycia
opowiem o kontrowersyjnym kontekście,
w jakim je wyjaśniono.
Mianowicie o możliwości,
że daleko poza Ziemią,
Drogą Mleczną i innymi galaktykami,
odkryjemy, że nasz Wszechświat
nie jest jedynym wszechświatem,
lecz tylko częścią
wielkiego zbioru wszechświatów
nazywanej Wieloświatem.
Koncepcja Wieloświata jest dziwna.
Większość z nas dorastała w przekonaniu,
że Wszechświat oznacza wszystko.
Mówię większość, bo moja 4 letnia córka
słyszy o Wieloświecie od urodzenia.
W zeszłym roku powiedziałem:
"Sophia, kocham cię
najbardziej we wszechświecie".
Zapytała:
"We wszechświecie czy Wieloświecie?"
(Śmiech)
Ale bez takiego wychowania
trudno sobie wyobrazić
oddzielne światy,
kompletnie różne od naszego,
ale zasługujące na miano wszechświatów.
Mimo że ten koncept
jest oparty na domysłach,
chcę was przekonać,
że powinniśmy traktować go poważnie,
bo może być prawdziwy.
Prelekcję podzielę na trzy części:
W części pierwszej
powiem o badaniach laureatów Nagrody Nobla.
Chcę zwrócić uwagę na tajemnicę,
na którą wskazują te odkrycia.
W części drugiej,
postuluję jak rozwikłać tą tajemnicę
w oparciu o teorię strun.
To tutaj pojawia się Wieloświat.
W części trzeciej
opowiem o teorii kosmologicznej,
mianowicie o inflacji,
która to wszystko zespoi.
Część pierwsza zaczyna się w 1929
kiedy Edwin Hubble zrozumiał,
że odlegle galaktyki
oddają się od nas,
bo przestrzeń się rozszerza.
To był przełom.
Wcześniej Wszechświat
był statyczny.
Wszyscy zgadzali się co do jednego:
Wszechświat rozszerza się coraz wolniej.
Jak grawitacja Ziemi
spowalnia jabłko podrzucone w górę,
tak i siła grawitacji galaktyk
działających na siebie na wzajem
spowalnia rozszerzanie się przestrzeni.
Przejdźmy do lat 90. XX wieku
kiedy dwa zespoły astronomów,
o których już wspomniałem,
wpadły na pomysł,
by zmierzyć jak bardzo zwalnia
ekspansja przestrzeni.
Osiągnęli to
dzięki żmudnym obserwacjom
wielu odległych galaktyk,
które pozwoliły zobrazować
zmianę tempa ekspansji w czasie.
Byli zaskoczeni odkrywając,
że ekspansja wcale nie spowalnia,
lecz przyspiesza
i to coraz bardziej.
Pomyślcie, że podrzucone jabłko
zaczyna przyśpieszać.
Widząc takie zjawisko,
chcielibyście zrozumieć przyczyny.
Jakie siły na nie działają?
Odkrycia tych astronomów
zasłużyły na Nagrodę Nobla,
ale nasunęły też pytanie:
jaka siłą sprawia,
że galaktyki oddalają się od siebie
coraz szybciej?
Obiecującą odpowiedź
można wysnuć z koncepcji Einsteina.
Przyzwyczailiśmy się,
że grawitacja robi tylko jedno:
przyciąga obiekty do siebie.
Ale teoria grawitacji Einsteina,
ogólna teoria względności,
dopuszcza grawitację, która odpycha.
Jak? Wyliczenia Einsteina pokazują,
że gdy przestrzeń
jest wypełniona energią,
jak jednolitą, niewidoczną mgłą,
wtedy grawitacja tej mgły odpycha.
Otrzymujemy antygrawitację,
co wyjaśnia te obserwacje.
Odpychająca grawitacja niewidzialnej energii,
czyli ciemnej energii,
zabarwiona na szaro, żeby ją było widać,
to antygrawitacja.
Sprawia, że galaktyki odpychają się nawzajem,
co przyśpiesza ekspansję,
a nie ją spowalnia.
To wyjaśnienie jest dowodem
niezwykłego postępu.
Ale obiecałem wam tajemnicę.
To jej część pierwsza.
Kiedy astronomowie obliczyli,
ile ciemnej energii
musi znajdować się w przestrzeni,
by wyjaśnić akcelerację ekspansji
wyszło im to.
To mała wielkość.
Wyrażona odpowiednią jednostką
jest niesamowicie mała.
Zagadka polega na wyjaśnieniu tej wielkości.
Chcemy, żeby ta wielkość
wynikła z praw fizyki,
ale jeszcze nikomu się to nie udało.
Zastanawiacie się pewnie
czy to ważne.
Może wyjaśnienie
to tylko kwestia techniczna,
szczegół ważny dla ekspertów,
o nikłym znaczeniu dla innych.
Faktycznie, chodzi o szczegół,
ale niektóre szczegóły są bardzo ważne.
Niektóre szczegóły
to okna na niezbadaną rzeczywistość.
Ta liczba otworzyła takie okno,
bo żeby ją wyjaśnić
musimy dopuścić istnienie innych wszechświatów.
To konsekwencja teorii strun,
którą zaraz wyjaśnię.
Na chwilę zapomnijcie
o ciemnej materii,
bo chcę wyjaśnić
trzy podstawy teorii strun.
Po pierwsze, co to jest?
To próba urzeczywistnienia marzenia Einsteina
o jednolitej teorii w fizyce,
o jednolitej siatce pojęć
która opisałaby
wszystkie siły we Wszechświecie.
Sedno teorii strun
jest całkiem proste.
Mówi, że oglądając materię
z coraz mniejszej odległości
z początku widzimy cząsteczki,
potem atomy i cząstki elementarne.
Teoria mówi, że na skali jeszcze mniejszej
niż pozwala dzisiejsza technologia
zobaczymy, że cząstki składają się
z małych, wibrujących włókien energii,
wibrujących strun.
Tak jak w skrzypcach
każda struna wibruje inaczej
produkując różne dźwięki.
Te podstawowe struny
różnie wibrując
tworzą różne cząstki.
Elektrony, kwarki, neutrina, fotony
i inne cząstki elementarne.
Wszystkie połączone jedną teorią,
bo powstają dzięki wibrującym strunom.
To kuszący pomysł,
kosmiczna symfonia,
której bogactwo
widoczne w naszym świecie
powstaje z muzyki
granej przez maleńkie struny.
Ale elegancka unifikacja
ma też swoją cenę,
bo lata badań wykazały,
że teoria strun nie do końca działa.
Zawiera niespójności,
jeśli nie wprowadzimy
całkiem nowego elementu:
dodatkowych wymiarów przestrzeni.
Znamy trzy wymiary przestrzeni.
Znacie je jako
wysokość, szerokość i długość.
Teoria strun mówi, że w małych skalach
istnieją dodatkowe wymiary
ściśnięte do tak małych rozmiarów,
że ich nie wykryliśmy.
Mimo że wymiary są ukryte,
wpływają na rzeczy dla nas widoczne,
bo ich kształt
ogranicza wibrowanie strun.
W teorii strun
wibracje określają wszystko.
Masę cząstek, siłę oddziaływań
i, co najważniejsze, ilość ciemnej energii,
która też jest określana
przez kształt dodatkowych wymiarów.
Jeśli poznamy ich kształt,
będziemy mogli obliczyć te cechy
i ilość ciemnej energii.
Największe wyzwanie
stanowi dla nas fakt,
że nie znamy kształtu tych wymiarów.
Mamy tylko
listę możliwych kształtów
dopuszczonych przez wyliczenia.
Gdy rozwijano te teorie,
było tylko pięć możliwych kształtów.
Wyobraźcie sobie
ich analizę jednego po drugim
by sprawdzić,
czy prowadzą do obserwowanych cech.
Z czasem lista się wydłużyła,
bo naukowcy postulowali nowe kształty.
Z pięciu zrobiło się setki, a potem tysiące.
Spore zadanie, ale nadal wykonalne,
bo w końcu doktoranci
też muszą mieć zajęcie.
Jednak lista robiła się coraz dłuższa
dopuszczając miliony i miliardy.
Dziś lista możliwych kształtów
rozrosła się do 10 do pięćsetnej potęgi.
Co więc zrobić?
Niektórzy się zniechęcili,
bo liczne kształty dawały początek
innym własnościom fizycznym,
więc teorii strun
nigdy nie da się zweryfikować.
Inni wywrócili wszystko do góry nogami,
rozważając możliwość istnienia Wieloświata.
Zaraz to wyjaśnię.
Może każdy z nich ma taką samą rację bytu.
Każdy kształt jest tak samo prawdziwy
w tym sensie,
że jest wiele wszechświatów,
każdy z innymi kształtami dodatkowych wymiarów.
Ta radykalna propozycja
ma wielki wpływ na naszą zagadkę,
na wyznaczoną ilość ciemnej energii.
Otóż jeśli istnieją inne wszechświaty
i jeśli dzięki dodatkowym wymiarom
mają one inne kształty,
to każdy będzie miał własne cechy fizyczne,
a w szczególności
ilość ciemnej energii
w każdym będzie inna.
Kluczem do wyjaśnienia
obliczonej ilości ciemnej energii
będzie zupełnie co innego.
Prawa fizyki nie mogą wyjaśnić
konkretnej ilości ciemnej energii,
bo nie jest to jedna wartość,
ale wiele wartości.
Co oznacza,
że zadawaliśmy złe pytanie.
Powinniśmy zapytać,
czemu znaleźliśmy się we wszechświecie,
który zawiera tyle właśnie ciemnej energii,
zamiast w innym z możliwych wszechświatów?
To pytanie oznacza postęp.
Te wszechświaty,
które mają więcej ciemnej energii,
nie pozwalają na powstanie galaktyk,
bo antygrawitacja ciemnej energii
odpycha materię,
nie pozwalając na formowanie galaktyk.
Wszechświaty, które mają mniej ciemnej energii
bardzo szybko się zapadają,
więc tam też nie powstają galaktyki.
Bez galaktyk nie ma gwiazd ani planet,
i nie ma szansy
na powstanie życia
w znanej nam formie.
Jesteśmy we Wszechświecie,
który zawiera konkretną ilość ciemnej energii,
bo warunki w naszym Wszechświecie
sprzyjają powstaniu znanych nam form życia.
To wszystko.
Zagadka rozwiązana,
Wieloświat odnaleziony.
Niektórym to wyjaśnienie nie wystarczy.
Polegamy na fizyce,
która wyjaśnia obserwowalny świat.
Chodzi jednak o to,
że cechy, które widzimy
przybierają różne formy i wartości
w szeroko rozumianej rzeczywistości.
Przyjmowanie jednego wyjaśnienia
dla konkretnej wartości
jest błędne.
Wczesnym tego przykładem
jest praca Keplera,
który miał obsesję
na punkcie zrozumienia pewnej wartości:
czemu Słońce dzieli od Ziemi 150 mln. km?
Kilkadziesiąt lat zmagał się z tym bezowocnie,
a my wiemy czemu.
Kepler zadawał niewłaściwe pytanie.
Istnieje wiele planet
w różnych odległościach od swoich gwiazd.
Nadzieja, że prawa fizyki
wyjaśnią konkretną wartość, 150 mln. km.,
jest płonna.
Poprawne pytanie to:
czemu ludzie są na planecie,
która jest w tej konkretnej odległości
od swojej gwiazdy?
Na to pytanie możemy odpowiedzieć.
Planety bliżej gwiazdy
są za gorące
dla istnienia znanych nam form życia.
Planety, które są dalej,
są za zimne,
by życie mogło się na nich pojawić.
Jesteśmy na planecie,
w tej a nie innej odległości od Słońca,
bo właśnie tutaj są warunki
niezbędne do powstania życia.
Badanie planet i ich położenia
to właściwy trop.
To samo się tyczy wszechświatów
i ilości ciemnej energii, którą zawierają;
to również właściwy trop.
Zasadnicza różnica polega na tym,
że wiemy o istnieniu innych planet,
ale istnienie innych wszechświatów
było do tej pory jedynie spekulacją.
By to wszystko zebrać
potrzebny nam mechanizm
powstawania wszechświatów.
To prowadzi nas do ostatniej, trzeciej części.
Taki mechanizm został odkryty,
przez kosmologów studiujących Wielki Wybuch.
Mówiąc o Wielkim Wybuchu
mamy w głowie obraz
kosmicznej eksplozji,
która stworzyła wszechświat
i rozepchnęła przestrzeń.
Ale jest mały sekret.
Wielki Wybuch pomija ważną kwestię:
sam Wybuch.
Mówi nam o rozwoju wszechświata po Wybuchu,
ale nie wyjaśnia
przyczyny Wybuchu.
Ta luka została zapełniona
przez udoskonaloną teorię Wielkiego Wybuchu,
zwaną inflacją kosmologiczną.
Określa ona rodzaj paliwa,
które może napędzać
ekspansję przestrzeni.
Paliwo jest oparte na polu kwantowym,
ale dla nas ważne jest tylko to,
że to paliwo jest tak wydajne,
że praktycznie nie da się
zużyć go w całości,
co w teorii inflacji oznacza,
że Wielki Wybuch
nie jest odosobniony.
Paliwo, które dało początek Wielkiemu Wybuchowi
może dać początek innym Wielkim Wybuchom,
z których każdy owocuje osobnym wszechświatem.
Nasz Wszechświat staje się jedną bańką,
w wielkiej kosmicznej pianie wszechświatów.
Łącząc to z teorią strun,
widzimy ten obraz:
każdy ze wszechświatów ma dodatkowe wymiary.
Te wymiary mogą mieć różne kształty.
Różne kształty skutkują różnymi cechami fizycznymi.
Jesteśmy w tym Wszechświecie a nie innym,
bo tylko w naszym Wszechświecie
te wielkości fizyczne, ilość ciemnej energii,
sprzyjają powstaniu znanych nam form życia.
To pociągający acz kontrowersyjny obraz
większego kosmosu,
który najnowsza technologia i teorie
każą nam poważnie wziąć pod uwagę.
Pozostaje pytanie,
czy kiedyś potwierdzimy
istnienie innych wszechświatów?
Opowiem w jaki sposób
może do tego dojść.
Teorię inflacji już można zweryfikować
dzięki obserwacjom.
Ta teoria przewiduje,
że Wielki Wybuch był tak intensywny
że gdy przestrzeń się rozszerzyła,
kwantowe wibracje z mikro świata
rozciągnęły się na makro świat,
pozostawiając widoczny ślad:
wzór gorętszych i zimniejszych obszarów kosmosu,
co potwierdziły silne teleskopy.
Jeśli inne wszechświaty istnieją,
to według teorii
te wszechświaty się zderzają.
Jeśli nasz wszechświat
zderzył się z innym,
pozostawiłoby to nieznaczny ślad
w różnicach temperatury przestrzeni,
który kiedyś może uda nam się odkryć.
Choć pomysł wydaje się dziwny,
pewnego dnia
może znaleźć poparcie w obserwacjach,
potwierdzając istnienie innych wszechświatów.
Zakończę prelekcję
ważnym wnioskiem
który wynika z tych koncepcji
dla dalekiej przyszłości.
Nauczyliśmy się,
że Wszechświat nie jest statyczny,
że następuje ekspansja przestrzeni,
że jej tempo wzrasta,
że mogą istnieć inne wszechświaty,
a to wszystko dzięki analizie
położenia nikłego światła gwiazd,
pochodzącego z odległych galaktyk.
Tempo ekspansji wzrasta,
więc w odległej przyszłości
te galaktyki będą się oddalać tak szybko,
że nie będzie można ich dostrzec.
Nie ze względu na ograniczenia technologiczne,
ale ze względu na prawa fizyki.
Światło galaktyk,
nawet podróżując z prędkością światła,
nie pokona poszerzającej się otchłani
jaka między nami powstanie.
Astronomowie w dalekiej przyszłości
patrząc w niebo
zobaczą tylko nieskończoną,
nieruchomą ciemność.
Wtedy uznają,
że Wszechświat jest statyczny i niezmienny,
z samotną oazą materii,
w której mieszkają.
Jak dobrze wiemy, taki obraz kosmosu
jest błędny.
Może astronomowie przyszłości
dotrą do zapisów z wcześniejszej ery,
które zaświadczą
o ekspansji Wszechświata
pełnego galaktyk.
Ale czy dadzą wiarę
starożytnej wiedzy?
Czy raczej uwierzą
w czarny, statyczny Wszechświat,
potwierdzony przez ich własne obserwacje?
Podejrzewam to drugie.
Jesteśmy uprzywilejowani,
żyjąc w tym niesamowitym okresie,
kiedy podstawowe prawdy o wszechświecie
są nadal w zasięgu ręki,
gotowe do odkrycia.
Nie zawsze tak będzie.
Dzisiejsi astronomowie
kierując teleskopy w niebo,
wyłapali niezwykle pouczające fotony,
które są jak kosmiczny telegram,
w drodze od miliardów lat.
Ta ponadczasowa wiadomość jest jasna.
Czasami natura ukrywa swe sekrety
w zaciśniętej pięści
praw fizyki.
Czasem prawda o rzeczywistości
kryje się tuż za horyzontem.
Dziękuję.
(Brawa)
Chris Anderson: Dziękuję Brian.
Mówiłeś o tylu niesamowitych,
oszałamiających i ekscytujących rzeczach.
Twoim zdaniem,
gdzie jest teraz kosmologia,
z punktu widzenia historii?
Czy jesteśmy w centrum czegoś niezwykłego?
BG: Trudno powiedzieć.
Wiedząc, że przyszli astronomowie
nie będą mieli wystarczających danych,
by cokolwiek odkryć, można zakładać,
że kluczowe cechy Wszechświata
również umknęły naszej możliwości pojmowania,
bo kosmologia wciąż ewoluuje.
Być może
zawsze będziemy zadawać pytania,
na które nigdy nie poznamy odpowiedzi.
Z drugiej strony,
teraz znamy wiek Wszechświata.
Rozumiemy jak interpretować dane
z mikrofalowego promieniowania tła,
które powstało 13,72 mld lat temu.
Dziś jesteśmy w stanie wyliczyć, jak miało wyglądać,
i nasze obliczenia się sprawdzają.
To niesamowite.
Zaszliśmy niesamowicie daleko,
ale kto wie, co nas czeka w przyszłości.
CA: Będziesz z nami przez kilka dni.
Może zdążymy jeszcze o tym porozmawiać.
Dziękuję, Brian. BG: Nie ma za co.
(Brawa)
Há alguns meses atrás
o prémio Nobel da Física
foi dado a duas equipas de astrónomos
por uma descoberta que tem sido aclamada
como uma das mais importantes
observações astronómicas de todos os tempos.
E hoje, após descrever brevemente o que eles encontraram,
vou-vos falar sobre situação polémica gerada
para explicar as suas descobertas:
nomeadamente a possibilidade
de que muito para além da Terra,
da Via Láctea e de outras galáxias distantes,
nós possamos achar que o nosso universo
não é o único universo,
mas ao contrário disso,
parte de um vasto complexo de universos
que nós chamamos multiverso.
Agora, a ideia de um multiverso é estranha.
Ou seja, a maioria de nós foi educada para acreditar
que a palavra "universo" significa tudo.
E eu digo a maioria de nós, com prudência,
já que a minha filha de quatro anos tem-me ouvido falar sobre estas ideias desde que nasceu.
E no ano passado eu a estava a abraçá-la
e disse: "Sophia,
eu amo-te mais do que tudo no universo".
E ela virou-se para mim e disse: "Pai,
universo ou multiverso?"
(Risos)
Mas excepto por uma educação anormal
é estranho imaginar
outros domínios separados dos nossos,
a maioria com características fundamentalmente diferentes,
que poderiam certamente ser chamadas de universos de si mesmos.
E ainda,
apesar do quão especulativa é a ideia,
eu pretendo convencer-vos
que há uma razão para levar isto a sério,
porque a ideia pode estar certa.
Eu vou contar a história do multiverso em três partes.
Na primeira parte,
eu vou descrever os resultados dos ganhadores do Prémio Nobel
e destacar um profundo mistério
que esses resultados revelaram.
Na segunda parte,
Eu vou oferecer uma solução para esse mistério.
Com base numa abordagem chamada teoria das cordas,
e é onde a ideia de multiverso
entrará na história.
Finalmente, na terceira parte,
Eu vou descrever uma teoria cosmológica
chamada Inflação,
que irá juntar todas as peças da história.
Ok, a primeira parte começa em 1929
quando o grande astrónomo Edwin Hubble
percebeu que as galáxias distantes
estavam todas a se afastar de nós
estabelecendo que o espaço está-se a alongar,
está-se a expandir.
Agora, isso foi revolucionário.
A sabedoria que prevalecia era que na maior das escalas
o universo era estático.
Mas ainda mais,
havia uma coisa sobre a qual todo mundo tinha certeza:
a expansão devia de estar a reduzir de velocidade.
Isso, tanto quanto a força gravitacional daTerra
que retarda a subida de uma maçã jogada para o alto,
a força gravitacional
de cada galáxia sobre todos as outras
deve estar a reduzir
a expansão do espaço.
Agora vamos avançar rapidamente para os anos 90
quando duas equipas de astrónomos
que mencionei no início
estavam inspirados por esse raciocínio
para medir a taxa
na qual a expansão estava a diminuir.
E eles fizeram isso
através de meticulosas observações
de numerosas galáxias longínquas
permitindo-lhes traçar
como a taxa de expansão tem mudado ao longo do tempo.
Aqui está a surpresa:
eles descobriram que a expansão não está a reduzir de velocidade.
muito pelo contrário, eles descobriram que está a acelerar,
expandindo-se com cada vez maior rapidez.
É como jogar uma maçã para cima
e ela subir cada vez mais rapidamente.
Agora, se vissem uma maçã a fazer isso,
iriam querer saber porquê.
O que a está forçando a isso?
Da mesma forma, os resultados dos astrónomos
estavam certamente a merecer o Prémio Nobel,
mas eles levantaram uma questão semelhante a esta:
que força está conduzindo todas as galáxias
a se afastarem tão rapidamente umas das outras
numa velocidade cada vez mais acelerada?
Bem, a resposta mais promissora
vem de uma antiga ideia de Einstein.
Vejam vocês, todos nós estamos acostumados com a gravidade
sendo a força que faz uma coisa,
mantém os objectos juntos.
Mas na teoria da gravidade de Einstein,
a sua teoria geral da relatividade,
a gravidade pode também manter as coisas separadas.
Como? Bem, de acordo com a matemática de Einstein,
se o espaço é uniformemente preenchido
com uma energia invisível,
um tipo de vapor uniforme e invisível,
então a gravidade gerada por esse vapor
seria repulsiva,
gravidade repulsiva,
o que é só o que precisamos para explicar as observações.
Devido à gravidade repulsiva
de uma energia invisível no espaço -
que nós agora podemos chamar de energia negra,
mas aqui fiz com fumo branco para que possam vê-la -
a sua gravidade repulsiva
faria cada galáxia impulsionar-se contra as outras
levando a expansão a acelerar,
não reduzir.
E essa explicação
representa um grande progresso.
Mas prometi-vos um mistério
aqui na primeira parte.
Aqui está.
Quando os astrónomos resolviam
quanto da energia negra
precisa ser infundida no espaço
para a explicação da aceleração cósmica,
olhem o que eles descobriram.
Esse número é pequeno.
Colocado na unidade aproprida,
é espectacularmente pequeno.
E o mistério é explicar esse número singular.
Nós queremos que esse número
surja das leis da física,
mas até agora ninguém encontrou uma maneira para fazer isso.
Agora devem estar a pensar,
isso é importante para si?
Talvez explicar esse número
é apenas uma questão técnica,
um detalhe técnico de interesse dos especialistas,
mas sem nenhuma relevância para mais ninguém.
Bem, isso certamente é um detalhe técnico,
mas alguns detalhes realmente importam.
Alguns detalhes fornecem
janelas para dentro de regiões desconhecidas de realidade
e esse número singular pode estar a fazer exactamente isso,
já que a única abordagem que até agora fez progresso para explicá-lo
invoca a possibilidade de outros universos -
uma ideia que naturalmente surge da teoria das cordas,
a qual me leva para a segunda parte: a Teoria das Cordas.
Portanto, mantenham o mistério da energia negra
em mente
porque eu agora vou-vos contar
três pontos-chave sobre a teoria das cordas.
Primeiro, o que é isso?
Bem, é uma abordagem para entender o sonho de Einstein
de uma teoria de física unificada,
um único quadro geral
que seria capaz de descrever
todas as forças em acção no universo.
E a ideia central da teoria das cordas
é bem simples de entender.
Ela diz que se você examinar
qualquer peça de matéria cada vez mais detalhadamente,
primeiro você irá encontrar moléculas
e então você irá encontrar átomos e partículas subatómicas.
Mas a teoria diz que se você puder investigar coisas menores,
muito menores do que nós podemos com a tecnologia existente,
será possível descobrir algo mais dentro destas partículas -
um filamento minúsculo de vibração de energia,
uma leve vibração de cordas.
E exactamente como as cordas de um violino,
elas podem vibrar em diferentes padrões
produzindo diferentes notas musicais.
Essas pequenas cordas fundamentais
quando vibram em diferentes padrões,
produzem diferentes tipos de partículas -
então electrões, quarks, neutrões, fotões,
todas as outras partículas
estariam unidas dentro de um único quadro,
como se todas elas surgissem da vibração das cordas
É um quadro atraente,
um tipo de sinfonia cósmica
onde toda a riqueza
que vemos no mundo ao nosso redor
emerge da música
que essas pequenas, minúsculas cordas podem tocar.
Mas há um preço
para esta elegante unificação,
porque anos de pesquisa
têm demonstrado que a matemática da teoria das cordas não funciona muito bem.
Ela tem inconsistências internas,
a não ser que concordemos que é
por algo totalmente estranho -
dimensões extras do espaço.
Isto é, todos nós sabemos sobre as três dimensões do espaço.
E vocês podem pensar neles
como altura, largura e profundidade,
mas a teoria das cordas diz que, em escalas fantasticamente pequenas,
há dimensões adicionais
reunidas num tamanho tão minúsculo
que nós não as detectámos.
Mas mesmo que as dimensões esteja escondidas,
elas teriam um impacto nas coisas que nós podemos observar
porque o formato das dimensões extras
delimitam o como as cordas podem vibrar.
E na teoria das cordas,
a vibração determina tudo.
Portanto a massa das partículas, o poder das forças,
e mais importante, a quantidade de energia negra
seria determinado
pela forma das dimensões extras.
Então se nós soubéssemos a forma das dimensões extras,
nós deveríamos ser hábeis para calcular esses elementos,
calcular a quantidade de energia negra.
O desafio
é que nós não sabemos
a forma destas dimensões extras.
Tudo o que nós temos
é uma lista de possíveis formas
disponíveis graças à matemática.
Agora, quando essas ideias foram desenvolvidas pela primeira vez,
havia apenas cerca de cinco formatos possíveis,
então vocês podem imaginar
analizando-as uma por uma
para determinar alguma relação com
os elementos físicos que nós observamos.
Mas com o tempo a lista cresceu
assim como os pesquisadores encontram outras formas possiveis.
De cinco, o número cresceu para centenas e então milhares -
Uma enorme, mas ainda assim administrável, colecção para analisar,
já que, afinal,
pós-graduandos precisam ter alguma coisa pra fazer.
Mas então a lista continuou a crescer
chegando a milhões e bilhões, até hoje.
A lista de possíveis formas
disparou de aproximadamente 10 para 500.
Então, o que fazer?
Bem, alguns pesquisadores desanimaram
concluindo que eram tantas as formas possíveis para a dimensão extra,
cada uma dando origem a diferentes características físicas,
que a teoria das cordas nunca faria
predições testáveis, definitivas.
Mas outros puseram essa questão nos seus pensamentos,
levando-nos à possibilidade do multiverso.
Aqui está a ideia:
talvez cada uma dessas formas esteja na mesma situação que as outras.
Cada uma é tão real quanto as outras,
no sentido
de que existem muitos universos
cada um com uma forma diferente, para a dimensão extra.
E esta proposta radical
tem um profundo impacto no mistério:
a quantidade de energia negra revelada pelo resultado dos vencedores do Prémio Nobel.
Porque vejam,
se existem outros universos,
e se esses universos
tenham, cada um, digamos, um formato diferente para a dimensão extra,
então as características físicas de cada universo serão diferentes,
e em particular,
a quantidade de energia negra em cada universo
será diferente.
O que significa que o mistério
de explicar a quantidade de energia negra que nós agora medimos
adquiriria uma enorme quantidade de características diferentes.
Neste contexto,
as leis da física não podem explicar um número da energia negra
porque não há apenas um número,
há muitos números.
O que significa
que nós estivemos a colocar a questão errada.
A questão certa para a perguntar é,
porque é que nós humanos estamos num universo
com uma particular quantidade de energia negra que nós medimos
ao invés de qualquer outras possibilidades
que estão lá fora?
E essa é uma questão na qual nós podemos fazer progresso.
Porque estes universos
que têm muito mais energia negra do que o nosso,
sempre que a matéria tenta agrupar-se em galáxias,
a força repulsiva da energia negra é tão forte
que destrói os grupos
e as galáxias não são formadas.
E nesses universos com uma quantidade muito menor de energia negra,
bem, colidem entre si tão rapidamente
que, novamente, as galáxias não se formam.
E sem galáxias, não há estrelas, nem planetas
e nem hipóteses
para a nossa forma de vida
existir nesses outros universos.
Então nós encontramo-nos num universo
com uma quantidade particular de energia negra que medimos
simplesmente porque o nosso universo tem condições
habitáveis para a nossa forma de vida.
E tal seria isto.
Mistério resolvido,
multiverso descoberto.
Agora, alguns acharam a explicação insatisfatória.
Nós estávamos acostumados aos físicos
que nos davam explicações definitivas para os elementos que nós observamos.
Mas o ponto é,
se o elemento que você está a observar
pode e assume
uma imensa variedade de diferentes valores
através do vasto cenário da realidade,
então pensar numa explicação
para um valor particular
é simplesmente inadequado.
Um exemplo recente,
vem do grande astrónomo Johannes Kepler
que estava obcecado em entender
um número diferente -
o porquê do o Sol estar a 93 milhões de milhas distante da Terra.
E ele trabalhou por décadas a tentar explicar esse número,
mas ele nunca teve sucesso, e nós sabemos porquê.
Kepler estava a colocar
a questão errada.
Agora nós sabemos que existem muitos planetas
numa grande variedade de diferentes distâncias das suas estrelas hospedeiras.
Então ficar à espera que as leis da física
expliquem um número em particular, 93 milões de milhas,
bem, é simplesmente um erro.
Ao invés disso, a pergunta certa para se perguntar é,
porque nós humanos estamos em um planeta
a esta distância particular,
ao contrário de qualquer outra possibilidade?
E novamente, essa é uma questão que nós podemos responder.
Estes planetas que estão muito próximos a uma estrela como o Sol
seriam tão quentes
que a nossa forma de vida não existiria.
E esses planetas que estão muito distantes da estrela,
bem, eles são tão frios
que, de novo, a nossa forma de vida não teria acontecido.
Então, nós percebemos que estamos
num planeta a uma distância particular
simplesmente porque ela produz condições
vitais para nossa forma de vida.
E quando se trata de planetas e respectivas distâncias,
este, claramente, é o tipo certo de raciocínio.
O ponto é,
quando se trata de universos e a energia negra que eles contém,
pode ser também o tipo certo de raciocínio.
Com uma peça diferente, é claro,
é que nós sabemos que há outros planetas lá fora,
mas até agora eu apenas especulei sobre a possibilidade
de que devem haver outros universos.
Então, para colocar tudo isso junto,
nós precisamos de um mecanismo
que possa realmente gerar outros universos.
E isso me leva a minha parte final, a parte três.
Porque tal mecanismo foi descoberto
por cosmologistas tentando entender o Big Bang.
Reparem, quando nós falamos do Big Bang,
nós geralmente temos uma imagem
de um tipo de explosão cósmica
que criou o universo
e estabeleceu o espaço empurrando-o para fora.
Mas há um pequeno segredo.
O Big Bang deixa de fora algo muito importante,
o Bang.
Ele diz-nos como o universo progrediu após o Bang,
mas não nos dá esclarecimentos
sobre o que teria forçado o Bang.
E essa lacuna foi finalmente preenchida
por uma versão actualizada da teoria do Big Bang.
Chama-se cosmologia inflacionária,
que identificou um tipo particular de combustível
que naturalmente geraria
uma corrida para fora do espaço.
O combustível tem como base algo chamado quântica de campo,
mas o único detalhe que importa para nós
é que esse combustível prova ser tão eficiente
que é virtualmente impossível
usá-lo todo,
o que significa na teoria inflacionária,
que o Big Bang originando nosso universo
não é como um evento de um único momento.
Ao contrário, o combústivel não gerou apenas o nosso Big Bang,
mas como também poderia gerar incontáveis Big Bangs,
cada um dando início a seu próprio universo separado,
com o nosso universo a se tornar nada menos que uma bolha
num grandioso banho de bolhas cósmicas de universos.
E agora, quando nós fundimos isso com a teoria das cordas,
aqui está o quadro a que somos levados.
Cada um destes universos têm dimensões extras.
As dimensões extras assumem uma larga variedade de diferentes formatos.
Os diferentes formatos produzem diferentes aspectos físicos.
E nós encontramo-nos num universo em vez de outro
simplesmente porque é apenas no nosso universo
que os aspectos físicos, como a quantidade de energia negra,
são os certos para que a nossa forma de vida se desenvolva.
E esta é a imagem convincente, mas altamente polémica
do vasto cosmos
que a observação de ponta e a teoria
têm, agora, nos levado a considerar seriamente.
Uma grande questão que restou, é claro, é,
poderemos algum dia confirmar
a existência de outros universos?
Bem, deixe-me descrever
uma maneira para que algum dia isso aconteça.
A teoria da inflação
já possui um forte apoio observacional.
Porque a teoria prevê
que o Big Bang teria sido tão intenso
que o espaço rapidamente se expandiu,
minúsculas agitações quânticas vindas do micromundo
teriam sido esticadas para o macromundo,
produzindo uma marca digital específica,
um padrão de pontos ligeiramente mais quentes e pontos ligeiramente mais frios,
através do espaço,
cujos poderosos telescópios têm agora observado.
Indo mais além, se há outros universos,
a teoria prediz que em breve
esses universos podem colidir.
E se o nosso universo for atingido por outro,
essa colisão
poderá gerar um sutil padrão adicional
de variação de temperatura através do espaço
que nós poderemos um dia
estarmos aptos para detectar.
E essa imagem é tão exótica,
que poderá um dia ter fundamento
em observações
que estabelecem a existência de outros universos.
Eu irei concluir
com uma impressionante consequência
de todas essas ideias
para um futuro distante.
Vejam, nós aprendemos
que o nosso universo não é estático,
que o espaço está-se a expandir,
que essa expansão está a acelerar
e que podem haver outros universos
tudo feito por cuidadosas análises
de fracas indicações da luz das estrelas
chegando até nós de galáxias distantes.
Mas em razão da expansão estar acelerando,
em um futuro distante,
estas galáxias irão afastar-se para tão longe e tão rapidamente,
que nós não estaremos aptos para vê-las -
não por causa das limitações tecnológicas,
mas em função das leis da física.
A luz que essas galáxias emitem,
mesmo viajando nas mais alta velocidade, a velocidade da luz,
não será capaz de superar
o abismo cada vez maior entre nós.
Então astrónomos num futuro distante
olhando para a profundidade do espaço,
não verão nada, excepto uma extensão sem fim
de uma escuridão imóvel, tingida de negro.
E eles irão concluir
que o universo é estático e imutável
e povoado por um único oásis central de matéria
que eles habitam -
uma imagem do cosmos
que nós definitivamente sabemos estar errada.
Agora, talvez estes futuros astrónomos terão registos
deixados de uma época anterior
como a nossa,
afirmando um cosmos em expansão
cheio de galáxias.
Mas estes futuros astrónomos
iriam acreditar em tal conhecimento antigo?
Ou iriam eles acreditar
num universo negro, estático e vazio
que suas próprias observações de última geração revelam?
Eu suspeito da última.
O que significa que nós estamos a viver
numa época notavelmente privilegiada,
onde algumas profundas verdades sobre o cosmos
ainda estão ao alcance
do espírito humano de exploração.
Parece que nem sempre será assim.
Porque os astrónomos de hoje,
dirigindo os poderosos telescópios para o céu,
capturaram uma pequena porção de fotões fortemente informativos -
um tipo de telegrama cósmico
bilhões de anos em trânsito.
E a mensagem ecoando através de eras é clara.
Por vezes, a natureza mantém os seus segredos
bem guardados
das leis da física.
Por vezes, a verdadeira natureza da realidade acena
para além do horizonte.
Muito obrigado.
(Aplausos)
Chris Anderson: Brian, muito obrigado.
O alcance das ideias que você nos apresentou
são impressionantes, emocionantes, inacreditáveis.
O que acha
do lugar em que a cosmologia se encontra agora,
numa espécie de margem histórica?
Estamos no meio de alguma coisa historicamente incomum, na sua opinião?
BG: Bem, é díficil dizer.
Quando nós compreendemos que os astrónomos de um futuro distante
podem não ter informações suficientes para descobrir as coisas,
a questão natural é, talvez nós já nos encontramos nessa posição
e certamente importantes questões do universo
já escaparam de nossa habilidade de entendimento
devido à evolução da cosmologia.
Portanto, dessa perspectiva,
talvez nós iremos sempre colocar questões
e nunca seremos hábeis para respondê-las completamente.
Por outro lado, nós agora podemos entender
o quanto o universo é antigo.
Nós podemos entender
como compreender os dados da radiação de fundo
que foi estabelecida 13.72 bilhões de anos atrás
e ainda, nós actualmente podemos calcular de modo a prever como isso irá ficar
e com correspondências.
Deus do céu! Isso é incrível.
Portanto, por um lado, é simplesmente inacreditável onde nós chegámos,
mas quem sabe que tipo de impedimentos nós poderemos encontrar no futuro.
CA: Você estará por aqui nos próximos dias.
Talvez algumas dessas conversas possam continuar.
Obrigado. Obrigado, Brian. (BG: Foi um prazer.)
(Aplausos)
Poucos meses atrás
o Prêmio Nobel de Física
foi conferido a dois grupos de astrônomos
por uma descoberta que foi saudada
como uma das mais importantes
observações astronômicas já feitas.
E hoje, depois de rapidamente descrever o que eles encontraram,
vou contar a vocês sobre uma estrutura altamente contorversa
para explicar essa descoberta,
notadamente a possibilidade
de que muito além da Terra,
da Via Láctea e de outras galáxias distantes,
podemos descobrir que nosso universo
não é o único universo,
mas, ao contrário, é
parte de um vasto complexo de universos
que chamamos de multiverso.
Bem, a ideia de um multiverso é algo estranho.
Quero dizer, a maioria de nós foi criado acreditando
que a palavra "universo" significa tudo.
E digo, muitos de nós já considerando futuras eventualidades,
como minha filha de quatro anos que me ouve falar dessas ideias desde que nasceu.
Ano passado eu a estava segurando
e disse: "Sophia,
amo você mais que tudo no universo."
Ela se voltou para mim e disse: "Papai,
universo ou multiverso?"
(Risadas)
Mas, excluindo-se uma criação tão incomum,
é estranho imaginar
outros mundos separados do nosso,
a maioria com características essencialmente diferentes,
que, mais exatamente, seriam chamados universos por si mesmos.
Ainda assim,
mesmo que a ideia seja com certeza especulativa,
tenho como objetivo convencê-los
de que há razões para levar isso a sério,
pois pode ser que esteja certo.
Vou contar-lhes a história do multiverso em três partes.
Na primeira parte,
vou descrever os resultados daqueles ganhadores do Prêmio Nobel
e destacar um profundo mistério
que aqueles resultados revelaram.
Na segunda parte,
vou oferecer uma solução para aquele mistério.
Baseia-se na abordagem chamada teoria das cordas,
e é aqui que a ideia do multiverso
entrará na história.
Finalmente, na terceira parte,
vou descrever uma teoria cosmológica
chamada inflação,
que juntará todas a peças da história.
Ok, a primeira parte começa lá em 1929,
quando o grande astrônomo Edwin Hubble
percebeu que as galáxias distantes
estavam todas se afastando de nós
e estabeleceu que o espaço em si mesmo está esticando,
está se expandindo.
Bem, isso foi revolucionário.
O conhecimento que prevalecia era aquele de que na maior das escalas
o universo era estático.
Mas, mesmo assim,
havia uma coisa de que todos tinham certeza:
a expansão deve estar diminuindo.
Isso, assim como a força gravitacional da Terra
desacelera, a ascenção de uma maçã atirada para cima,
a força gravitacional
de cada galáxia sobre as outras
deve estar diminuindo
a expansão do espaço.
Agora, vamos avançar até os anos 90,
quando aquelas duas equipes de astrônomos
que mencionei no início
foram inspiradas por essa ideia
a medir a proporção
com que a expansão estava diminuindo.
E eles fizeram isso
com observações muito cuidadosas
de numerosas galáxias distantes,
que lhes permitiu elaborar gráficos
de como a taxa de expansão tinha mudado no tempo.
Eis aqui a surpresa:
eles descobriram que a expansão não está diminuindo.
Ao contrário, descobriram que está acelerando,
indo cada vez mais rápido.
Isso é como atirar uma maçã para cima
e ela ir cada vez mais rápido.
Agora, se você visse uma maçã fazer isso,
você iria querer saber por quê.
O que a está empurrando?
Da mesma forma, os resultados dos astrônomos
são, com certeza, merecedores do Prêmio Nobel,
mas levantaram uma questão análoga.
Que força está conduzindo todas as galáxias
a se afastarem umas das outras
a uma velocidade cada vez mais rápida?
Bem, a resposta mais promissora
vem de uma velha ideia de Einstein.
Vejam, estamos todos acostumados à gravidade
como uma força que faz uma coisa,
atrai objetos.
Mas na teoria da gavidade de Einstein,
sua teoria geral da relatividade,
a gravidade também pode separar coisas.
Como? Bem, de acordo com a matemática de Einstein,
se o espaço é uniformemente preenchido
com uma energia invisível,
um tipo de névoa invisível e uniforme,
então a gravidade gerada por essa névoa
seria repulsiva,
gravidade repulsiva,
que é exatamente o que precisamos para explicar as observações.
Porque a gravidade repulsiva
de uma energia invisível no espaço --
agora, chamamos isso de energia escura,
mas aqui eu a tornei esbranquiçada para que vocês pudessem vê-la --
sua gravidade repulsiva
faria uma galáxia empurrar outra,
levando a expansão a acelerar,
não a diminuir.
E essa explicação
representa grande progresso.
Mas, prometi a vocês um mistério
aqui na primeira parte.
Aqui está.
Quando os astrônomos descobriram
quanto dessa energia escura
deve estar infundindo o espaço
para responder pela aceleração cósmica,
veja o que eles encontraram.
Este número é pequeno.
Expresso na unidade relevante
é espetacularmente pequeno.
E o mistério é explicar este número peculiar.
Queremos que esse número
surja das leis da física,
mas até agora ninguém encontrou uma maneira de fazer isso.
Bem, vocês podem imaginar,
será que vocês deveriam se importar?
Talvez explicar esse número
seja apenas um assunto técnico,
um detalhe técnico do interesse de peritos,
mas sem relevância para qualquer outra pessoa.
Bem, seguramente é um detalhe técnico,
mas alguns detalhes realmente importam.
Alguns detalhes fornecem
brechas para domínios desconhecidos da realidade,
e este número peculiar pode estar fazendo exatamente isso,
já que a única abordagem feita até agora para explicar isso
invoca a possibilidade de outros universos --
uma ideia que naturalmente emerge da teoria das cordas,
o que me leva para a segunda parte: teoria das cordas.
Portanto, mantenha o mistério da energia escura
em um cantinho de sua mente
enquanto prossigo contando
três coisas essenciais sobre a teoria das cordas.
Em primeiro lugar, o que é isso?
Bem, é uma abordagem para realizar o sonho de Einstein
de uma teoria unificada da física,
uma única estrutura sobre um arco
que seria capaz de descrever
todas as forças em ação no universo.
E a ideia central da teoria das cordas
é bastante direta.
Preceitua que se você examinar
qualquer pedaço de matéria mais acuradamente,
primeiro você encontrará moléculas
e depois encontrará átomos e partículas subatômicas.
Mas a teoria diz que se você pudesse sondar a menor,
muito menor do que podemos com a tecnologia existente,
você encontraria algo dentro dessas partículas --
um pequeníssimo filamento de energia que vibra,
uma pequeníssima corda que vibra.
E exatamente como as cordas de um violino,
elas podem vibrar em diferentes padrões,
produzindo diferentes notas musicais.
Essas pequeninas cordas fundamentais,
quando vibram em diferentes padrões,
produzem diferentes tipos de partículas --
assim, elétrons, quarks, neutrinos, fótons,
todas as outras partículas
estariam unidas a uma única estrutura,
já que elas surgiriam de cordas que vibram.
É um quadro atraente,
um tipo de sinfonia cósmica,
na qual toda a riqueza
que vemos no mundo ao redor de nós
emerge da música,
que essas pequenas, pequeníssimas, cordas podem tocar.
Mas, há um custo
para esta elegante unificação,
porque anos de pesquisa
demonstraram que a matemática da teoria das cordas não funciona muito bem.
Tem inconsistências internas,
a não ser que consideremos
algo totalmente estranho --
dimensões extras para o espaço.
Isto é, todos conhecemos as três dimensões usuais do espaço.
E você pode lembrar
de altura, largura e profundidade.
Mas a teoria das cordas diz que, em escalas fantasticamente pequenas,
há dimensões adicionais
espremidas em um tamanho diminuto tão pequeno
que não as detectamos.
Mas, mesmo que as dimensões estejam escondidas,
elas teriam um impacto sobre as coisas que podemos observar
porque o formato das dimensões extras
restringem a forma que as cordas podem vibrar.
E, na teoria das cordas,
a vibração determina tudo.
Assim, as massas de partículas, as intensidades das forças,
e, mais importante, a quantidade de energia escura
seriam determinadas
pelo formato das dimensões extras.
Portanto, se soubéssemos o formato das dimensões extras,
deveríamos ser capazes de calcular essas características,
calcular a quantidade de energia escura.
O desafio
é que não sabemos
o formato das dimensões extras.
Tudo que temos
é uma lista de candidatos a formatos
fornecida pela matemática.
Bem, quando essas ideias foram primeiramente desenvolvidas,
haviam apenas, aproximadamente, cinco diferentes candidatos a formatos,
assim, você pode imaginá-los
sendo analisados um a um
para determinar se algum produziria
as características físicas que observamos.
Mas com o tempo a lista aumentou,
à medida que pesquisadores encontraram outros candidatos a formatos.
De cinco, o número aumentou para centenas e então para milhares --
um grande, mas ainda administrável, conjunto para analisar,
mesmo porque, afinal,
estudantes da graduação precisam de algo para fazer.
Mas, então, a lista continuou a aumentar
para os milhões e os bilhões, até hoje.
A lista dos candidatos a formatos
subiu de aproximadamente 10 para 500.
Aí, o que fazer?
Bem, alguns pesquisadores desanimaram,
concluindo que haviam tantos candidatos a formatos para as dimensões extras,
cada um dando origem a diferentes características físicas,
que a teoria das cordas nunca faria
pevisões definitivas que pudessem ser testadas.
Mas outros transformaram o assunto em seu foco,
levando-nos para a possibilidade de um multiverso.
Eis a ideia.
Talvez cada um desses formatos esteja em pé de igualdade com todos os outros.
Cada um é tão real quanto todos os outros,
no sentido de que
há muitos universos,
cada um com um formato diferente para as dimensões extras.
E esta proposta radical
tem um profundo impacto neste mistério:
a quantidade de energia escura revelada pelos resutados dos ganhadores do Prêmio Nobel.
Porque, veja,
se há outros universos,
e se cada um desses universos
tem, digamos, um formato diferente para as dimensões extras,
então as características físicas de cada universo será diferente,
e, em particular,
a quantia de energia escura em cada universo
será diferente.
O que significa que o mistério
de explicar a quantidade de energia escura que mensuramos agora
assumiria um caráter completamente diferente.
Neste contexto,
as leis da física não conseguem explicar um número para a energia escura
porque não há apenas um número,
há muitos números.
O que significa
que temos feito a pergunta errada.
Acontece que a pergunta certa a fazer é:
por que nós, humanos, nos encontramos em um universo
com uma quantidade específica de energia escura que medimos
ao invés de quaisquer das outras possibilidades
que estão lá fora?
E essa é a questão com a qual podemos prosseguir.
Porque naqueles universos
que têm muito mais energia escura que o nosso,
sempre que a matéria tenta se aglutinar em galáxias,
a força de repulsão da energia escura é tão forte
que ela explode o aglomerado
e as galáxias não se formam.
E naqueles universos que têm muito menos energia escura,
bem, eles entram em colapso tão rapidamente
que, novamente, as galáxias não se formam.
E sem galáxias, não há estrelas, não há planetas
e nenhuma chance
para nossa forma de vida
existir naqueles outros universos.
Assim, nos encontramos em um universo
com a quantidade específica de energia escura que medimos
simplesmente porque nosso universo tem condições
hospitaleiras para nossa forma de vida.
E isso seria assim.
Mistério resolvido,
multiverso encontrado.
Bem, alguns acham essa explicação insatisfatória.
Estamos acostumados à física
nos dando explicações definitivas para as características que observamos.
Mas a questão é,
se a característica que você está observando
pode e realmente assume
uma ampla variedade de diferentes valores
através da vasta paisagem da realidade,
então, pensar em uma explicação
para um determinado valor
é simplesmente equivocado.
Um exemplo antigo
vem do grande astrônomo Johannes Kepler
que era obcecado por entender
um número diferente --
por que o Sol está 93 milhões de milhas distante da Terra.
E ele trabalhou por décadas tentando explicar esse número,
mas nunca teve sucesso e sabemos por quê.
Kepler estava fazendo
a pergunta errada.
Sabemos que há muitos planetas
em uma ampla variedade de diferentes distâncias de suas estrelas.
Logo, ter a expectativa de que as leis da física
explicarão um número específico, 93 milhões de milhas,
bem, isso está simplesmente errado desde o princípio.
Em vez disso, a pergunta correta a fazer é:
por que nós, os humanos, nos encontramos em um planeta
nessa distância específica,
ao invés de quaisquer das outras possibilidades?
E, novamente, essa é uma questão que podemos responder.
Aqueles planetas que estão muito próximos de uma estrela como o Sol
seriam tão quentes
que nossa forma de vida não existiria.
E aqueles planetas que estão muito distantes da estrela,
bem, seriam tão frios
que, de novo, nossa forma de vida não se desenvolveria.
Portanto, nós nos encontramos
em um planeta nessa distância específica
simplesmente porque ela produz condições
vitais pra nossa forma de vida.
E, no que se refere a planetas e suas distâncias,
esta é claramente a forma correta de raciocínio.
A questão é:
no que se refere a universos e a enegia escura que eles contêm,
essa pode também ser a forma correta de raciocínio.
Uma diferença chave, claro,
é que sabemos que há outros planetas lá fora,
mas até agora especulei somente sobre a possibilidade
de que possa haver outros universos.
Assim, para juntar tudo isso,
precisamos de um mecanismo
que possa realmente gerar outros universos.
E isso me leva à parte final, a terceira parte.
Porque tal mecanismo foi encontrado
por cosmologistas tentando entender o Big Bang.
Veja, quando falamos do Big Bang,
frequentemente temos uma imagem
de um tipo de explosão cósmica
que criou nosso universo
e colocou o espaço distanciando-se para fora.
Mas há um pequeno segredo.
O Big Bang deixa fora algo muito importante:
o Bang.
Ele nos diz como o universo evoluiu depois do Bang,
mas não nos dá pistas
do que teria detonado o próprio Bang.
E esta lacuna foi finalmente preenchida
por uma versão melhorada da teoria do Big Bang.
É chamada de cosmologia inflacionária,
que identificou um tipo específico de combustível,
que naturalmente geraria
um distanciamento do espaço para fora.
O combustível está baseado em algo chamado campo quântico,
mas o único detalhe que importa para nós
é que esse combustível demonstrou ser tão eficiente
que é virtualmente impossível
usá-lo todo de uma vez,
o que significa que, na teoria inflacionária,
o Big Bang que deu origem a nosso universo
não é provavelmente um evento único.
Em vez disso, o combustível não apenas gerou nosso Big Bang,
mas também teria gerado outros incontáveis Big Bangs,
cada um dando origem ao seu próprio universo separado
com nosso universo tornando-se apenas uma bolha
em uma grande banheira de bolhas cósmicas de universos.
Agora, quando fundimos isso com a teoria das cordas,
aqui está o quadro a que somos conduzidos.
Cada um desses universos tem dimensões extras.
As dimensões extras assumem uma ampla variedade de formatos diferentes.
Os diferentes formatos produzem diferentes características físicas.
E nos encontramos em um universo ao invés de outro
simplesmente porque é apenas em nosso universo
que as características físicas, como a quantidade de energia escura,
são adequadas para nossa forma de vida desenvolver-se.
E esse é o quadro convincente, mas altamente controverso
do cosmo mais amplo,
que a observação e a teoria mais atualizadas,
nos levam, agora, a considerar seriamente.
Uma grande questão remanescente, claro, é:
poderíamos confirmar
a existência de outros universos?
Bem, deixem-me descrever
uma forma que pode acontecer um dia.
A teoria inflacionária
já tem forte apoio da observação.
Porque a teoria prevê
que o Big Bang teria sido tão intenso
que, à medida que o espaço se expandiu rapidamente,
minúsculas tremulações do micromundo
teriam sido esticadas até o macromundo,
produzindo uma pegada distinta,
um padrão de locais ligeiramente mais quentes e locais ligeiramente mais frios,
através do espaço,
que telescópios poderosos têm observado agora.
Indo um pouco além, se há outros universos,
a teoria prevê que ocasionalmente
esses universos podem colidir.
E se nosso universo fosse atingido por outro,
essa colisão
geraria um padrão sutil adicional
de variações de temperatura através do espaço
que poderíamos, um dia,
ser capazes de detectar.
E, mesmo que este quadro seja exótico,
ele pode, um dia, ser fundamentado
em observações,
estabelecendo a existência de outros universos.
Concluirei
com uma implicação impressionante
de todas essas ideias
para um futuro bem distante.
Vejam, aprendemos
que nosso universo não é estático,
que o espaço está se expandindo,
que essa expansão está acelerando
e que pode haver outros universos,
tudo ao examinar cuidadosamente
pontos tênues de luz estelar
que chegam até nós de galáxias distantes.
Mas, porque a expansão está acelerando,
em um futuro muito distante,
aquelas galáxias irão tão distante e tão rápido
que não será possível vê-las --
não por causa de limitações tecnológicas,
mas por causa das leis da física.
A luz que aquelas galáxias emitem,
mesmo viajando na velocidade mais rápida, a velocidade da luz,
não serão capazes de superar
o golfo que está sempre se alargando entre nós.
Então, os astrônomos num futuro distante,
observando o espaço profundo,
não verão nada a não ser um esticado sem fim
de silêncio estático, escuro, negro.
E eles concluirão
que o universo é estático e imutável
e habitado por um único oásis central de matéria
em que eles vivem --
um quadro do cosmos
que definitivamente sabemos ser errado.
Agora, talvez aqueles futuros astrônomos tenham registros
anotados, de uma era anterior,
como a nossa,
atestando um cosmo em expansão
fervilhante de galáxias.
Mas, aqueles futuros astrônomos
acreditariam em tal conhecimento antigo?
Ou acreditariam
no universo negro, estático e vazio
que as melhores observações deles mesmos revelariam?
Eu suponho que nessa última.
O que significa que estamos vivendo
em uma era notavelmente privilegiada
quando certas verdades profundas sobre o cosmo
ainda estão dentro do alcance
do espírito humano de exploração.
Parece que isso pode não ser sempre dessa forma.
Porque os astrônomos de hoje,
apontando telescópios poderosos para o céu,
capturaram um punhado de fótons completamente informativos --
um tipo de telegrama cósmico,
bilhões de anos em trânsito,
e a mensagem que ecoa através dos tempos é clara.
Algumas vezes a natureza guarda seus segredos
com a garra inquebrável
da lei física.
Algumas vezes a verdadeira natureza da realidade acena
exatamente além do horizonte.
Muito obrigado.
(Aplausos)
Chris Anderson: Brian, obrigado.
O alcance das ideias sobre as quais você acabou de falar
é vertiginoso, emocionante, incrível.
O que você acha
de onde está a cosmologia agora,
em um tipo de momento histórico?
Estamos no meio de algo historicamente não comum em sua opinião?
BG: Bem, é difícil dizer.
Quando compreendemos que astrônomos de um futuro distante
podem não ter informação suficiente para calcular coisas,
a pergunta natural é: talvez já estejamos nessa posição
e certas características críticas e profundas do universo
já tenham escapado de nossa capacidade de compreender
por causa da maneira como a cosmologia evolui.
Assim, dessa perspectiva,
talvez estejamos sempre fazendo perguntas
e nunca sejamos capazes de respondê-las completamete.
De outro lado, agora podemos compreender
a idade do universo.
Podemos compreender
como entender os dados da radiação de fundo de microondas
que se estabeleceu 13,72 bilhões de anos atrás --
e ainda, podemos fazer cálculos hoje para prever como se parecerá
e eles batem.
Macacos me mordam! Isso é espantoso.
De um lado, é simplesmente incrível onde chegamos,
mas quem sabe que tipo de bloqueios podemos encontrar no futuro.
CA: Você vai estar por aqui nos próximos dias.
Talvez algumas dessas conversas possam prosseguir.
Obrigado. Obrigado, Brian. (BG: O prazer foi meu.)
(Aplausos)
Acum câteva luni,
premiul Nobel pentru Fizică
a fost decernat la două echipe de astronomi
pentru o descoperire apreciată ca fiind una dintre cele mai importante
observaţii astronomice făcute vreodată.
Azi, după ce voi descrie pe scurt descoperirea lor,
vă voi povesti despre extrem de controversata perspectivă
de explicare a descoperirii lor, şi anume posibilitatea
ca mult dincolo de Pământ,
de Calea Lactee şi de alte galaxii îndepărtate,
să putem descoperi că universul nostru nu e singurul Univers,
ci e o parte dintr-o multitudine de universuri
pe care-l numim multivers.
Ideea unui multivers e bizară.
Majoritate am fost învăţaţi să credem că „universul” înseamnă „totul”.
Şi am spus „majoritate„ cu gândul că fiica mea de patru ani m-a auzit vorbind
despre aceste idei încă de când s-a născut.
Iar anul trecut o ţineam în braţe şi i-am spus:
„Sophia, te iubesc mai mult decât orice din univers.”
Iar ea s-a întors către mine şi a spus:
„Tati, univers sau multivers?”
(Râsete)
Exceptând o astfel de educație extremă,
e greu să îţi imaginezi alte tărâmuri separate de al nostru,
majoritatea cu trăsături fundamental diferite,
care ar putea fi pe bună dreptate numite „universuri fără seamăn”.
Şi cu toate acestea,
doresc să vă conving
că există motive de a o lua în serios,
şi că ar putea fi corectă.
Am să vă spun povestea multiversului în trei părţi.
În prima parte,
voi descrie rezultatele care au câștigat premiul Nobel
și voi evidenţa un mister profund
pe care acele rezultate l-au dezvăluit.
În partea a doua,
voi oferi o soluţie pentru acel mister,
bazată pe o teorie numită teoria corzilor,
în care ideea de multiunivers va intra în discuție.
În final, în partea a treia,
voi descrie o teorie cosmologică numită inflaţie,
care va pune totul cap-la-cap.
Bine, prima parte începe în 1929
când marele astronom Edwin Hubble a realizat că galaxiile îndepărtate
se depărtează accelerat de noi,
stabilind că spaţiul însuși se întinde, se extinde.
Era o idee revoluţionară.
Pe atunci se credea universul era static.
Dar chiar şi aşa,
exista un lucru de care toţi erau siguri:
expansiunea probabil că încetinea.
La fel cum gravitaţia Pământului
încetineşte ascensiunea unui măr aruncat în sus,
atracţia graviaţională a fiecărei galaxii asupra celorlalte
trebuie să încetinescă expansiunea spaţiului.
Derulăm înainte, în 1990,
când două echipe de astronomi
pe care i-am menţionat la început,
inspiraţi de acest raţionament
au măsurat indicele
de încetinire a expansiunii.
Au făcut asta
prin observații minuțioase
a numeroase galaxii îndepărtate,
care le-au permis să măsoare
cum s-a modificat rata expansiunii în timp.
Aici intervine surpriza:
Au descoperit că expansiunea nu încetineşte.
În schimb, accelerează
din ce în ce mai mult.
E ca şi cum ai arunca un măr în sus
şi ar urca din ce în ce mai repede.
Acum, dacă ai vedea un măr făcând asta,
ai vrea să ştii de ce.
Ce îl împinge?
Similar, rezultatele astronomilor,
desigur merită cu prisosinţă premiul Nobel,
dar au ridicat o întrebare similară.
Ce forţă face ca toate galaxiile
să se îndepărteze unele de altele
cu viteză mereu crescândă?
Cel mai promiţător răspuns
vine de la o veche idee de-a lui Einstein.
Vedeţi, toţi suntem obişnuiţi
că gravitaţia e o forţă care
atrage obiectele unele către altele.
Dar în teoria gravitației lui Einstein,
teoria generală a relativităţii,
gravitaţia poate de asemenea să respingă obiecte.
Cum? Ei bine, după calculele lui Einstein,
spaţiul e umplut uniform
cu o energie invizibilă,
ca un fel de ceaţă invizibilă,
iar gravitaţia generată de această ceaţă
ar respinge obiecte,
gravitaţie de respingere,
ceea ce e exact ce ne trebuie să explicăm aceste observaţii.
Din cauza gravitaţiei de respingere
a energiei invizibile din spaţiu --
pe care acum o numim energie neagră,
dar aici am făcut-o albă-fumurie, ca s-o puteţi vedea --
gravitaţia ei de respingere
cauzează galaxiile să se respingă reciproc,
determinând creșterea vitezei de expansiune,
nu încetinirea ei.
Această explicaţie
reprezintă un progres imens.
Dar v-am promis un mister
aici, în prima parte.
Iată-l.
Când astronomii au calculat
câtă energie neagră
ar trebui să existe în spaţiu
ca să genereze accelerarea cosmică,
iată ce au găsit.
Acest număr e mic.
Exprimat în unităţi relevante,
e un număr spectaculos de mic.
Iar misterul constă în explicarea acestui număr ciudat.
Vrem ca acest număr
să reiasă din legile fizicii,
dar până acum nimeni n-a reuşit să facă asta.
V-aţi putea întreba,
de ce v-ar păsa.
Poate că explicarea acestui număr
e doar o problemă tehnică,
un detaliu tehnic de interes pentru experţi,
fără nicio relevanţă pentru restul lumii.
Desigur, e un detaliu tehnic,
dar anumite detalii au importanţă.
Unele detalii crează breşe
spre aspecte necunoscute ale realităţii,
iar acest număr aparte ar putea face chiar asta:
întrucât singura abordare care satisface explicarea lui
invocă posibilitatea altor Universuri --
o idee care reiese natural din teoria corzilor,
care mă aduce la partea a 2a: teoria corzilor.
Reţineţi misterul energiei negre
pentru mai târziu.
Acum vă voi spune
trei lucruri cheie despre teoria corzilor.
În primul rând: Ce este teoria corzilor?
E o abordare care să împlinească visul lui Einstein
de a avea o teorie unificată în fizică,
o singură formulă atotcuprinzătoare
care să descrie
toate forţele existente în Univers.
Ideea de bază a teoriei corzilor
e destul de simplă.
Afirmă că dacă studiezi
orice parte de materie din ce în ce mai amănunţit,
prima dată observi moleculele,
apoi atomii şi particulele subatomice.
Dar teoria spune că dacă ai putea examina părţi mai mici,
mult mai mici decât putem observa cu tehnologia actuală,
ai găsi altceva în acele particule --
un mic filment vibratil de energie,
o micuţă coardă vibrantă.
Ca şi corzile unei viori,
ele pot vibra după anumite tipare
producând note muzicale diferite.
Aceste micuțe corzi fundamentale,
când vibrează în diferite moduri,
produc diferite tipuri de particule --
aşa încât electroni, quarci, neutrini, fotoni,
şi toate celelelte particule
ar fi unite într-o perspectivă unică,
ar proveni toate din aceste corzi vibratorii.
Este o imagine irezistibilă,
un fel de simfonie cosmică,
în care toată bogăţia
pe care o vedem în lumea din jur
provine din muzica
pe care o fac aceste mici corzi.
Dar există un cost
pentru această unificare elegantă,
deoarece ani de cercetare
au demonstrat că matematica teoriei corzilor nu prea merge.
Apar inconsistenţe interne
dacă nu acceptăm
o ideie absolut neobişnuită:
dimensiuni suplimentare ale spaţiului.
Toți cunoaștem cele trei dimensiuni ale spaţiului.
Le știți ca:
lungime, lăţime şi adâncime.
Dar teoria corzilor spune că la scară fantastic de mică,
există dimensiuni auxiliare
comprimate la dimensiuni atât de mici
încât nu le-am detectat încă.
Dar deşi dimensiunile sunt imperceptibile,
ele au impact asupra particulelor observabile
deoarece configurația dimensiunilor adiționale
limitează modul în care pot vibra corzile.
În teoria corzilor
vibraţia determină totul.
Masa particulelor, mărimea forţelor,
şi, cel mai important, cantitatea de energie neagră,
ar fi determinată
de configurația acestor dimensiuni adiționale.
Dacă am şti profilul extra-dimensiunilor,
am putea calcula aceste caracteristici,
am putea calcula cantitatea de energie neagră.
Problema este
că nu ştim
ce formă au extra-dimensiunile.
Tot ce avem este o listă
cu configurații posibile
permise prin calcul.
Atunci când aceste idei au fost enunțate prima oară
existau doar vreo 5 configurații candidate distincte,
aşa că vă închipuiţi
că au fost analizate fiecare în parte
pentru a determina dacă vreuna
explica realitatea fizică observabilă.
Dar cu timpul această listă s-a mărit
iar cercetătorii au găsit şi alte profile eligibile.
De la 5 s-a ajuns la sute, apoi la mii --
o colecţie mare dar totuși posibil de analizat,
la urma urmei
şi studenţii masteranzi trebuie să aibă ceva de făcut.
Dar lista a continuat să crească
la milioane şi miliarde, până astăzi.
Lista configurațiilor candidate
s-a umflat până la 10 la puterea 500.
Deci, ce era de făcut?
Unii cercetători au pierdut speranța, concluzionând că
existând atâtea profile posibile pentru extra dimensiuni,
fiecare dând naştere la caracteristici fizice diferite,
teoria corzilor nu va reuşi niciodată
să facă predicţii definitive, testabile.
Dar alţii au răsturnat problema,
indicând posibilitatea existenţei unui Multivers.
Iată ideea lor.
Poate că fiecare dintre aceste forme se află pe picior de eglitate.
Fiecare e la fel de real ca oricare altul,
în sensul că
există mai multe Universuri,
fiecare cu configurații diferite pentru extra-dimensiuni.
Este o propunere radicală
cu un impact profund asupra misterului cantităţii de energie neagră
dezvăluite prin rezultatele câştigătorilor premiului Nobel.
Pentru că, vedeţi voi,
dacă există şi alte Universuri,
şi dacă acele Universuri,
fiecare au o altă formă pentru extra dimensiuni,
atunci carcteristicile fizice ale fiecărui Univers ar fi diferite,
şi în special
cantitatea de energie neagră din fiecare Univers
ar fi diferită.
Înseamnă că misterul
explicării cantităţii de energie neagră măsurate
ar căpăta cu totul alt aspect.
În acest context,
legile fizicii nu pot explica un singur număr pentru energia neagră
întrucât nu există doar un număr,
sunt multe.
Asta înseamnă că
am pus întrebarea greşit .
Oare întrebarea corectă ar fi:
de ce noi oamenii ne aflăm într-un Univers
cu o anumită cantitate de energie neagră măsurată,
în loc să ne aflăm în oricare din celelalte variante
care există?
Iar asta e o întrebare cu șanse de răspuns.
Pentru că acele Universuri
care au mai multă energie neagră decât al nostru,
de câte ori materia încearcă să se grupeze în galaxii,
forța de respingere a energiei negre e atât de puternică
încât disipează aglomerațiile,
iar galaxiile nu se formează.
Universurile cu mai puţină energie neagră
se reprăbuşesc în ele însele atât de repede
încât, din nou, galaxiile nu se formează.
Iar fără galaxii, nu există nici stele, nici planete
şi nici posibilitatea
ca forma noastră de viață
să existe în acele alte Universuri.
Aşa că ne găsim într-un Univers
cu cantitatea specifică de energie neagră măsurată
doar pentru că Universul nostru are condiţii
ospitaliere pentru forma noastră de viaţă.
Şi cu asta basta.
Enigma rezolvată.
Multiversul dezvăluit.
Unii găsesc această explicaţie nesatisfăcătoare.
Suntem obişnuiţi ca fizica
să ne dea explicaţii definitive penru caracteristicile observate.
Ideea e că
dacă viitorul pe care-l observi
poate lua şi ia
o varietate mare de valori
pe scara mai largă a realității,
atunci considerând o singură explicaţie
pentru o anumită valoare
ar fi eronat.
Un exemplu timpuriu
vine de la marele astronom Johannes Kepler
care era obsedat de înţelegerea
unui alt număr:
de ce se află Soarele la 150 milioane km de Pământ.
A lucrat zeci de ani încercând să explice acest număr,
dar n-a reuşit niciodată şi ştim de ce.
Kepler punea
eronat înrebarea.
Acuma ştim că există numeroase planete
la distanţe foarte diferite de stelele lor.
Sperând că legile fizicii
ar explica un anumit număr: 150 milioane km,
e gândit greşit din start.
Întrebarea corectă ar fi:
de ce noi oamenii ne aflăm pe o planetă
la această distanţă specifică,
în loc de oricare altă posibilitate?
Din nou, asta-i o întrebare la care putem răspunde.
Planetele care sunt mult mai apropiate de o stea ca Soarele
ar fi atât de fierbinţi
încât forma noastră de viaţă nu ar exista.
Iar planetele mult mai îndepărtate de steaua-mamă,
sunt atât de reci
încât forma noastră de viaţă n-ar putea demara.
Ne aflăm pe o planetă
la această distanţă specifică
doar pentru că aceasta oferă condiţiile
vitale pentru forma noastră de viaţă.
Când e vorba de planete şi distanţele lor,
e clar că aşa trebuie judecat.
Esențial este că
atunci când vine vorba de Universuri şi energia neagră pe care o conţin,
acesta ar putea fi și în acest caz modul de judecată corect.
O diferenţă esențială, desigur, este că
noi ştim că există şi alte planete în Univers,
dar până acum doar am speculat posibilitatea
că ar putea exista şi alte Universuri.
Ca să punem totul cap-la-cap,
avem nevoie de un mecanism
care să poată efectiv genera alte Universuri.
Asta mă aduce la partea finală, partea a 3-a,
pentru că un astfel de mecanism a fost descoperit
de către cosmologii care încercau să înţeleagă Big Bang-ul.
Când vorbim despre Big Bang,
avem adesea o imagine
a unui fel de explozie cosmică
care ne-a creat Universul
şi a expulzat spațiul care se extinde.
Dar există un mic secret.
Big Bang-ul lasă deoparte ceva destul de important:
Bang-ul.
Ne spune cum a evoluat Universul după Bang,
dar nu ne spune nimic despre
ce anume a declanşat însăşi Bang-ul.
Această lacună a fost în final depăşită
printr-o versiune îmbunătăţită a teoriei Big Bang-ului.
Se numeşte cosmologie inflaţionară,
care a identificat un anumit tip de combustibil
care ar genera în mod natural
expansiunea accelerată a spaţiului.
Combustibilul se bazează pe ceva numit câmp cuantic,
dar singurul detaliu care contează pentru noi
e că acest combustibil se dovedeşte atât de eficient
încât e virtual imposibil
să se epuizeze,
ceea ce, în teoria inflaţionară, înseamnă
că Big Bang-ul care a dat naştere Universului nostru
e probabil să nu fie un eveniment unic.
În schimb combustibilul a generat nu doar Big Bang-ul nostru,
ci a generat nenumărate alte Big Bang-uri,
fiecare dând naştere Universurilor lor separate
cu Universul nostru devenind doar un balon de săpun
într-un imens ocean cosmic de Universuri.
Iar acum, combinând asta cu teoria corzilor,
priviţi la ce ne conduce.
Fiecare dintre aceste Universuri are extra dimensiuni.
Extra dimensiunile iau o varietate imensă de configutații diferite.
Configurațiile diferite generează carcteristici fizice diferite.
Şi ne găsim într-un anume Univers, nu în altul,
simplu pentru că este propriul nostru Univers
în care caracteristicile fizice, precum cantitatea de energie neagră,
sunt potrivite pentru ca forma noastră de viaţă să existe.
Asta e imaginea care se impune, dar foarte controversată,
a unui Cosmos mai larg
pe care observaţiile de ultimă oră şi teoria
ne-au determinat să-l luăm serios în considerare.
Rămâne, evident, o întrebare esențială:
am putea vreodată confirma
existenţa altor Universuri?
Permiteţi-mi să vă descriu
felul în care s-ar putea într-o zi să se întâmple.
Teoria inflaţionară
este deja confirmtă de observaţii solide.
Deoarece teoria prezice că
Big Bang-ul ar fi fost atât de intens
încât pe măsură ce spaţiul s-a extins rapid,
vibrațiile cuantice din lumea micro
au fost expandate până la dimensiunile macro,
generând o amprentă specifică,
un tipar de puncte uşor mai fierbinţi şi mai reci,
în spaţiu,
pe care telescoape puternice le observă în prezent.
Dezvoltând ideea, dacă există alte Universuri,
teoria prezice că, din când în când,
acele Universuri se pot ciocni.
Iar dacă Universul nostru ar fi lovit de un altul,
acea coliziune
ar genera un subtil tipar adiţional
de variaţii termice prin spaţiu
pe care într-o zi
l-am putea detecta.
Şi oricât de exotică pare această imagine,
s-ar putea ca într-o zi să fie
dovedită prin observaţii,
stabilindu-se astfel existenţa altor Universuri.
Voi concluziona
cu o implicaţie izbitoare
a tuturor acestor idei
pentru viitorul foarte îndepărtat.
Vedeţi voi, am aflat
că Universul nostru nu e static,
că spaţiul este în expansiune,
că epansiunea e accelerată
şi că ar putea exista alte Universuri
toate doar examinând atent
puncte palide de lumină stelară
ce ajung la noi din galaxii îndepărtate.
Dar pentru că expansiunea e accelerată,
într-un viitor foarte îndepărtat,
galaxiile se vor îndepărta atât de mult şi de rapid
încât nu vom fi capabili să le mai vedem --
nu din cauza limitărilor tehnologice,
ci din cauza legilor fizicii.
Lumina emisă de acele galaxii
chiar deplasându-se cu viteza cea mai mare, viteza luminii,
nu va fi capabilă să parcurgă
distanţa mereu crescândă dintre noi.
Aşa că astronomii din viitorul îndepărtat
privind spre spaţiul nemărginit
nu vor mai vedea nimic decât o întindere vastă
de linişte statică, violacee-albastră.
Şi vor concluziona
că Universul e static şi neschimbător
şi populat de o singură oază centrală de materie
pe care locuiesc ei --
o imagine a Cosmosului
pe care noi categoric o ştim a fi eronată.
Poate că acei astronomi din viitor vor avea înregistrări
primite dintr-o eră anterioară,
ca a noastră,
care să ateste un Cosmos în expansiune
împânzit de galaxii.
Dar oare acei astronomi din viitor
vor crede aceste cunoştiinţe antice?
Sau vor crede
în Universul întunecat, static și gol
pe care-l vor observa cu mijloacele lor avansate?
Bănuiesc mai posibilă a doua variantă.
Ceea ce înseamnă că trăim
o eră extrem de privilegiată
în care anumite adevăruri fundamentale despre Cosmos
sunt încă la-ndemâna
spiritului uman explorator.
Se pare că nu va fi mereu aşa.
Pentru că astronomii de astăzi,
întorcându-şi telescoapele puternice către cer,
au captat o grămadă de fotoni stelari aducând-ne informţii --
un fel de telegramă cosmică
călătorind de miliarde de ani --
iar mesajul transmis peste timp e foarte clar.
Câteodată natura îşi păstrează secretele
cu forţa de nepătruns
a legilor fizicii.
Câteodată adevărata faţă a realităţii sclipeşte
cu puțin dincolo de orizont.
Vă mulţumesc foarte mult.
(Aplauze)
Chris Anderson: Brian, îţi mulţumesc.
Gama ideilor pe care tocmai le-ai expus
este ameţitoare, antrenantă, incredibilă.
Ce părere ai despre
stadiul istoric în care se află
cosmologia acum?
Ne aflăm în mijlocul unor evenimente istorice neobişnuite?
BG: E greu de spus.
Când aflăm că astronomii din viitorul îndepărat
s-ar putea să nu aibă destule informaţii să-şi dea seama cum stau lucrurile,
întrebarea care se iveşte este: poate noi deja suntem în această postură
în care anumite caracteristici profunde, cruciale ale Universului
s-au eschivat capacității noastră de înţelegere
din cauza felului în care evoluează cosmologia.
Deci din această perspectivă,
poate că mereu ne vom pune întrebări
la care nu vom putea răsunde niciodată.
Pe de altă parte, putem acum înţelege
cât de vechi este Universul.
Putem înţelege cum să
interpretăm datele din radiaţia microundelor de fundal
care a fost emisă acum 13,72 miliarde de ani --
şi putem face calcule în prezent care să prevadă cum ar arăta
şi se potrivesc.
E absolut uimitor!
Pe de o parte e incredibil unde am ajuns,
dar cine ştie peste ce fel de piedici vom da în viitor.
CA: Vei fi pe-aici în următorele câteva zile.
Poate unele din aceste conversaţii vor continua.
Mulţumesc. Mulţumesc Brian. BG: Mi-a făcut plăcere.
(Aplauze)
Несколько месяцев тому назад
Нобелевскую премию по физике
присудили двум командам астрономов
за открытие, о котором говорили
как об одном из важнейших прорывов
в области астрономии.
Сегодня я коротко опишу это открытие,
а затем расскажу вам о крайне противоречивой системе взглядов,
которая объясняет их открытие,
а именно о возможности,
что где-то далеко от Земли,
Млечного пути и прочих далёких галактик
мы можем обнаружить, что наша вселенная
не является единственной вселенной,
но частью
огромного комплекса вселенных,
который мы называем мультивселенная.
Само понятие мультивселенной довольно необычное.
Большинство из нас выросло с твёрдой уверенностью в том,
что слово «вселенная» означает «всеобъемлющая».
Я сказал «большинство из нас» неспроста.
Моя четырёхлетняя дочь слышала, как я рассуждаю на все эти темы с самого её рождения.
В прошлом году я взял её на руки
и сказал: «София, я люблю тебя
больше всего во всей вселенной».
Тогда она повернулась ко мне и спросила: «Папа,
во вселенной или в мультивселенной?»
(Смех)
Но даже при таком необычном воспитании
сложно представить
другие миры, отделённые от нашего,
большая часть которых обладает фундаментально отличными свойствами,
и которые вполне можно назвать самостоятельными вселенными.
И всё же, эта идея,
несомненно, умозрительная,
но я собираюсь убедить вас в том,
что есть причины, чтобы отнестись к ней серьёзно,
поскольку эта идея может оказаться истиной.
Я поведаю вам историю мультивселенной в трёх частях.
В части первой я расскажу вам
о результатах тех исследований, награждённых Нобелевской премией,
и обращу ваше внимание на глубокую тайну,
которую эти результаты выявили.
Во второй части
я предложу разгадку этой тайны,
основанную на подходе, называемом теорией струн.
Именно в этот момент на сцену вступит
идея мультивселенной.
В конце, в третьей части,
я расскажу о космологической теории,
известной как Хаотическая теория инфляции,
которая поможет нам собрать воедино все фрагменты моего рассказа.
Итак, часть первая началась ещё в 1929 году,
когда великий астроном Эдвин Хаббл
понял, что все далёкие галактики
стремительно удаляются от нас,
и установил, что пространство растягивается,
расширяется.
Это открытие было революционным.
Господствовавшая система взглядов утверждала, что в самом крупном масштабе
Вселенная является неподвижной.
Но даже при таком раскладе
все были твёрдо уверены в одном:
расширение должно замедляться.
Так же как гравитационное притяжение Земли
замедляет полет яблока, подброшенного вверх,
гравитационное притяжение
каждой из галактик к другой галактике
должно замедлять
расширение пространства.
Давайте перенесёмся в 1990-е,
когда те две команды астрономов,
которые я упомянул в начале,
вдохновлённые такого рода рассуждениями,
решили измерить скорость,
с которой расширение замедляется.
И им удалось это сделать
путём тщательного наблюдения
за множеством далёких галактик
и составлению графиков того,
как скорость расширения изменялась со временем.
Их ждало неожиданное открытие.
Они обнаружили, что расширение не замедляется.
Напротив, они обнаружили — оно ускоряется,
становится всё быстрее и быстрее.
Как если бы подброшенное яблоко
летело вверх быстрее и быстрее.
Если бы вам довелось увидеть такое яблоко,
вам захотелось бы выяснить почему.
Что толкает его?
Результаты исследования астрономов
бесспорно достойны Нобелевской премии,
но они ставят перед нами аналогичный вопрос.
Что за сила заставляет все галактики
стремительно удаляться друг от друга
с непрестанно возрастающим ускорением?
Пожалуй, самый подходящий ответ
можно найти в старой идее Эйнштейна.
Мы все привыкли к гравитации
как к силе, которая делает только одно —
притягивает объекты друг к другу.
Но в теории гравитации Эйнштейна,
в его общей теории относительности,
гравитация также может отталкивать объекты друг от друга.
Как? Согласно вычислениям Эйнштейна,
если пространство равномерно заполнено
невидимой энергией,
чем-то вроде однородного, невидимого тумана,
то гравитация, порождаемая таким туманом,
будет отталкивающей,
отрицательной гравитацией,
а это как раз то, что нам нужно, чтобы объяснить нашу загадку.
Из-за отрицательной гравитации
невидимой энергии в космосе —
теперь мы называем её тёмной энергией,
но я сделал её дымчато-белой, чтобы вам было видно —
отрицательная гравитация этой энергии
может заставить все галактики отталкиваться друг от друга,
заставить расширение ускоряться,
а не замедляться.
Такое объяснение —
огромный шаг вперёд.
Я обещал поведать вам тайну.
В части первой.
Вот она.
Когда астрономы выяснили,
сколько тёмной энергии
должно находиться в пространстве,
чтобы вызвать космическое ускорение,
вот, что они нашли.
Число небольшое.
Как относительная величина
и вовсе ничтожное.
Тайна в том, чтобы постигнуть это странное число.
Мы хотим вывести это число
на основании законов физики,
но до сих пор никто не нашёл способа это сделать.
Вам, наверное, интересно,
какая разница?
Может быть, объяснение этого числа —
всего лишь техническая мелочь,
маленькая деталь, интересная только экспертам,
но совершенно незначительная для всех остальных.
Разумеется, это техническая мелочь,
но некоторые мелочи имеют большое значение.
Некоторые детали прорубают окна
в неизведанные миры действительности,
и, возможно, это странное число как раз такое.
Единственная гипотеза, которой удалось продвинуться в постижении его сути,
допускает возможность существования других вселенных —
эта идея естественным образом вытекает из теории струн.
Тут я перехожу к части второй моего повествования: к теории струн.
Давайте на время отложим в сторону
тайну тёмной энергии.
Я расскажу вам
три ключевых факта о теории струн.
Прежде всего, что это такое?
Это подход к реализации мечты Эйнштейна
о «теории всего»,
единой всеохватывающей системе знаний,
которая смогла бы описать
все силы, существующие во Вселенной.
Основная идея теории струн
довольна проста.
Идея заключается в следующем. При тщательном исследовании
любого фрагмента материи
сначала вы обнаружатся молекулы,
затем атомы и элементарные частица.
Теория струн утверждает, что при ещё более близком рассмотрении,
более точном, чем позволяют текущие технологии,
внутри этих частиц обнаружится ещё кое-что —
крошечная дрожащая энергетическая нить,
крошечная вибрирующая струна.
Так же, как и струны у скрипки,
эти струны могут вибрировать по-разному,
порождая различные музыкальные ноты.
Когда эти мельчайшие фундаментальные струны
каждая вибрируют на свой лад,
они порождают различные типы частиц:
электроны, кварки, нейтрино, фотоны
и все прочие частицы.
Таким образом, все они были бы частью одной системы,
так как порождались бы вибрирующими струнами.
Это завораживающая картина,
своего рода космическая симфония,
где всё разнообразие,
которое мы наблюдаем в окружающем нас мире,
порождается музыкой,
звучащей в этих крошечных струнах.
Однако подобное элегантное единство
дорогого стоит.
Годы исследований выявили то,
что математические законы теории струн не работают так, как хотелось бы.
Они содержат внутренние противоречия,
за исключением случая,
когда мы допускаем существование чего-то совершенно непривычного —
дополнительного измерения пространства.
Мы все знаем о трёх привычных измерениях пространства.
Вы знакомы с ними
как с высотой, шириной и глубиной.
Однако теория струн утверждает, что на невообразимо малом уровне
существуют дополнительные измерения,
сжатые до размера настолько малого,
что мы всё ещё не смогли их обнаружить.
Но несмотря на то, что такие измерения скрыты от нас,
они влияют на предметы, которые мы можем наблюдать,
потому что форма дополнительных измерений
определяет то, как вибрируют струны.
А в теории струн
вибрация определяет всё и вся.
Таким образом, массы частиц, воздействие сил
и, самое главное, количество тёмной энергии
определяется
формой дополнительных измерений.
Если бы мы знали форму дополнительных измерений,
мы бы смогли вычислить эти свойства,
вычислить количество тёмной энергии.
Проблема в том,
что мы не знаем
форму дополнительных измерений.
Всё что у нас есть —
список вероятных форм,
допустимых математически.
Когда эта гипотеза только появилась,
у нас было около пяти различных вероятных форм,
и было не сложно
проанализировать их одну за другой,
чтобы понять, обладает ли какая-либо из них
физическими свойствами, которые мы наблюдаем.
Но со временем список вырос.
Исследователи нашли другие вероятные формы.
Список вырос с пяти до сотен, а затем тысяч —
большая коллекция, но всё ещё вполне поддающаяся анализу.
В конце концов,
аспирантам тоже надо чем-то заниматься.
Однако затем список продолжал расти
до миллионов и миллиардов форм на сегодняшний день.
Число вероятных форм
выросло в соотношении 10 к 500.
Что же теперь делать?
Некоторые исследователи пали духом и заключили,
что с таким огромным числом вероятных форм для дополнительных измерений,
каждое из которых порождает различные физические свойства,
теория струн никогда не станет основанием
для точных, проверяемых прогнозов.
Но другие исследователи взглянули на эту проблему с иной стороны
и привели нас к возможности существования мультивселенной.
Вот в чем суть этой идеи.
Предположим, каждая из форм находится в равном положении со всеми другими формами.
Каждая из форм так же реальна, как и все прочие формы
в том смысле,
что существует множество вселенных,
каждая из которых имеет отличную форму дополнительного измерения.
Такое радикальное предположение
имеет первостепенное значение для нашей тайны,
а именно количества тёмной энергии, выявленного в результате тех нобелевских исследований.
Видите ли,
если другие вселенные существуют
и если каждая из этих вселенных
имеет отличную форму дополнительного измерения,
то физические свойства каждой вселенной также отличны,
в частности,
количество тёмной энергии в каждой из вселенных
также будет отлично.
Это значит, что разгадка
тайны известного количества тёмной энергии
приобретает совсем иной характер.
В таком контексте законы физики не могут
объяснить одно данное количество тёмной энергии,
потому что нет одного данного числа,
существует множество чисел.
Это значит,
что мы задаём не тот вопрос.
Нужно спрашивать,
почему люди оказались во вселенной
с известным количеством тёмной энергии
вместо того, чтобы оказаться в любой другой
возможной вселенной?
На этот вопрос можно дать ответ.
Потому что когда во вселенных,
которые содержат больше энергии, чем наша вселенная,
материя пытается объединиться в галактики,
сила отталкивания тёмной энергии настолько велика,
что она разрывает сгустки материи
и галактики не формируются.
А во вселенных, где гораздо меньше тёмной энергии,
материя сжимается настолько быстро,
что, опять же, галактики не формируются.
А без галактик нет ни звёзд, ни планет,
ни шанса на то,
что наша форма жизни
сможет существовать в таких вселенных.
Таким образом, мы оказались во вселенной
с известным количеством тёмной энергии
только потому, что наша вселенная располагает условиями
для зарождения нашей формы жизни.
Вот и всё.
Тайна разгадана,
мультивселенная найдена.
Некоторые остались недовольны таким объяснением.
Мы привыкли к тому, что физика
точно объясняет природу вещей вокруг нас.
Но дело в том,
что если наблюдаемое свойство
может принять и принимает
широкий спектр различных значений
в рамках более широкой панорамы реальности,
то искать отдельное объяснение
для каждого из значений
просто-напросто ошибочно.
Примером тому могут послужить
исследования великого астронома Иоганна Кеплера.
Он был одержим постижением сути
другого числа —
почему Солнце находится в 150 миллионах километров от Земли.
Кеплер провёл несколько десятков лет в поисках ответа на свой вопрос,
но так и не преуспел в этом, и мы знаем почему.
Кеплер задавал
не тот вопрос.
Мы знаем, что существует множество планет,
находящихся на самых разных расстояниях от своих родительских звёзд.
Надеяться на то, что законы физики
объяснят одно конкретное число, 150 миллионов километров,
значит заблуждаться.
Верный вопрос заключается в том,
почему человечество оказалось на планете,
которая находится на данном расстоянии,
а не на любом другом из возможных?
И вновь, на такой вопрос мы можем дать ответ.
Те планеты, которые находятся гораздо ближе к звезде такой, как Солнце,
настолько раскалены,
что наша форма жизни не может там существовать.
А те планеты, которые находятся гораздо дальше от звёзд,
настолько холодны,
что, опять же, наша форма жизни не сможет там закрепиться.
Мы оказались на планете,
которая находится на данном расстоянии от Солнца,
только потому, что она обладает условиями,
необходимыми для нашей формы жизни.
Когда речь идёт о планетах и расстояниях от звезды,
очевидно, что такое направление мысли является верным.
Дело в том, что в рассуждениях о вселенных
и содержащейся в них тёмной энергии,
подобное направление мысли также будет верным.
Одно из ключевых отличий, конечно же, заключается в том,
что мы знаем о существовании других планет в космосе,
но до текущего момента я лишь высказывал предположения
о возможности существования других вселенных.
Одним словом,
нам нужен механизм,
который смог бы порождать другие вселенные.
На этой ноте я перехожу к завершающей части, части третьей.
Такой механизм уже нашли космологи,
работающие над изучением Большого взрыва.
Видите ли, когда мы говорим о Большом взрыве,
мы часто представляем
некий взрыв космического масштаба,
который создал нашу вселенную
и заставил пространство расширяться.
Но тут кроется небольшая загвоздка.
Теория большого взрыва не упоминает что-то очень важное —
сам Взрыв.
Эта теория рассказывает нам, как вселенная развивалась после Взрыва,
но не посвящает нас в детали того,
что же привело к самому Взрыву.
Это упущение наконец-то было исправлено
расширенной версией теории Большого взрыва,
а именно инфляционной моделью Вселенной,
указавшей на особый тип «топлива»,
которое естественным образом привело бы
к расширению пространства.
Это «топливо» основывается на том, что называется квантовым полем.
Однако нам важна только одна деталь —
топливо настолько эффективное,
что почти невозможно
использовать его полностью,
и это значит, что согласно инфляционной модели,
рождение нашей вселенной в результате Большого взрыва —
скорее всего, не однократное событие.
Это топливо не только вызвало Большой взрыв тогда,
оно вызовет бесконечное множество последующих Больших взрывов,
каждый из которых породит свою собственную, отдельную вселенную,
а наша вселенная станет всего лишь одним из множества пузырьков
в великой космической пене вселенных.
Теперь давайте совместим это с теорией струн,
и вот какая картина откроется нашему взору.
У каждой из этих вселенных есть дополнительное измерение.
Дополнительные измерения могут быть самой разной формы.
Различные формы обладают различными физическими свойствами.
И мы находимся в этой вселенной, а не в любом другой,
только потому, что только физические свойства нашей вселенной,
такие как количество тёмной энергии,
подходят для существования нашей формы жизни.
Вот завораживающая, но крайне противоречивая картина
космического пространства,
над которой нас заставили крепко задуматься
передовые наблюдения и знания.
Перед нами, конечно же, всё ещё стоит один большой вопрос:
сможем ли мы когда-нибудь подтвердить
существование других вселенных?
Позвольте мне описать
один из сценариев того, как это может свершиться.
Инфляционная модель Вселенной
уже имеет надёжное эмпирическое обоснование.
Эта модель утверждает,
что Большой взрыв был бы настолько сильным,
что по мере стремительного расширения пространства
крошечные квантовые колебания из микромира
отразились на макромире,
оставив различимый след,
узор из чуть более горячих и чуть более холодных пятен,
растянутый сквозь пространство.
Мощные современные телескопы уловили такой след.
Далее, если другие вселенные существуют,
то согласно инфляционной теории, время от времени
вселенные могут сталкиваться.
Если наша вселенная столкнётся с другой вселенной,
то в результате в пространстве
образуется ещё один
едва различимый узор температурных колебаний,
который мы однажды
сможем обнаружить.
Какой причудливой ни выглядела бы эта картина,
однажды она может обрести научное обоснование
через наблюдения
и подтвердить факт существования других вселенных.
Я подведу итог,
рассказав об удивительном применении
всех этих идей
в далёком-предалёком будущем.
Мы узнали,
что наша вселенная не является неподвижной,
пространство расширяется,
расширения ускоряется,
возможно, существуют другие вселенные —
всё благодаря тщательному изучению
тусклых точек звёздного света,
доходящего до нас из далёких галактик.
Однако из-за того, что расширение пространства ускоряется,
в далёком-предалёком будущем
эти галактики будут унесены так далеко и так быстро,
что мы не сможем увидеть их —
не по вине технологических ограничений,
но согласно законам физики.
Излучаемый галактиками свет
несётся с высочайшей скоростью, со скоростью света,
но он не сможет преодолеть пропасть,
непрестанно растущую между нами.
В далёком будущем астрономы
будут наблюдать глубокий космос,
но не увидят ничего кроме бесконечной,
неподвижной, иссиня-чёрной бездны.
И они придут к выводу,
что вселенная неподвижна и неизменна,
что в ней находится единственный центральный оазис материи,
в котором они живут —
картина космоса,
которая, как нам известно, совершенно неверная.
Возможно, у астрономов будущего будут записи,
унаследованные из ранних времён,
как наше,
и свидетельствующие о существовании расширяющегося космоса,
который изобиловал галактиками.
Но поверят ли астрономы будущего
таким древним знаниям?
Или они поверят
чёрной неподвижной пустой вселенной,
которую они могут наблюдать через свои сверхточные телескопы?
Я склоняюсь к последнему.
Это означает,
что нам невероятно повезло жить в век,
когда некоторые краеугольные тайны космоса
всё ещё доступны
исследовательскому любопытству человека.
Оказывается, что эти времена не вечны.
Потому что астрономы нашего времени,
направив свои мощные телескопы в небо,
поймали горстку скупых на подробности фотонов —
своего рода космическую телеграмму,
которая путешествовала миллиарды лет,
и сейчас послание, звучащие сквозь толщу времени, всё ещё ясное.
Иногда природа оберегает свои секреты,
окутав их непроницаемой пеленой
законов физики.
Иногда истинные тайны мироздания
манят за собой из-за горизонта.
Большое спасибо.
(Аплодисменты)
Крис Андерсон: Брайан, спасибо Вам.
Размах идей, о которых Вы сейчас рассказали,
ошеломляющий, захватывающий, просто невероятный.
Как Вы считаете,
на какой стадии сейчас находится космология
с точки зрения её исторического развития?
Как по-вашему, может, человечество сейчас в самом сердце чего-то необычного?
БГ: Знаете, очень сложно сказать наверняка.
Когда понимаешь, что у астрономов из далёкого будущего, вероятно,
не будет полной информации, чтобы осмыслить происходящее,
естественным образом возникает вопрос: «Так, может быть, и мы сами уже в таком положении,
и определённые, глубинные, чрезвычайно важные свойства вселенной
уже ускользнули от нашей силы познания,
потому что именно так развивается Вселенная?»
В этом смысле, возможно,
мы всегда будем задавать вопросы
и никогда не сможем дать на них исчерпывающие ответы.
С другой стороны, мы теперь знаем,
каков возраст вселенной.
Мы знаем, как трактовать данные,
полученные через реликтовое излучение,
которое было порождено 13,72 миллиардов лет тому назад —
и сегодня мы можем вычислить, как оно будет выглядеть в будущем
и наши расчёты дают верные результаты.
Обалдеть! Да ведь это поразительно!
То есть, с одной стороны, невероятно, как глубоко нам удалось забраться,
но никто не знает, какие препятствия встретятся на нашем пути в будущем.
КА: Вы будете здесь на протяжении нескольких дней.
Надеюсь, Вы ещё расскажете нам подробнее о некоторых из затронутых Вами тем.
Спасибо. Спасибо Вам, Брайан. (БГ: Пожалуйста.)
(Аплодисменты)
Pred pár mesiacmi bola udelená
Nobelova cena za fyziku
dvom tímom astronómov
za objav, ktorý bol vyhlásený
za jeden z najdôležitejších
astronomických pozorovaní vôbec.
Dnes vám krátko opíšem, čo našli,
a poviem vám o vysoko kontroverznej schéme,
ktorá vysvetľuje ich objav,
a to,
že ďaleko za Zemou,
Mliečnou dráhou a inými vzdialenými galaxiami
môžeme zistiť, že náš vesmír
nie je jediným vesmírom,
ale namiesto toho
je súčasťou rozsiahleho komplexu vesmírov,
ktorý voláme multivesmír.
Myšlienka multivesmíru je čudná.
Myslím tým, že väčšina z nás vyrástla v presvedčení,
že slovo „vesmír“ znamená všetko.
A hovorím väčšina z prezieravosti, lebo moja
štvorročná dcéra ma počúvala rozprávať o týchto myšlienkach
odkedy sa narodila. A minulý rok som ju držal
a povedal som: „Sophia,
ľúbim ťa viac, ako čokoľvek vo vesmíre.“
A ona sa obrátila na mňa a povedala: „Ocko,
vo vesmíre alebo v multivesmíre?“
(Smiech)
Ale s výnimkou takejto nezvyčajnej výchovy,
je čudné predstaviť si
iné svety izolované od nášho,
väčšinou s podstatne inými vlastnosťami,
ktoré by sa právom nazývali vesmírmi.
Akokoľvek
špekulatívna je táto myšlienka,
mierim k tomu, aby som vás presvedčil,
že existuje dôvod, prečo to brať vážne,
nakoľko to môže byť pravda.
Porozprávam vám príbeh o multivesmíre v troch častiach.
V prvej časti
opíšem výsledky, ktoré vyhrali Nobelovu cenu
a poukážem na dômyselnú záhadu,
ktorú tieto výsledky odhalili.
V druhej časti
ponúknem riešenie tejto záhady.
Je založená na tzv. teórii strún
a na tomto mieste myšlienka multivesmíru
vstúpi do príbehu.
Nakoniec v tretej časti
opíšem kozmologickú teóriu
nazývanú inflácia,
ktorá spojí všetky časti príbehu.
OK, prvá časť. Začína sa v roku 1929,
keď si veľký astronóm Edwin Hubble
uvedomil, že vzdialené galaxie
sa ženú od nás preč,
čím preukázal, že samotný vesmír
sa rozpína, rozširuje sa.
Bolo to revolučné zistenie.
Prevládala verejná mienka, že
vesmír je statický.
Ale aj tak
tu bola jedna vec, ktorou si všetci boli istí --
rozširovanie sa musí spomaľovať.
Ako gravitačný ťah Zeme
spomaľuje stúpanie jablka vrhnutého nahor,
tak aj vzájomný gravitačný ťah
jednotlivých galaxií
musí spomaľovať
rozširovanie vesmíru.
Teraz sa presunieme do 90-tych rokov,
keď dva tímy astronómov,
ktoré som spomenul na začiatku,
boli inšpirované týmto argumentovaním,
aby zmerali mieru,
akou sa rozpínanie spomaľuje.
Usilovne
pozorovali početné
vzdialené galaxie,
čo im umožnilo zaznamenať,
ako sa miera rozpínania menila v čase.
Tu je to prekvapenie --
zistili, že rozpínanie sa nespomaľuje.
Namiesto toho zistili, že sa zrýchľuje,
ide rýchlejšie a rýchlejšie.
Je to ako vrhnúť jablko nahor
a ono stúpa rýchlejšie a rýchlejšie.
Keby ste videli, že to nejaké jablko
dokáže, chceli by ste vedieť
prečo. Čo ho poháňa?
Podobne, výsledky astronómov
si isto zaslúžia Nobelovu cenu,
ale nastolili obdobnú otázku.
Aká sila poháňa všetky galaxie,
aby sa hnali jedna od druhej
čoraz väčšou rýchlosťou?
Nuž, najsľubnejšia odpoveď
pochádza zo starej Einsteinovej myšlienky.
Aby ste rozumeli, všetci sme
zvyknutí na to, že gravitácia je sila, ktorá
priťahuje objekty k sebe.
Ale v Einsteinovej teórii gravitácie,
všeobecnej teórii relativity,
gravitácia môže tiež veci od seba odtláčať.
Ako? Podľa Einsteinovej matematiky,
ak je priestor rovnomerne naplnený
neviditeľnou energiou,
niečo ako rovnomerná, neviditeľná hmla,
potom by gravitácia generovaná touto hmlou
bola odpudivá.
Odpudivá gravitácia
je práve to, čo potrebujeme na vysvetlenie pozorovaní.
Kvôli odpudivej gravitácii
neviditeľnej energie vo vesmíre --
voláme ju tmavá energia,
ale tu je biela, aby ste ju mohli vidieť --
jej odpudivá gravitácia
by spôsobila, že galaxie by na seba vzájomne tlačili,
poháňajúc rozpínanie, aby sa zrýchľovalo,
nie spomaľovalo.
Toto vysvetlenie
predstavuje veľký pokrok.
Ale sľúbil som vám záhadu,
tu, v prvej časti.
Nech sa páči.
Keď astronómovia prepočítali
koľko tmavej energie
musí byť napustenej do priestoru,
aby vysvetlili kozmické zrýchľovanie,
pozrite, na čo prišli.
Toto číslo je malé.
Vyjadrené v príslušnej jednotke,
je okázalo malé.
A záhadou je, ako vysvetliť toto zvláštne číslo.
Chceme, aby
vyplynulo zo zákonov fyziky,
ale zatiaľ nikto nenašiel spôsob ako.
Môžete si lámať hlavu,
malo by nám na tom záležať?
Možno vysvetliť to číslo
je iba technickým problémom,
technickým detailom, ktorý zaujíma expertov,
ale pre ostatných je nepodstatné.
Nuž, určite to je technický detail,
ale na niektorých detailoch naozaj záleží.
Niektoré poskytujú
okná do nezmapovaných oblastí reality
a toto zvláštne číslo môže byť takým oknom,
keďže jediný prístup, ktorý dosiaľ pokročil k jeho vysvetleniu,
evokuje možnosť existencie iných vesmírov --
myšlienka, ktorá vychádza najavo z teórie strún,
ktorou sa dostávam do druhej časti: teória strún.
Takže, záhadu tmavej energie
nepúšťajte z hlavy,
kým vám poviem
tri kľúčové veci o teórii strún.
Prvá -- čo to je?
Je to prístup, ktorým si uvedomíte Einsteinov sen
jednotnej teórie fyziky,
jediná dominantná teória,
ktorá by bola schopná opísať
všetky fungujúce sily vo vesmíre.
Hlavná myšlienka teórie strún
je celkom priamočiara.
Hovorí, že ak preskúmate
hocijaký kúsok hmoty čoraz viac do hĺbky,
najprv nájdete molekuly,
a potom atómy a subatómové častice. Ale ak by ste
mohli sondovať do menších rozmerov,
oveľa menších, ako dokážeme s existujúcou technológiou,
nájdete v časticiach niečo iné --
maličké, vibrujúce vlákna energie,
maličké, vibrujúce struny.
A tak ako aj struny na husliach,
môžu vibrovať v rôznych vzorcoch,
produkujúc rôzne hudobné tóny,
keď tieto maličké, základné struny,
vibrujú v rôznych vzorcoch,
produkujú rôzne druhy častíc --
takže elektróny, kvarky, neutrína, fotóny
a všetky ostatné častice
by boli zjednotené do jediného systému,
keďže by povstali z vibrujúcich strún.
Je to pôsobivý obraz,
istý druh kozmickej symfónie,
kde sa všetko bohatstvo,
ktoré vidíme vo svete okolo seba,
vynára z hudby,
ktorú tieto maličké struny dokážu zahrať.
Ale toto elegantné zjednotenie
si vyberá svoju daň,
pretože roky výskumu
ukázali, že matematika teórie strún až tak celkom nefunguje.
Má vnútorné nezrovnalosti,
pokiaľ neberieme
do úvahy niečo celkom neznáme --
dodatočné dimenzie vesmíru.
Všetci poznáme tri zvyčajné dimenzie vesmíru.
Môžete o nich uvažovať
ako o výške, šírke a hĺbke.
Ale teória strún hovorí, že pri fantasticky malých rozmeroch
existujú dodatočné dimenzie,
zvinuté do drobných rozmerov, takých malých,
že sme ich neobjavili.
Ale aj keď sú dimenzie skryté,
majú dopad na veci, ktoré môžeme pozorovať,
pretože tvar dodatočných dimenzií
obmedzuje to, ako môžu struny vibrovať.
A v teórii strún
vibrácia určuje všetko.
Takže hmotnosti častíc, veľkosti síl
a to najpodstatnejšie -- množstvo tmavej energie --
by boli určené
tvarom dodatočných dimenzií.
Takže ak poznáme tvar dodatočných dimenzií,
mali by sme byť schopní vypočítať tieto vlastnosti,
vypočítať množstvo tmavej energie.
Problémom je,
že nepoznáme
tvar dodatočných dimenzií.
Všetko, čo máme,
je zoznam kandidátskych tvarov
povolených matematikou.
Keď sa o týchto myšlienkach prvýkrát hovorilo,
existovalo okolo päť rôznych kandidátskych tvarov,
takže si môžete predstaviť,
ako ich analyzovali jeden po druhom,
aby sa určilo, či niektorý nemá
fyzikálne vlastnosti, ktoré pozorujeme.
Ale časom zoznam rástol,
nakoľko výskumníci objavili ďalšie kandidátske tvary.
Z piatich počet rástol na stovky a potom na tisícky...
Široká, ale stále zvládnuteľná zbierka na analýzu,
keďže koniec-koncov
absolventi potrebujú niečo robiť.
Ale potom zoznam ďalej rástol
na milióny a miliardy, až dodnes.
Zoznam kandidátskych tvarov
prudko narástol na 10 až 500.
Takže čo robiť?
Niektorých výskumníkov opustilo nadšenie a
usúdili, že kandidátskych tvarov bolo tak veľa
a každý vyvolal iné fyzikálne vlastnosti,
že teória strún by nedokázala urobiť
definitívne predpovede, overiteľné testom.
Ale iní sa chopili problému z opačnej strany a
priviedli nás k možnosti multivesmíru.
Ide o toto.
Možno je každý z týchto tvarov na rovnakej úrovni.
Každý z nich je skutočný
v tom zmysle,
že existuje veľa vesmírov,
každý s iným tvarom pre dodatočné dimenzie.
A tento radikálny návrh
má vážny dopad na našu záhadu:
množstvo tmavej energie odhalenej výsledkami, ktoré vyhrali Nobelovu cenu.
Pretože
ak existujú iné vesmíry,
a ak z tých vesmírov
každý má, povedzme, rôzny tvar pre dodatočné dimenzie,
potom fyzikálne vlastnosti každého vesmíru budú rôzne,
a predovšetkým
množstvo tmavej energie v každom vesmíre
bude rôzne.
Čo znamená, že záhada,
ako vysvetliť množstvo tmavej energie, ktoré máme teraz odmerané,
by nadobudla úplne iný charakter.
V tomto kontexte
zákony fyziky nedokážu vysvetliť jedno číslo pre tmavú energiu,
lebo neexistuje iba jedno číslo,
existuje veľa čísiel.
Čo znamená,
že sme sa pýtali nesprávnu otázku.
Správna otázka, ktorú sa treba pýtať, je:
prečo sa my, ľudia, nachádzame vo vesmíre
s konkrétnym množstvom tmavej energie, ktorú sme odmerali,
namiesto hociktorej inej možnosti,
ktorá tam vonku existuje?
A to je otázka, ktorá nás môže doviesť ďalej.
Pretože vo vesmíroch,
ktoré majú oveľa viac tmavej energie ako náš,
kedykoľvek sa hmota snaží zoskupiť do galaxií,
odpudivý tlak tmavej energie je taký silný,
že rozmetie zoskupenie na kúsky
a galaxie sa nesformujú.
A vo vesmíroch, ktoré majú oveľa menej tmavej energie,
tie sa zrútia naspäť do seba tak rýchlo,
že, galaxie sa opäť nesformujú.
A bez galaxií niet hviezd, niet planét
a niet šance
pre našu formu života,
aby existovala v týchto iných vesmíroch.
Takže sa ocitáme vo vesmíre
s konkrétnym množstvom tmavej energie, ktoré sme odmerali,
jednoducho preto, lebo náš vesmír má podmienky,
ktoré sú priaznivé pre našu formu života.
A to je tak všetko.
Záhada vyriešená,
multivesmír objavený.
Niektorým sa toto vysvetlenie zdá neuspokojivé.
Sme zvyknutí, že fyzika
nám dáva konečné vysvetlenia pre vlastnosti, ktoré pozorujeme.
Ale podstata je,
že ak vlastnosť, ktorú pozorujete,
môže a aj vezme na seba
širokú rozmanitosť rôznych hodnôt
naprieč širšiemu obzoru reality,
potom rozmýšľať o jednom vysvetlení
pre jednu konkrétnu hodnotu
je jednoducho zavádzajúce.
Raný príklad
pochádza od veľkého astronóma Johannesa Keplera,
ktorý bol posadnutý pochopením
iného čísla --
prečo je Slnko vzdialené od Zeme 93 miliónov míľ.
Na objasnení tohto čísla pracoval desaťročia,
ale nikdy neuspel a my vieme prečo.
Kepler sa pýtal
nesprávnu otázku.
Teraz vieme, že existuje veľa planét
v najrôznejších vzdialenostiach od ich hostiteľských hviezd.
Takže nádej, že zákony fyziky
vysvetlia jedno konkrétne číslo -- 93 miliónov míľ --
je jednoducho zvrátená.
Namiesto toho je správnou otázkou,
prečo sa my, ľudia, nachádzame na planéte
v tejto konkrétnej vzdialenosti,
namiesto ktorejkoľvek inej?
A znova je to otázka, na ktorú poznáme odpoveď.
Tie planéty, ktoré sú oveľa bližšie k hviezde ako Slnko,
by boli také horúce,
že naša forma života by neexistovala.
A planéty, ktoré sú oveľa ďalej od hviezdy,
sú také chladné,
že, znova, naša forma života by sa neujala.
Takže sa nachádzame
na planéte v tejto konkrétnej vzdialenosti
jednoducho preto, že poskytuje podmienky
nevyhnutné pre našu formu života.
A keď sa jedná o planéty a ich vzdialenosti,
toto je zjavne ten správny spôsob argumentácie.
Podstata je,
že keď sa jedná o vesmíry a tmavú energiu, ktorú obsahujú,
môže to byť tiež ten správny spôsob argumentácie.
Jeden kľúčový rozdiel je, samozrejme,
že vieme, že existujú ďalšie planéty,
ale zatiaľ som iba špekuloval o možnosti,
že môžu existovať iné vesmíry.
Takže, aby som to zhrnul,
potrebujeme mechanizmus,
ktorý vlastne dokáže vytvoriť iné vesmíry.
A to ma privádza k záverečnej, tretej časti.
Pretože takýto mechanizmus bol nájdený
kozmológmi, ktorí sa snažili pochopiť Veľký tresk.
Viete, keď rozprávame o Veľkom tresku,
často si predstavujeme
nejaký kozmický výbuch,
ktorý stvoril náš vesmír
a spôsobil, že sa vesmír rozpína.
Ale je tu malé tajomstvo.
Veľký tresk vynecháva niečo dosť podstatné --
samotný tresk.
Hovorí nám, ako sa vesmír vyvíjal po tresku,
ale nehovorí o tom,
čo by mohlo tresk poháňať.
A táto medzera bola konečne zaplnená
rozšírenou verziou teórie o Veľkom tresku.
Nazýva sa inflačná kozmológia
a identifikovala konkrétny druh paliva,
ktorý vyvolal prirodzené
rozpínanie vesmíru.
Palivo je založené na tzv. kvantovom poli,
ale jediný detail, na ktorom nám záleží,
je ten, že toto palivo sa osvedčilo za také výkonné,
že je prakticky nemožné
vyčerpať ho,
čo v inflačnej teórii znamená,
že Veľký tresk, ktorý umožnil vznik nášho vesmíru,
nie je pravdepodobne jednorázová záležitosť.
Namiesto toho palivo vytvorilo nielen náš Veľký tresk,
ale tiež by vytvorilo nespočetne veľa iných Veľkých treskov,
ktoré by umožnili vznik svojim izolovaným vesmírom,
s tým, že náš vesmír by sa stal iba jednou bublinou
vo veľkolepom kozmickom bublinkovom kúpeli vesmírov.
A keď to spojíme s teóriou strún,
tu je obraz, ku ktorému nás to dovedie.
Každý z týchto vesmírov má dodatočné rozmery.
Dodatočné rozmery nadobúdajú najrôznejšie tvary.
Rôzne tvary majú rôzne fyzikálne vlastnosti.
A ocitáme sa v jednom vesmíre namiesto druhého
jednoducho preto, že iba v našom vesmíre
sú fyzikálne vlastnosti, ako napríklad množstvo tmavej energie,
v správnom množstve, aby sa mohla ujať naša forma života.
A toto je ten pôsobivý, ale vysoko kontroverzný obraz
širšieho kozmosu,
ku zváženiu ktorého nás priviedli
prelomové pozorovania a teórie.
Zostáva nám jedna veľká otázka --
mohli by sme niekedy dokázať
existenciu iných vesmírov?
Dovoľte mi opísať
jeden spôsob, ktorý by sa jedného dňa mohol uplatniť.
Inflačná teória
má už teraz silnú podporu pozorovania.
Nakoľko teória predpovedá,
že Veľký tresk bol taký intenzívny,
že ako sa vesmír rýchlo zväčšoval,
drobné, kvantové vibrácie z mikrosveta
sa roztiahli do makrosveta, pričom
zanechali zreteľný otlačok naprieč vesmírom --
obrazec mierne teplejších
a mierne chladnejších miest,
ktoré boli v súčasnosti pozorované výkonnými teleskopmi.
A ak ideme ešte ďalej, ak existujú iné vesmíry,
teória predpovedá, že môžu
príležitostne kolidovať.
A ak do nášho vesmíru vrazí iný,
kolízia by vytvorila
ďalší jemný obrazec
teplotných odchýlok naprieč vesmírom,
ktorý by sme mohli jedného
dňa objaviť.
A akokoľvek exoticky tento obrazec vyzerá,
jedného dňa môže byť založený
na pozorovaniach a
dokázať tak existenciu iných vesmírov.
Skončím
s neobyčajnou implikáciou
všetkých týchto myšlienok
pre veľmi ďalekú budúcnosť.
Viete, zistili sme,
že náš vesmír nie je statický,
že vesmír sa rozpína,
že to rozpínanie sa zrýchľuje
a že môžu existovať iné vesmíry.
A to všetko podrobným preskúmaním
nejasných bodov hviezdneho svetla
prichádzajúceho k nám zo vzdialených galaxií.
Ale keďže sa rozširovanie zrýchľuje,
vo veľmi vzdialenej budúcnosti
sa budú galaxie vzďaľovať tak ďaleko a tak rýchlo,
že ich nebudeme schopní vidieť --
nie kvôli technologickým obmedzeniam,
ale kvôli zákonom fyziky.
Svetlo, ktoré tieto galaxie emitujú,
aj keď cestuje najväčšou rýchlosťou, rýchlosťou svetla,
nebude schopné prekonať
čoraz väčšiu priepasť medzi nami.
Takže astronómovia v ďalekej budúcnosti
nebudú pri pohľade do hlbokého vesmíru
vidieť nič, iba nekonečný priestor
statickej, atramentovo-čiernej tichosti.
A prídu k záveru,
že vesmír je statický a nemenný
a obývaný jedinou centrálnou oázou
hmoty, ktorú obývajú --
obraz kozmosu,
o ktorom rozhodne vieme, že je nesprávny.
Možno budúci astronómovia budú mať záznamy
zo skorších dôb
napríklad z našej,
ktoré svedčia o rozpínajúcom sa kozmose,
ktorý je plný galaxií.
Ale budú títo budúci astronómovia
veriť takým starobylým vedomostiam?
Alebo budú veriť
v čierny, statický, prázdny vesmír,
ktorý odhalia ich súčasné pozorovania?
Obávam sa, že skôr to druhé.
Znamená to, že žijeme
v mimoriadne privilegovanej dobe,
keď sú niektoré hlboké pravdy o kozmose
stále na dosah
ľudského ducha bádania.
No zdá sa, že to nemusí byť vždy tak.
Lebo súčasní astronómovia,
ktorí natáčajú výkonné teleskopy na oblohu
zachytili hŕstku čisto informatívnych fotónov --
čo je istý druh kozmického telegramu,
ktorý putuje miliardy rokov.
A správa, ktorá sa ozýva vekmi, je jasná.
Niekedy si príroda stráži svoje tajomstvá
neprekonateľným zovretím
fyzikálnych zákonov.
Inokedy nám skutočnou povahou reality
máva pred očami.
Ďakujem veľmi pekne.
(Potlesk)
Chris Anderson: Brian, ďakujem ti.
Rozsah myšlienok, o ktorých si rozprával,
je závratný, osviežujúci, neuveriteľný.
Čo si myslíte
o tom, kde sa kozmológia nachádza dnes,
z historického aspektu?
Sme podľa vás uprostred niečoho historicky nezvyčajného?
BG: Ťažko povedať.
Keď zistíme, že astronómovia ďalekej budúcnosti
nemusia mať dostatok informácii, aby veci odhalili,
prirodzená otázka je, že možno sme už v tej pozícii
a niektoré závažné, zásadné vlastnosti vesmíru
už unikli našej schopnosti pochopiť,
kvôli tomu, ako sa kozmológia vyvíja.
Takže z tohto uhla pohľadu
si možno vždy budeme klásť otázky,
no nikdy nebudeme schopní plne ich zodpovedať.
Na druhej strane, teraz dokážeme pochopiť,
aký starý je vesmír.
Môžeme sa dozvedieť,
ako chápať údaje z mikrovlnného žiarenia kozmického pozadia,
ktoré bolo zaznamenané pred 13,72 miliárd rokmi --
dokonca môžeme v súčasnosti výpočtami predpovedať,
ako to bude vyzerať a zhoduje sa to.
Pánafera! To je úžasné.
Takže na druhej strane, je to jednoducho neuveriteľné, kam sme sa dostali,
ale ktovie, na aké prekážky možno narazíme v budúcnosti.
CA: Zostávate tu ešte niekoľko dní.
Možno niektorý z týchto rozhovorov bude pokračovať.
Ďakujem. Ďakujem, Brian. (BG: S radosťou.)
(Potlesk)
Pre nekoliko meseci
Nobelovu nagradu iz fizike dobila su
dva tima astronoma
za otkriće koje je proglašeno
jednim od najvažnijih
astronomskih zapažanja ikada.
Danas, nakon što vam ukratko objasnim šta su našli,
pričaću vam o veoma kontraverznom okviru
za objašnjavanje njihovog otkrića,
naime mogućnost
da veoma daleko od Zemlje,
Mlečnog puta i ostalih udaljenih galaksija,
možemo utvrditi da naš univerzum
nije jedini univerzum,
već je umesto toga
deo ogromnog kompleksa univerzuma
koji nazivamo multiverzum.
Ideja multiverzuma je čudna.
Većina nas je odgajana da misli
da reč "univerzum" označava sve.
Namerno kažem većina nas,
jer svojoj četvorogodišnjoj kćeri pričam o ovim idejama od kada se rodila.
Prošle godine sam je nosio
i rekao: "Sofija,
volim te više od svega u univerzumu."
Ona me pogledala i rekla: "Tata,
u univerzumu ili multiverzumu?"
(Smeh)
Ali ako izuzmemo takvo nestandardno odgajanje,
teško je zamisliti
druge svetove odvojene od našeg,
većinu sa bitno drugačijim karakteristikama,
koji bi sa pravom mogli da se nazovu posebni univerzumi.
A ipak,
koliko god da je ova ideja spekulativna,
moj je cilj da vas ubedim
da postoji razlog zašto da je shvatite ozbiljno,
pošto možda bude tačna.
Ispričaću priču o multiverzumu u tri dela.
U prvom delu,
opisaću rezultate za koje je dobijena Nobelova nagrada
i naglasiću duboku misteriju
koju su ti rezultati otkrili.
U drugom delu,
dajem rešenje ove misterije.
Ono se zasniva na pristupu nazvanom teorija struna
i tu se ideja o multiverzumu
uključuje u ovu priču.
Na kraju, u trećem delu,
opisaću kosmološku teoriju
koja se zove inflacija,
koja će spojiti sve delove priče.
Ok, prvi deo počinje 1929.
kada je veliki astronom Edvin Habl
shvatio da se sve daleke galaksije
brzo udaljavaju od nas
i time je utvrdio da se sam svemir širi,
da se proširuje.
To je bilo nešto revolucionarno.
Tada je bilo uvreženo mišljenje da je u najvećoj meri
svemir statičan.
Ali ipak,
u jedno su svi bili sigurni:
širenje mora da se usporava.
Kao što sila teže Zemlje
usporava uspon jabuke bačene uvis,
tako sila težnje
svake galaksije koja utiče na sve ostale
mora da usporava
širenje svemira.
Sada hajde da uzbrzamo do 1990-ih
kada su ta dva tima astronoma
koje sam spomenuo na početku,
inspirisana ovim razmišljanjem,
izmerila stopu
po kojoj se širenje usporava.
To su učinili
mukotrpnim zapažanjima
brojnih udaljenih galaksija,
što im je omogućilo da prate
kako se stopa širenja promenila tokom vremena.
I evo iznenađenja:
utvrdili su da se širenje ne usporava.
Umesto toga utvrdili su da se ubrzava,
da je sve brže i brže.
To je kao da bacite jabuku na gore
i ona se sve više ubrzava.
Kada biste videli jabuku da se tako kreće,
hteli biste da znate zašto.
Šta je gura na gore?
Slično tome, rezultati astronoma
su sigurno zaslužili Nobelovu nagradu,
ali postavljaju analogno pitanje.
Koja sila utiče na sve galaksije
da se međusobno udaljavaju
sve većom brzinom?
Odgovor koji najviše obećava
je stara Ajnštajnova ideja.
Vidite, svi smo navikli na gravitaciju
kao silu koja radi jednu stvar,
međusobno privlači stvari.
Ali prema Ajnštajnovoj teoriji gravitacije,
njegovoj opštoj teoriji relativiteta,
gravitacija može takođe da razdvaja stvari.
Kako? Prema Ajnštajnovoj matematici,
ako je svemir uniformno popunjen
nevidljivom energijom,
nečemu nalik uniformnoj, nevidljivoj magli,
onda gravitacija koju ta magla generiše
mora da bude odbojna,
odbojna gravitacija,
što je upravo to što nam treba da objasnimo ova zapažanja.
Jer odbojna gravitacija
nevidljive energije u svemiru --
koju sada zovemo tamnom energijom,
ovde sam je prikazao dimno-belom tako da možete da je vidite -
njena odbojna gravitacija
bi uticala na to da se svaka galaksija odbija od svih ostalih
i tako ubrzava širenje,
a ne usporava.
I ovo širenje
predstavlja veliki napredak.
Ali obećao sam vam misteriju
u prvom delu.
Evo je.
Kada su astronomi izračunali
koliko te tamne energije
mora da prožima prostor
da bi se kosmos ubrzao,
otkrili su sledeće.
Ovo je mali broj.
Izražen u relevantnoj jedinici,
on je spektakularno mali.
Misterija je objasniti ovaj čudan broj.
Želimo da ovaj broj
nastane iz zakona fizike,
ali do sada to nikome nije uspelo.
Možete se zapitati,
zašto je to važno?
Možda je objašnjenje ovog broja
samo tehničko pitanje,
tehnički podatak zanimljiv stručnjacima,
bez važnosti za nas ostale.
To svakako jeste tehnički podatak,
ali neki podaci stvarno jesu važni.
Neki podaci daju
uvid u neistražene svetove realnosti
i ovaj čudan broj možda upravo to čini,
jer kao jedini način koji je do sada to uspešno objašnjavao,
poziva se na mogućnost postojanja drugih univerzuma -
ideja koja prirodno proističe iz teorije struna,
što me uvodi u drugi deo: teoriju struna.
Zato nemojte zaboraviti negde u pozadini
misteriju tamne materije,
dok vam budem pričao o
tri ključne stvari teorije struna.
Kao prvo, šta je to?
To je pristup ka ostvarivanju Ajnštanovog sna
o jedinstvenoj teoriji u fizici,
jednom sveobuhvatnom okviru
koji bi mogao da opiše
sve sile koje deluju u univerzumu.
Centralna ideja teorije struna
je prilično jednostavna.
Ona kaže da ako ispitujete
bilo koji delić materije sve detaljnije,
prvo ćete naći molekule,
a onda atome i subatomske čestice.
Prema ovoj teoriji, ako biste mogli da ispitujete još sitnije
nego što možemo postojećom tehnologijom,
našli biste još nešto u ovim česticama -
sićušno, vibrirajuće vlakno energije,
sićušnu vibrirajuću strunu.
I baš kao strune na violini,
one mogu da vibriraju na različite načine
proizvodeći različite muzičke note.
Ove male fundamentalne strune,
kada vibriraju na različite načine,
proizvode različite vrste čestica --
tako se elektroni, kvarkovi, neutrini, fotoni,
sve ostale čestice
ujedinjuju u jedan okvir,
pošto svi proističu iz vibrirajućih struna.
To je zanimljiva slika,
neke vrste kosmičke simfonije,
gde svo bogatstvo
koje vidimo u svetu oko nas
nastaje iz muzike
koje ove sićušne strune mogu da sviraju.
Ali postoji cena
ovog elegantnog ujedinjenja
jer su godine istraživanja
pokazale da matematika teorije struna ne funkcioniše baš sasvim.
Postoje interne nedoslednosti,
osim ako dopustimo
nešto potpuno nepoznato --
dodatne dimenzije prostora.
Svi znamo za tri standardne dimenzije prostora.
Možete ih zamisliti
kao visinu, širinu i dubinu.
Ali teorija struna kaže da na fantastično maloj skali,
postoje dodatne dimenzije
zgužvane na tako malu veličinu
da ih nismo detektovali.
Ali čak iako su dimenzije skrivene,
one bi uticale na stvari koje možemo primetiti
jer oblik dodatnih dimenzija
ograničava kako strune vibriraju.
A u teoriji struna,
vibracije određuju sve.
Tako bi masa čestica, jačina sila
i najvažnije, količina tamne materije
bila određena
oblikom dodatnih dimenzija.
Zato kada bismo znali oblik dodatnih dimenzija,
mogli bismo da izračunamo te karakteristike,
da izračunamo količinu tamne energije.
Izazov
je u tome što ne znamo
oblik dodatnih dimenzija.
Sve što imamo
je spisak kandidata oblika
koje dopušta matematika.
Kada su ove ideje pri put razvijene,
bilo je samo oko pet različitih kandidata za oblike,
pa možete zamisliti
da ih analizirate jednog po jednog
kako biste utvrdili da li neki daje
fizičke karakteristike koje smo zapazili.
Ali tokom vremena spisak se uvećao
jer su istraživači našli još kandidata za oblike.
Sa pet, broj je porastao na stotine i onda hiljade -
Što je veliki skup, ali koji se ipak može analizirati
jer ipak
i postdiplomci moraju nešto da rade.
A onda je spisak nastavio da raste
na milione i milijarde, do danas.
Spisak kandidata za oblike
je otišao za oko 10 na 500.
I šta sada?
Neki istraživači su se obeshrabrili
i zaključili da sa toliko kandidata za oblike dodatnih dimenzija,
gde svaki daje različite fizičke karakteristike,
teorija struna nikada neće dati
konačna predviđanja koja se mogu testirati.
Ali drugi su obrnuli ovaj problem naglavačke
i uveli mogućnost multiverzuma.
Evo ideje.
Možda je svaki od ovih oblika jednak svim ostalima.
Svaki je realan kao i svaki drugi,
u smislu
da postoje mnogi univerzumi,
svi različitog oblika, za dodatne dimenzije.
Ovaj radikalni predlog
je imao dubok uticaj na ovu misteriju:
količinu tamne energije koju su otkrili rezultati za dobijenu Nobelovu nagradu.
Jer vidite,
ako postoje drugi univerzumi
i ako svaki taj univerzum
ima različit oblik za dodatne dimenzije,
onda će fizičke karakteristike svakog univerzuma biti različite
i konkretno,
količina tamne energije u svakom univerzumu
će se razlikovati.
Što znači da bi misterija
objašnjenja količine tamne energije koju smo sada izmerili
imala potpuno drugačiji karakter.
U ovom kontekstu,
zakoni fizike ne mogu da objasne jedan broj za tamnu materiju
jer ne postoji samo jedan broj,
ima mnogo brojeva.
To znači
da smo postavljali pogrešno pitanje.
Pravo pitanje koje treba postaviti jeste,
zašto se mi ljudi nalazimo u univerzumu
sa određenom količinom tamne materije koju smo izmerili
umesto bilo koje druge mogućnosti
koja postoji?
To je pitanje sa kojim možemo da napredujemo.
Jer u tim univerzumima
koji imaju mnogo više tamne energije od naše,
kad god materija proba da se grupiše u galaksije,
snaga odbijanja tamne energije je toliko jaka
da razbija tu gomilu
i galaksije se ne formiraju.
U tim univerzumima koji imaju mnogo manje tamne energije,
dolazi do unutrašnjeg kolapsa tako brzo
da se galaksije opet ne formiraju.
Bez galaksija, nema zvezda, nema planeta
i nema šanse da
naš oblik života
postoji u tim drugim univerzumima.
Zato se nalazimo u univerzumu
sa određenom količinom tamne energije koju smo izmerili
prosto zato što naš univerzum ima uslove
koji su pogodni za naš oblik života.
To bi bilo to.
Misterija rešena,
multiverzum nađen.
Neki nisu zadovoljni ovim objašnjenjem.
Navikli smo da nam fizika
daje konačna objašnjenja odlika koje opažamo.
Ali poenta je u tome,
da ako odlika koju zapažate
može da ima i ima
niz različitih vrednosti
u širokom predelu realnosti,
onda razmišljanje o jednom objašnjenju
za određnu vrednost
je jednostavno neispravno.
Rani primer
dolazi od velikog astronoma Johana Keplera
koji je bio opsednut razumevanjem
jednog drugog broja -
zašto je Sunce udaljeno 150 miliona km od Zemlje.
Decenijama je pokušavao da objasni ovaj broj,
ali nikada nije uspeo i znamo zašto.
Kepler je postavljao
pogrešno pitanje.
Sada znamo da postoje mnoge planete
koje su na različitim rastojanjima od svojih matičnih zvezda.
Zato je nadanje da će zakoni fizike
objasniti jedan određeni broj, 150 miliona km,
jednostavno pogrešno.
Umesto toga pravo pitanje jeste,
zašto se ljudi nalaze na planeti,
na određenoj udaljenosti,
umesto svih ostalih mogućnosti?
I opet, to je pitanje na koje možemo da odgovorimo.
Sve one planete koje su mnogo bliže zvezdi poput Sunca
bile bi toliko tople
da naš oblik života ne bi postojao.
A one planete koje su mnogo dalje od zvezde,
one su toliko hladne
da naš oblik života ne bi mogao da opstane.
Tako da se nalazimo
na planeti pri ovoj određenoj udaljenosti
prosto jer nam daje uslove
ključne za naš oblik života.
A kada su u pitanju planete i njihova udaljenost,
ovo je očigledno ispravan način razmišljanja.
Poenta je,
da kada su u pitanju univerzumi i tamna energija koju sadrže,
to takođe može biti ispravan način razmišljanja.
Jedna ključna razlika, naravno,
jeste da znamo da postoji još planeta,
ali do sada smo samo spekulisali o mogućnosti
da postoje drugi univerzumi.
Znači da bismo sve spojili,
potreban nam je mehanizam
koji stvarno generiše druge univerzume.
To me dovodi do mog konačnog dela, trećeg dela.
Jer su takav mehanizam pronašli
kosmolozi koji pokušavaju da razumeju Veliki prasak.
Vidite, kada govorimo o Velikom prasku,
često imamo sliku
neke kosmičke eksplozije
koja je stvorila univerzum
i izbacila svemir napolje.
Ali postoji mala tajna.
Veliki prasak izostavlja nešto veoma važno,
prasak.
On nam govori o tome kako se univerzum razvio nakon praska,
ali nam ne daje uvid
u to šta je dalo energiju samom prasku.
A ova rupa je konačno popunjena
boljom verzijom teorije Velikog praska.
Zove se inflatorna kosmologija,
koja je identifikovala određenu vrstu goriva
koje bi prirodno generisalo
izbijanje prostora ka spolja.
Gorivo se zasniva na nečemu nazvanom kvantno polje,
ali jedini podatak koji nam je važan
jeste da je ovo gorivo toliko efikasno
da je praktično nemoguće
da se sve potroši,
što znači da prema inflatornoj teoriji,
Veliki prasak koji je stvorio naš univerzum
verovatno nije jedinstveni događaj.
Umesto toga gorivo je generisalo ne samo naš Veliki prasak,
već i bezbroj drugih Velikih praskova,
svaki bi stvorio svoj posebni univerzum,
a naš univerzum bi bio samo jedan mehur
u velikoj kosmičkoj peni za kupanje univerzuma.
Sada, kada spojimo ovo sa teorijom struna,
evo slike do koje dolazimo.
Svaki od ovih univerzuma ima dodatne dimenizije.
Ekstra dimenzije imaju niz različitih oblika.
Različiti oblici daju različite fizičke odlike.
I mi smo u jednom univerzumu umesto u drugom,
jednostavno jer su samo u našem univerzumu
fizičke odlike, kao što je količina tamne energije,
pogodne za razvoj našeg oblika života.
Ovo je zanimljiva, ali veoma kontroverzna slika
šireg kosmosa
koju su nas najnovija zapažanja i teorija
naterali da ozbiljno razmotrimo.
Ostaje jedno veliko pitanje, a to je,
da li bismo ikada mogli da potvrdimo
postojanje drugih univerzuma?
Objasniću vam
jedan način na koji bi to moglo da se dogodi.
Inflaciona teorija
već ima jaku podršku iz zapažanja.
Jer teorija predviđa
da bi Veliki prasak bio toliko intenzivan
da bi se dok se svemir brzo širio,
sićušni kvantni titraji mikro sveta
proširli u makro svet,
dajući upadljiv otisak,
raspored blago toplijih tačaka i blago hladnijih tačaka,
širom svemira,
koji su sada zapazili jaki teleskopi.
Ako idemo dalje, ako postoji još univerzuma,
teorija predviđa da se svako malo
ti univerzumi mogu sudariti.
I ako bi naš univerzum udario drugi,
taj sudar
bi stvorio dodatan suptilan raspored
temperaturnih varijacija širom svemira
koje bismo mogli jednog dana
da detektujemo.
I ma koliko ova slika bila egzotična,
jednog dana bi mogla biti zasnovana
na opservacijama,
utvrđujući postojanje drugih univerzuma.
Završiću sa
bitnim implikacijama
svih ovih ideja
za veoma daleku budućnost.
Vidite, naučili smo
da naš univerzum nije statičan,
da se svemir širi,
da se to širenje ubrzava
i da možda postoji još univerzuma
samo pažljivim pregledanjem
slabašnih tačaka zvezdanog svetla
koje dolazi do nas iz udaljenih galaksija.
Pošto se širenje ubrzava,
u veoma dalekoj budućnosti
te galaksije će se udaljiti toliko daleko i toliko brzo
da nećemo moći da ih vidimo -
ne zbog tehnoloških ograničenja,
već zbog zakona fizike.
Svetlost koju te galaksije emituju,
čak i kada putuju pri najbržoj brzini, brzini svetlosti,
neće moći da premosti
sve veći jaz između nas.
Zato astronomi u dalekoj budućnosti
koji gledaju u dalek svemir
neće videti ništa osim beskonačnog prostranstva
statične, mastiljave, crne tišine.
Oni će zaključiti
da je univerzum statičan i nepromenljiv
i nastanjen jednom centralnom oazom materije
koju oni nastanjuju -
slika kosmosa
za koju definitivno znamo da je pogrešna.
Možda će ti budući astronomi imati dokaze
prenete iz ranijeg doba,
poput našeg,
koji potvrđuju da se kosmos širi
prepun galaksija.
Ali da li će ti budući astronomi
verovati u to drevno znanje?
Ili će verovati
u crni, statični prazni univerzum
koji pokazuju njihova najnovija zapažanja?
Nagađam da će biti ovo drugo.
Što znači da živimo
u izuzetno privilegovanom dobu,
u kome su neke suštinske istine o kosmosu
i dalje na dohvat
ljudskog istraživačkog duha.
Izgleda da možda neće uvek biti tako.
Jer današnji astronomi su,
usmeravajući jake teleskope ka nebu,
uhvatili nekolicinu veoma informativnih fotona -
vrstu kosmičkog telegrama
milijardi godina u tranzitu.
Poruka koja odzvanja kroz vekove je jasna.
Nekada priroda štiti svoje tajne
čvrstom rukom
fizičkog zakona.
Nekada nas prava priroda realnosti doziva
negde preko horizonta.
Hvala vam puno.
(Aplauz)
Kris Anderson: Brajane, hvala ti.
Raspon ideja o kojima si nam pričao
je vrtoglav, uzbudljiv, neverovatan.
Gde misliš
da je kosmologija sada,
sa istorijskog aspekta?
Da li smo usred nečega istorijski neobičnog, prema tebi?
BG: Teško je reći.
Kada saznamo da astronomi u dalekoj budućnosti
možda neće imati dovoljno informacija da saznaju stvari,
postavlja se pitanje, možda smo već u toj poziciji
i neke duboke, ključne odlike univerzuma
su već utekle našoj sposobnosti da ih razumemo
zbog načina na koji se kosmologija razvija.
Iz te perspektive,
možda ćemo uvek postavljati pitanja
i nikada nećemo moći u potpunosti da ih razumemo.
Sa druge strane, sada možemo da razumemo
koliko je star univerzum.
Možemo razumeti
kako da razumemo podatke mikrotalasnog pozadinskog zračenja
koje je poslato pre 13,72 milijardi godina -
danas možemo da izračunamo kako da predvidimo kako će izgledati
i poklapa se.
Tako mi svega! To je neverovatno.
Sa jedne strane, potpuno je neverovatno dokle smo stigli,
ali ko zna na kakve prepreke možemo naići u budućnosti.
KA: Ti ćeš biti tu narednih par dana.
Možda se neki od ovih razgovora mogu nastaviti.
Hvala ti. Hvala ti, Brajane. (BG: Bilo mi je zadovoljstvo.)
(Aplauz)
ไม่กี่เดือนก่อน
รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์
ถูกมอบให้ทีมนักดาราศาสตร์ 2 ทีม
สำหรับการค้นพบที่ได้รับการยกย่อง
ให้เป็นการค้นพบที่สำคัญที่สุดเท่าที่เคยมีมา
ด้านการสังเกตการณ์ดาราศาสตร์
วันนี้ ผมจะเริ่มจากอธิบายให้ฟัง เกี่ยวกับสิ่งที่พวกเขาค้นพบ
แล้วต่อด้วยกรอบแนวคิดซึ่งเป็นที่ถกเถียง
ที่ใช้อธิบายการค้นพบนี้
นั่นก็คือ ความเป็นไปได้ที่
ไกลออกไปจากโลก
จากกาแล็กซีทางช้างเผือก และกาแล็กซีอื่นๆ
เราอาจพบว่าเอกภพ (universe) ของเรา
ไม่ได้เป็นเอกภพเดียวที่มีอยู่
แต่เป็นเพียงแค่
ส่วนหนึ่งของหลายเอกภพที่ซับซ้อน
ที่เราเรียกว่า "สหภพ" (multiverse)
แนวคิดของสหภพออกจะฟังดูแปลกสักหน่อย
พวกเราส่วนใหญ่โตมากับความเชื่อที่ว่า
คำว่า "เอกภพ" หมายถึง ทุกสิ่งอย่าง
และผมว่าพวกเราส่วนใหญ่ที่คิดรอบคอบ
เหมือนลูกสาวอายุ 4 ขวบของผม ที่ได้ยินผมพูดแนวคิดเหล่านี้มาตั้งแต่เกิด
และเมื่อปีที่แล้ว ในขณะที่ผมกำลังประคองเธออยู่
ผมบอกเธอว่า "โซเฟีย,
พ่อรักลูกมากกว่าสิ่งอื่นใดในเอกภพเลยนะ"
เธอถามผมว่า "พ่อคะ
เอกภพ หรือ สหภพ กันแน่คะ?"
(เสียงหัวเราะ)
แม้ไม่นับการสอนลูกแบบแปลกๆ ของผม
มันก็ดูแปลกที่จะจินตนาการ
ถึงดินแดนอื่นๆ นอกเหนือจากของเรา
ที่มีลักษณะพื้นฐานแตกต่างอย่างสิ้นเชิง
ที่ซึ่งอาจมีสิทธิ์เรียกตัวเองว่าเป็นเอกภพได้เหมือนกัน
ถึงแม้ว่า
แนวความคิดนี้เป็นเพียงการคาดคะเน
ผมก็ยังมุ่งมั่นจะโน้มน้าวให้พวกคุณเชื่อ
ว่ามีเหตุผลมากพอที่จะจริงจังกับมัน
เพราะมันอาจเป็นแนวคิดที่ถูกต้อง
ผมจะแบ่งการอธิบายเรื่องของสหภพออกเป็นสามภาค
ในภาคแรก
ผมจะบรรยายการค้นพบที่ได้รางวัลโนเบล
และชี้ให้เห็นปริศนาอันน่าฉงน
ซึ่งถูกเปิดเผยโดยการค้นพบเหล่านั้น
ในภาคที่สอง
ผมจะเสนอคำตอบสำหรับปริศนานั้น
ซึ่งตั้งอยู่บนพื้นฐานของแนวคิด ทฤษฎีสตริง (string theory)
และนั่นคือตอน ที่แนวคิดเรื่องสหภพ
จะเข้ามาในเรื่องราวของเรา
และสุดท้าย ในภาคที่สาม
ผมจะบรรยายทฤษฎีของจักรวาลวิทยา
ที่เรียกว่า การขยายตัว (infllation)
ซึ่งจะดึงเอาเรื่องราวทั้งสามภาคมารวมเข้าด้วยกัน
ภาคแรก เริ่มต้นเมื่อปี 1929
เมื่อนักดาราศาสตร์ชื่อดัง เอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Hubble)
ตระหนักว่ากาแล็กซีที่ห่างไกลออกไป
ต่างวิ่งห่างจากเราออกไปเรื่อยๆ
เขาก่อตั้งแนวคิดที่ว่าอวกาศนั้นยืดตัวออกเรื่อยๆ
มันกำลังขยายตัว
นี่เป็นการปฏิวัติด้านแนวคิดเลยทีเดียว
ความเข้าใจโดยทั่วไปในยุคนั้นคือ
เอกภพนั้นหยุดนิ่ง
แต่กระนั้น
มีสิ่งหนึ่งที่ทุกคนแน่ใจ นั่นก็คือ
การขยายตัวจะต้องช้าลง
เปรียบเสมือนแรงดึงดูดของโลก
ที่ชะลอการลอยตัวของผลแอปเปิลที่ถูกโยนขึ้น
ซึ่งแรงดึงดูด
ของแต่ละกาแล็กซีนี้
มีผลให้การขยายตัวของห้วงอวกาศ
ชะลอลง
ทีนี้ เร่งเวลามาสู่ยุคปี 90
ในตอนที่นักดาราศาสตร์ 2 ทีม
ที่ผมกล่าวถึงเมื่อตอนต้น
เกิดแรงบันดาลใจจากเหตุผลดังกล่าว
พวกเขาจึงคิดวัดอัตรา
การขยายตัวเริ่มชะลอลง
พวกเขาทำการทดลอง
โดยใช้ความอุตสาหะในการเฝ้าสังเกตการณ์
หลายๆ กาแล็กซีอันห่างไกล
ทำให้พวกเขาสามารถบันทึก
ว่าอัตราการขยายตัวนั้นเปลี่ยนแปลงตามเวลาไปอย่างไร
และนี่คือผลที่น่าประหลาดใจ
พวกเขาพบว่าอัตราการขยายตัวไม่ได้ค่อยๆ ชะลอลง
แต่กลับพบว่ามันกำลังเร่งความเร็วขึ้น
เร็วขึ้นเรื่อยๆ
มันเหมือนกับการโยนลูกแอปเปิลขึ้นในอากาศ
แล้วมันลอยสูงขึ้น เร็วขึ้นเรื่อยๆ
เวลาคุณเห็นแอปเปิลเป็นอย่างนั้น
คุณคงอยากรู้ว่า
อะไรกำลังผลักมันอยู่
คล้ายกันครับ การค้นพบของนักดาราศาสตร์เหล่านั้น
สมควรได้รับรางวัลโนเบลอย่างแน่นอน
แต่พวกเขาก็สร้างคำถามเชิงเปรียบเทียบขึ้นมา
ว่าแรงอะไรที่กำลังผลักดันกาแล็กซีทั้งหลาย
ให้วิ่งออกห่างจากกัน
ด้วยอัตราที่เร็วขึ้นเรื่อยๆ
ทีนี้ คำตอบที่เป็นไปได้มากที่สุด
มาจากแนวคิดเก่าแก่ของ ไอน์สไตน์ (Einstien)
คือว่า พวกเราเคยชินกับแรงโน้มถ่วง
ว่าเป็นแรงที่มีหน้าที่อย่างเดียว
คือดึงวัตถุเข้าหากัน
แต่ในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์
หรือทฤษฎีสัมพัทธภาพ
แรงโน้มถ่วงก็สามารถผลักวัตถุออกจากกันได้
ถ้าอธิบายตามคณิตศาสตร์ของไอน์สไตน์
อวกาศนั้นเต็มไปด้วยพลังงานที่มองไม่เห็น
กระจายตัวอยู่อย่างสม่ำเสมอ
คล้ายๆ กับหมอกบางๆ ที่มองไม่เห็น
ทีนี้แรงโน้มถ่วงที่สร้างขึ้นจากหมอกพวกนั้น
จะเป็นแรงผลัก
เป็นแรงโน้มถ่วงชนิดผลัก
ซึ่งเป็นสิ่งที่เราต้องการ ที่จะใช้อธิบายผลสังเกตการณ์เหล่านั้น
และเป็นเพราะแรงโน้มถ่วงชนิดผลัก
ของพลังงานที่มองไม่เห็นในอวกาศ
เราจึงเรียกมันว่า พลังงานมืด (dark energy)
ผมทำมันเป็นควันสีขาว เพื่อให้คุณเห็นมัน
แรงโน้มถ่วงชนิดผลัก
ทำให้แต่ละกาแล็กซีต่างผลักตัวออกจากกัน
ส่งผลให้การขยายตัวเพิ่มอัตราขึ้น
ไม่ใช่ช้าลง
และการอธิบายนี้
ก็แสดงถึงความก้าวหน้าอันยิ่งใหญ่
ผมสัญญาพวกคุณว่าจะมีปริศนา
ในภาคแรกนี้
เรื่องมันเป็นอย่างนี้ครับ
เมื่อนักดาราศาสตร์กลุ่มนี้คำนวณได้ว่า
ต้องมีพลังงานมืด
แทรกตัวอยู่ในอวกาศมากแค่ไหน
จึงจะส่งผลให้เกิดการขยายตัวของอวกาศเช่นที่เป็นอยู่
นี่คือผลที่พวกเขาพบ
ตัวเลขที่ได้ มีค่าน้อยมาก
แม้จะแสดงในหน่วยที่เหมาะสมแล้ว
มันก็ยังดูน้อยมากอยู่ดี
และปริศนานั้นก็คือการที่จะอธิบายเจ้าเลขแปลกๆ ตัวนี้
เราอยากให้ตัวเลขนี้
ให้เป็นผลลัพธ์ของกฏฟิสิกส์
แต่จนถึงตอนนี้ยังไม่มีใครพบวิธีที่จะทำได้
ทีนี้คุณอาจสงสัยว่า
ต้องสนใจมันด้วยเหรอ?
บางทีคำอธิบายเลขตัวนี้
อาจเป็นแค่เรื่องทางเทคนิค
อาจเป็นรายละเอียดที่มีแต่ผู้เชี่ยวชาญสนใจ
แต่ไม่ได้เกี่ยวข้องกับใครอื่น
มันก็เป็นเรื่องรายละเอียดทางเทคนิคจริงๆ แหละครับ
แต่รายละเอียดบางอย่าง ก็น่าสนใจ
บางรายละเอียด ชี้ให้เห็นประตู
สู่ดินแดนที่ไม่เคยมีใครค้นพบมาก่อน
และเลขแปลกๆ ตัวนี้อาจมีหน้าที่เช่นนั้น
และวิธีเดียวที่จะเข้าใกล้การอธิบายตัวเลขนี้ได้มากที่สุด
ก็ก่อให้เกิดความเป็นไปได้ของเอกภพอื่นๆ
เป็นแนวคิดที่เกิดขึ้นมาจากทฤษฎีสตริง
ซึ่งจะนำผมเข้าสู่ภาคสอง: ทฤษฎีสตริง
พักเรื่องปริศนาของพลังงานมืด
ไว้ในใจก่อนนะครับ
เพราะตอนนี้ผมจะเล่าให้คุณฟังเกี่ยวกับ
สิ่งสำคัญสามอย่างเกี่ยวกับทฤษฎีสตริง
อย่างแรกเลย
มันคือวิธีการทำฝันของไอน์สไตน์ให้เป็นจริง
ซึ่งก็คือทฤษฎีเอกภาพทางฟิสิคส์
เป็นกรอบแนวคิดใหญ่
ที่จะสามารถอธิบาย
แรงทุกอย่างที่มีในเอกภพ
และแก่นความคิดหลักของทฤษฎีสตริง
ก็ตรงไปตรงมา
มันกล่าวว่าถ้าคุณพิจารณา
สสารชิ้นใดก็ตามให้ละเอียด
ตอนแรกคุณจะพบโมเลกุล
จากนั้นคุณจะพบอะตอมและอนุภาคย่อยของอะตอม
แต่ทฤษฎีกล่าวไว้ว่า ถ้าคุณสามารถมองเห็นสิ่งที่เล็กลงไปอีก
เล็กกว่าความสามารถของเทคโนโลยีที่เรามีอยู่
คุณจะพบสิ่งอื่นๆ ในอนุภาคเหล่านี้
มันคือสายใยขนาดจิ๋วของพลังงานที่กำลังสั่น
เส้นด้ายเล็กๆ ที่กำลังสั่น
และเช่นเดียวกับสายไวโอลิน
พวกมันสามารถสั่นได้หลายรูปแบบ
สร้างโน้ตดนตรีต่างๆ กัน
เมื่อเส้นด้ายพื้นฐานเล็กๆ เหล่านี้
สั่นในรูปแบบต่างๆ
พวกมันจะผลิตอนุภาคที่แตกต่างกัน
ดังนั้นอิเล็กตรอน ควาร์ก นิวตริโน โฟตอน
และ อนุภาคอื่น ๆ
จะถูกรวมอยู่ในกรอบเดียวกัน
เพราะพวกมันล้วนเกินจากเส้นด้ายที่สั่น
มันเป็นภาพที่สวยจับใจ
คล้ายกับเป็นซิมโฟนีจักรวาล
ที่ซึ่งความอิ่มเอิบ
ที่เราเห็นในโลกรอบตัวเรา
ก่อกำเนิดขึ้นมาจากบทเพลง
ที่เส้นด้ายจิ๋วเหล่านี้สามารถเล่นได้
แต่ก็มีต้นทุน
เพื่อให้ได้มาซึ่งความเป็นเอกภาพที่เริศหรูนี้
เพราะจากการวิจัยหลายปี
แสดงให้เห็นว่าคณิตศาสตร์ของทฤษฎีสตริง ทำงานไม่สมบูรณ์นัก
มันมีความไม่สอดคล้องภายในอยู่บางอย่าง
ยกเว้นว่าเราอนุญาตให้มี
บางสิ่งที่ เราไม่คุ้นเคยโดยสิ้นเชิง
นั่นคือ มิติเพิ่มเติมของพื้นที่
เราทุกคนทราบเกี่ยวกับพื้นที่สามมิติปกติของเรา
และคุณสามารถนึกถึงมัน
ในแง่ความสูง ความกว้าง และความลึก
แต่ทฤษฎีสตริงกล่าวว่าว่า ในระดับที่เล็กมากๆ
จะมีมิติเพิ่มเติม
ที่ถูกบีบอัดขนาดให้เล็กมาก
กระทั่งเราไม่สามารถตรวจพบได้
แม้ว่ามิติเหล่านี้จะถูกซ่อน ไว้
พวกมันก็ส่งผลกระทบ ต่อสิ่งที่เราสามารถสังเกตได้
เนื่องจากมิติพิเศษเหล่านี้
บังคับพฤติกรรมการสั่นของเส้นด้าย
และในทฤษฎีสตริง
การสั่นสะเทือนกำหนดทุกสิ่งทุกอย่าง
ดังนั้น มวลของอนุภาค แรงต่างๆ
และที่สำคัญมากที่สุดคือ ปริมาณของพลังงานมืด
จะถูกกำหนด
โดยรูปร่างของมิติพิเศษ
ดังนั้นถ้าเรารู้รูปร่างของมิติพิเศษ
เราน่าจะคำนวณคุณลักษณะต่างๆ ได้
คำนวณปริมาณของพลังงานมืดได้
ความท้าทาย
คือ เราไม่รู้
รูปร่างของมิติพิเศษ
ทั้งหมดที่เรามี
คือ รายการของรูปร่างที่เป็นไปได้
ที่คณิตศาสตร์จะอนุญาตให้มี
ตอนนี้ เมื่อความคิดเหล่านี้ถูกแรกพัฒนา
มีรูปร่างต่างๆ ที่เข้าข่าย เพียงแค่ห้าแบบ
คุณคงพอนึกออกว่า
การวิเคราะห์พวกมันทีละรูปร่าง
เพื่อดูว่ารูปร่างใด ให้ผลลัพธ์
เป็นคุณลักษณะทางกายภาพที่เราสังเกตเห็นได้
แต่เมื่อเวลาผ่านไป รายการก็ยาวขึ้น
เมื่อนักวิจัยพบรูปร่างอื่นที่เข้าข่าย
จากห้ารูปร่าง เพิ่มเป็นหลักร้อย และหลักพัน
กลายเป็นรายการขนาดใหญ่ แต่ก็พอที่จะทำการวิเคราะห์ไหว
เพราะยังไงก็แล้วแต่
เหล่านักศึกษาป.โท ก็ยังต้องหาหัวข้อทำวิจัย
แต่แล้ว รายการก็ยังเพิ่มขึ้นอีก
เป็นหลักล้าน พันล้าน จนทุกวันนี้
รายการรูปร่างที่เข้าข่าย
มีสูงถึงประมาณ 10 ยกกำลัง 500
แล้วเราจะทำอย่างไรดี
นักวิจัยบางคนก็ถอดใจ
สรุปเอาว่า มีจำนวนรูปร่างของมิติพิเศษ ที่เป็นไปได้มากเกินไป
แต่ละอันก่อให้เกิดลักษณะทางกายภาพแตกต่างกัน
ทฤษฎีสตริงคงไม่สามารถ
ให้การทำนายที่ชัดเจนและทดสอบได้
แต่มีคนที่เปลี่ยนวิธีมองปัญหานี้โดยสิ้นเชิง
นำเราไปสู่ความเป็นไปได้ ของสหภพ
และนี่คือแนวคิดที่ว่า
บางที รูปร่างเหล่านี้อาจมีศักดิ์ศรี เท่าเทียมกับรูปร่างอื่นๆ
แต่ละรูปร่างก็มีอยู่จริงเหมือนกับรูปร่างอื่นๆ
ในเชิงที่ว่า
มีเอกภพอยู่มากมาย
แต่ละเอกภพ มีรูปร่างมิติพิเศษที่แตกต่างกัน
และข้อเสนอที่สุดโต่งนี้
มีผลกระทบลึกซึ้งต่อปริศนา
เรื่องปริมาณพลังงานมืดจากผลลัพธ์ ของทีมผู้ได้รับรางวัลโนเบล
เพราะว่า
ถ้ามีเอกภพอื่นๆ
และหากเอกภพเหล่านั้น
แต่ละเอกภพมีรูปร่างของมิติพิเศษที่แตกต่างกัน
แล้ว คุณสมบัติทางกายภาพของแต่ละเอกภพจะแตกต่างกัน
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง
ปริมาณของพลังงานมืดในแต่ละเอกภพ
จะแตกต่างกันไปด้วย
ซึ่งหมายความว่าปริศนา
ในการอธิบายปริมาณพลังงานมืดที่เราวัดได้ตอนนี้
จะเปลี่ยนวิธีไปโดยสิ้นเชิง
ในบริบทนี้
กฎฟิสิกส์ไม่สามารถอธิบาย ค่าพลังงานมืดค่าใดค่าหนึ่งได้
เนื่องจากมันไม่ได้มีเพียงค่าเดียว
มีค่าพลังงานมืดหลายค่า
ซึ่งแปลว่า
เราตั้งคำถามผิดมาโดยตลอด
คำถามที่ถูกควรจะเป็น
ทำไมมนุษย์เราเกิดขึ้นมาในเอกภพหนึ่ง
ที่มีปริมาณพลังงานมืด เท่าที่เราวัดได้อยู่นี้
แทนที่จะเกิดขึ้นในเอกภพอื่นๆ
ที่มีอยู่มากมาย
และนั่นคือคำถามสำคัญที่ควรหยิบขึ้นมาพิจารณา
และคำตอบก็คือ เหล่าเอกภพ
ที่มีพลังงานมืดมากกว่าของเรา
เมื่อใดก็ตามที่สสารพยายามก่อตัว
แรงโน้มถ่วงแบบผลักของพลังงานมืดจะรุนแรงมาก
จนระเบิดสสารนั้นออกเป็นเสี่ยงๆ
กาแล็กซีจึงไม่ก่อเป็นรูปร่าง
ส่วนเอกภพที่มีพลังงานมืดน้อยไป
พวกมันจะยุบตัวลงอย่างรวดเร็ว
จนกาแล็กซีไม่ก่อเกิดเป็นรูปร่างเช่นกัน
และถ้าไม่มีเอกภพ ก็ไม่มีดาวฤกษ์ ไม่มีดาวเคราะห์
และไม่มีโอกาส
สำหรับสิ่งมีชีวิตแบบเรา
ที่จะเกิดในเอกภพเหล่านั้น
ดังนั้นเราจึงพบตัวเราในเอกภพ
ที่มีปริมาณพลังงานมืด ดังที่เราวัดได้
ก็เพียงเพราะเอกภพของเรามีเงื่อนไข
ที่เหมาะสมต่อสิ่งมีชีวิตแบบเรา
และมันก็เป็นเช่นนี้เอง
ปริศนาได้ถูกตอบแล้ว
เราค้นพบสหภพ
บางคนยังคิดว่าคำอธิบายเหล่านี้ยังไม่น่าพอใจ
เราเคยชินกับฟิสิกส์
ที่ให้คำอธิบายสำหรับสิ่งต่างๆ ที่เราสังเกตได้
แต่ประเด็น คือ
ถ้าคุณลักษณะที่คุณกำลังเฝ้าสังเกต
สามารถมี
ค่าต่างๆ ที่หลากหลาย
มากมายเท่าที่จะเป็นไปได้
การพยายามหาคำอธิบาย
สำหรับค่าเฉพาะเจาะจงหนึ่งค่า
จึงเป็นความคิดที่ผิด
ตัวอย่างแรกๆ
มาจากนักดาราศาสตร์ชื่อ โยฮันเนส เคปเลอร์ (Johannes Kepler)
ผู้ซึ่งหมกมุ่น กับการพยายามเข้าใจ
ตัวเลขอีกตัวหนึ่ง
ทำไมดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากโลก 93 ล้านไมล์
และเขาได้ทำงานเป็นสิบปี พยายามอธิบายเลขตัวนี้
แต่ไม่เคยสำเร็จ และเราก็รู้ว่าทำไม
เคปเลอร์ ได้ถาม
ผิดคำถาม
ตอนนี้ เรารู้แล้วว่ามีดาวเคราะห์หลายดวง
ที่ระยะทางต่างๆ กัน จากดาวฤกษ์ของตนเอง
ดังนั้น การหวังว่ากฎฟิสิกส์
จะอธิบายถึงเลขเจาะจง 93 ล้านไมล์
เป็นความคิดที่ผิด
คำถามที่ถูกคือ
ทำไมมนุษย์จึงอยู่บนดาวเคราะห์
ที่ระยะห่างนี้โดยเฉพาะ
แทนที่เป็นระยะห่างอื่นๆ
และนั่นเป็นคำถามที่เราตอบได้
เหล่าดาวเคราะห์ซึ่งอยู่ใกล้มากเกินไป จากดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์
จะร้อนมาก
จนสิ่งมีชีวิตอย่างเราอยู่ไม่ได้
และดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลจากดาวฤกษ์มากเกินไป
ก็จะเย็นมาก
จนสิ่งมีชีวิตอย่างเราก็ทนไม่ได้เช่นกัน
ดังนั้น เราจึงเกิดขึ้น
บนดาวเคราะห์ในระยะห่างนี้โดยเฉพาะ
เพียงแค่ เพราะมันมีสภาพ
ที่สำคัญต่อสิ่งมีชีวิตแบบเรา
และเมื่อพูดถึงดาวเคราะห์และระยะห่างของมัน
นี่คือการให้เหตุผลอย่างถูกต้อง
ประเด็นก็คือ
เมื่อพูดถึงเอกภพ และพลังงานมืดที่มากับมัน
มันอาจเป็นการให้เหตุผลที่ถูกต้องด้วยเช่นกัน
แน่นอน ความแตกต่างสำคัญ
คือ เรารู้แน่นอนแล้วว่ามีดาวฤกษ์อื่นๆ อยู่
แต่จนถึงตอนนี้ เราได้เพียงแต่คาดคะเนว่ามีความน่าจะเป็น
ที่จะมีเอกภพอื่นๆ อยู่
ถ้าจะสรุป
เราจำเป็นต้องมีกลไก
ที่สามารถให้กำเนิดเอกภพอื่นๆ ได้
และนั่นนำผมไปสู่ภาคสาม ภาคสุดท้าย
เนื่องจากกลไกดังกล่าวถูกค้นพบแล้ว
โดยนักดาราศาสตร์ที่พยายามศึกษา บิ๊กแบง (Big Bang)
เมื่อเราพูดถึงบิ๊กแบง
เรามักจะนึกถึง
การระเบิดของจักรวาล
ที่สร้างเอกภพของเรา
และเริ่มทำให้อวกาศพุ่งขยายตัวทุกทิศทาง
แต่ยังมีความลับเล็กน้อยอยู่
บิ๊กแบง ได้ทิ้งบางสิ่งที่สำคัญมากเอาไว้
นั่นคือ การระเบิด
มันบอกถึงวิวัฒนาการของเอกภพหลังการระเบิด
แต่มันไม่ให้ข้อมูลเชิงลึกกับเราเลย
ว่าอะไรเป็นแหล่งพลังงานของการระเบิด
และสุดท้ายคำถามนี้ก็ได้รับคำตอบ
โดยทฤษฎีบิ๊กแบง ฉบับปรับปรุงใหม่
ซึ่งถูกเรียกว่า จักรวาลวิทยาแบบขยายตัว (inflationary cosmology)
ซึ่งระบุถึงชนิดเชื้อเพลิง
ซึ่งโดยธรรมชาติแล้ว จะสร้าง
แรงผลักออกของอวกาศ
เชื้อเพลิงนี้มีรากฐานอยู่บนสิ่งที่เรียกว่า สนามควอนตัม (quantum field)
แต่รายละเอียดเดียวที่สำคัญกับเรา
นั่นคือ เชื้อเพลิงชนิดนี้ ถูกพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพสูงมาก
จนเกือบจะเป็นไปไม่ได้
ที่จะใช้มันจนหมด
ซึ่งแปลว่าในทฤษฎีการขยายตัว
การที่บิ๊กแบงให้กำเนิดเอกภพของเรา
อาจไม่ได้เป็นเหตุการณ์เพียงครั้งเดียว
หากแต่ว่า เชื้อเพลิงไม่เพียงแต่สร้างบิ๊กแบงของเรา
แต่มันยังสร้าง บิ๊กแบง อีกนับไม่ถ้วน
แต่ละครั้งให้กำเนิดเอกภพของมันเอง
ซึ่งมีเอกภพของเรา เป็นเพียงแค่หนึ่งฟอง
ในอ่างอาบน้ำฟองสบู่แห่งเอกภพ
ทีนี้ เมื่อเรารวมสิ่งนี้เข้ากับทฤษฎีสตริง
นี่คือภาพที่เราพบ
แต่ละเอกภพมีมิติพิเศษที่หลากลาย
มิติพิเศษเหล่านี้มีรูปร่างที่แตกต่างกัน
รูปร่างที่แตกต่างกันมีผลต่อ คุณลักษณะทางกายภาพที่แตกต่างกัน
และเราพบตัวเราในเอกภพหนึ่งแทนที่จะเป็นที่อื่นๆ
เพียงเพราะในเอกภพของเรานั้น
ที่มีคุณลักษณะกายภาพ เช่น ปริมาณของพลังงานมืด
เหมาะสมสำหรับรูปแบบสิ่งมีชีวิตอย่างเราจะดำรงอยู่ได้
และนี่คือภาพที่น่าดึงดูด แต่ยังเป็นข้อถกเถียงอย่างกว้างขวาง
ของจักรวาลในมุมกว้าง
ซึ่ง การเฝ้าสังเกตการณ์ ด้วยทฤษฎี และเครื่องมือทันสมัย
ทำให้เราเริ่มใคร่ครวญอย่างจริงจัง
แน่นอน คำถามใหญ่ที่เหลืออยู่คือ
เราจะสามารถยืนยัน
การมีอยู่จริงของเอกภพอื่นๆ ได้หรือไม่
ผมว่า
ทางหนึ่งคือ วันนั้นอาจมาถึงในที่สุด
ทฤษฎีการขยายตัว
ก็มีข้อมูลการเฝ้าสังเกตการณ์ เป็นหลักฐานสนับสนุนที่หนักแน่นแล้ว
เนื่องจากทฤษฎีทำนายว่า
บิ๊กแบง น่าจะเกิดขึ้นรุนแรงมาก
จนในขณะที่อวกาศขยายอย่างรวดเร็ว
การสั่นไหวเล็กน้อยทางควอนตัมจากโลกใบเล็กๆ
จะต้องถูกยืดออกไปยังโลกขนาดใหญ่
ส่งผลให้ทิ้งร่องรอยที่เป็นเอกลักษณ์
เป็นรูปแบบของจุดที่ร้อนกว่า และจุดที่เย็นกว่าจุดอื่นๆ
แผ่ทั่วทั้งอวกาศ
ที่ซึ่งกล้องโทรทัศน์กำลังสูงทุกวันนี้ สามารถตรวจวัดได้แล้ว
ในอนาคต หากมีเอกภพอื่นๆ
ทฤษฎีทำนายไว้ว่า บ่อยครั้ง
ที่เอกภพเหล่านั้นสามารถชนกันได้
และ ถ้าเอกภพถูกชนโดยอีกเอกภพ
การชนนั้น
จะทำให้เกิดรูปแบบที่ซับซ้อนเพิ่มขึ้น
ของความแปรปรวนของอุณหภูมิทั่วทั้งอวกาศ
ความแปรปรวนซึ่งวันหนึ่ง
เราอาจตรวจพบ
และแม้ภาพของอวกาศนี้จะดูแปลกประหลาด
วันหนึ่งอาจมีหลักฐานที่หนักแน่น
จากการเฝ้าสังเกต
ที่ยืนยันว่าเอกภพอื่นมีอยู่จริง
ผมจะกล่าวปิด
ด้วยการตีความที่น่าสนใจ
ของความคิดเหล่านี้ทั้งหมด
สำหรับในอนาคตอันไกล
เราได้เรียนรู้
ว่าเอกภพของเรานั้นไม่คงที่
รู้ว่าอวกาศขยายตัวออกเรื่อยๆ
รู้ว่าการขยายตัวนั้น เร่งความเร็วขึ้นเรื่อยๆ
และรู้ว่าอาจมีเอกภพอื่นๆอีก
ทั้งหมดนี้ จากการตรวจสอบ
แสงเล็กๆ อันริบหรี่ของดวงดาว
ที่เดินทางมาจากกาแล็กซีอันไกลโพ้น
แต่เนื่อง จากการขยายตัวนั้นเร่งความเร็วขึ้น
ในอนาคตอันไกล
กาแล็กซีเหล่านั้นจะพุ่งออกห่าง อย่างไกลมากและเร็วมาก
จนเรามองเห็นมันไม่ได้
ไม่ใช่เพราะข้อจำกัดของเทคโนโลยี
แต่เนื่องจากกฎฟิสิกส์
แสงที่วิ่งออกจากกาแล็กซีเหล่านั้น
แม้เดินทางด้วยความเร็วที่เร็วที่สุด หรือความเร็วของแสง
จะไม่สามารถเอาชนะ
ช่องว่างที่ขยายตัวออกเรื่อยๆ ระหว่างกาแล็กซีได้
นักดาราศาสตร์ในอนาคตอันไกล
ที่ค้นหาลึกลงไปในอวกาศ
จะไม่พบอะไรนอกจากความว่างเปล่าไร้ที่สิ้นสุด
มีแต่ความแน่นิ่ง ที่ดำมืดสนิท
และพวกเขาจะสรุป
ว่า เอกภพเป็นนั้นคงที่ ไม่เปลี่ยนแปลง
และมีสสารอยู่เป็นกลุ่มก้อน ณ ใจกลางเพียงจุดเดียว
ที่ซึ่งพวกเขาอาศัยอยู่
นั่นคือภาพของจักรวาล
ที่เรารู้อย่างแน่นอนว่าผิด
ถึงตอนนั้น บางทีนักดาราศาสตร์ในอนาคตอาจได้รับบันทึก
ที่ตกทอดจากยุคก่อนหน้า
เช่นยุคของเรา
บันทึกที่ยืนยันการขยายตัวของจักรวาล
พราวสะพรั่งไปด้วยกาแล็กซี
แต่นักดาราศาสตร์ในอนาคตเหล่านั้น
จะเชื่อว่าความรู้โบราณดังกล่าวไหม?
หรือพวกเขาจะเลือกเชื่อ
ในเอกภพสีดำอันว่างเปล่า
ที่ซึ่งเครื่องมือตรวจสอบอันล้ำยุคของพวกเขาเผยให้เห็น
ผมคิดว่าพวกเขาเลือกอย่างหลัง
ซึ่งหมายความว่า เรากำลังมีชีวิต
ผ่านยุคที่มีความพิเศษอย่างเหลือเชื่อ
ยุคที่ความจริงอันลักลับเกี่ยวกับจักรวาล
ยังอยู่ในระยะที่เอื้อมถึง
ของจิตใจรักสำรวจของมนุษย์
เป็นที่ปรากฏแล้วว่า มันคงไม่อยู่แบบนี้เสมอไป
เนื่องจากวันนี้นักดาราศาสตร์
โดยการหันกล้องโทรทัศน์กำลังสูงขึ้นสู่ท้องฟ้า
ได้ตรวจจับโฟตอนมากมาย ที่ซ่อนข้อมูลเอาไว้อย่างบรรจง
เสมือนดั่งโทรเลขจักรวาล
เดินทางมานับพันล้านปี
และข้อความที่สะท้อนข้ามกาลเวลามานั้นก็ชัดเจน
บางครั้งธรรมชาติก็เก็บความลับไว้
ด้วยกำมือที่แน่นหนา
ของกฏฟิสิกส์
บางครั้งธรรมชาติของความจริง ก็กวักมือเรียกเรา
เพียงแค่จากสุดขอบฟ้า
ขอบคุณมากครับ
(เสียงปรบมือ)
คริส แอนเดอร์สัน: ไบรอัน ขอบคุณครับ
แนวคิดที่หลากหลายที่คุณได้พูดไป
มันช่างน่าตื้นเต้น น่าชื่นใจอย่างไม่น่าเชื่อเลย
คุณคิดว่า
ดาราศาสตร์ปัจจุบันนี้อยู่จุดไหนครับ
ในแง่ของประวัติศาสตร์?
คือเรากำลังอยู่ระหว่างเหตุการณ์ไม่ปกติ ในประวัติศาสตร์หรือเปล่า
ไบรอัน: คือ มันก็ยากที่จะพูดนะครับ
เมื่อเรารู้ว่านักดาราศาสตร์ในอนาคตอันไกล
อาจไม่มีข้อมูลเพียงพอจะอธิบายอะไร
คำถามที่ตามมาคือ บางทีเราอาจอยู่ในสถานการณ์นั้นแล้วก็ได้
และคุณลักษณะบางอย่างลึกซึ้ง และสำคัญของจักรวาล
ก็ได้อยู่เกินเอื้อมที่เราจะเข้าใจได้แล้ว
เป็นเพราะลักษณะที่จักรวาลวิทยาเปลี่ยนไป
ดังนั้นจากมุมมองที่ว่า
บางทีเราจะต้องคอยตั้งคำถามไปตลอด
และไม่สามารถหาคำตอบได้อย่างเต็มรูปแบบ
ในอีกทางหนึ่ง เดี๋ยวนี้เราสามารถรู้ได้
ว่าจักรวาลอายุเท่าไหร่
เรารู้จัก
วิธีการทำความเข้าใจข้อมูล จากการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลัง
ซึ่งถูกปล่อยออกมาเมื่อ 13.72 พันล้านปีมาแล้ว
กระนั้น เราสามารถทำการคำนวณ ณ วันนี้ เพื่อทำนายว่ามันจะมีหน้าตาอย่างไร
และได้ผลตรงกัน
นั่นมันน่าอัศจรรย์ที่สุด!
ดังนั้น ในทางกลับกัน มันก็น่าเหลือเชื่อ ที่เรามาถึง ณ จุดนี้
แต่ใครจะรู้ ว่าเราจะเจออุปสรรคอะไรในอนาคต
คริส: หวังว่าคุณคงยังไม่ไปไหนในช่วงสองสามวันนี้นะครับ
บางทีบทสนทนาเหล่านี้อาจจะมีต่อ
ขอบคุณครับ ขอบคุณ ไบรอัน (ไบรอัน: ยินดีครับ)
(เสียงปรบมือ)
Birkaç ay önce
fizik dalındaki Nobel ödülü
bugüne kadarki en önemli astronomik
gözlemlerden biri olarak nitelendirilen
bir buluş için
iki astronom ekibine verilmişti
Ve bugün, buldukları şeyi kısaca anlatarak,
onların buluşunu açıklayacak
son derece tartışmalı bir yapıyı anlatacağım,
diğer bir deyişle
bir olasılık olarak Dünya'nın,
Samanyolu'nun ve diğer uzak galaksilerin ötesinde
evrenimizin tek evren olmadığını,
onun yerine
çoklu evrenler adını verdiğimiz
çok sayıda karmaşık evrenler yapısının
bir parçası olduğunu görebiliriz.
Çoklu evren fikri gariptir.
Demek istediğim, birçoğumuz ''evren'' kelimesinin
her şey demek olduğu inancıyla büyüdük.
Tedbirli olmak adına birçoğumuz diyorum çünkü
dört yaşındaki küçük kızım doğduğundan beri bu fikirlerden bahsettiğimi duyuyor.
Geçen sene onu karşıma alıp
dedim ki, ''Sofia,
seni evrendeki her şeyden daha çok seviyorum.''
Bana dönüp şunu dedi, ''Baba,
evren mi çoklu evrenler mi?''
(Gülüşmeler)
Ama bunun gibi alışılmışın dışında bir yetiştirme tarzı olmadan
birçoğu temelden farklı özelliklere sahip,
kendi çaplarında evrenler olarak düşünülebilecek
bizimkinden başka alemleri
hayal etmek çok tuhaf.
Ve buna rağmen,
bu fikir hakikaten ne kadar spekülatif de olsa
sizleri bunu ciddiye almanız için
geçerli sebepler olduğuna ikna etmeyi amaçlıyorum.
Çünkü bu doğru olabilir.
Sizlere çoklu evrenin hikayesini üç kısımda anlatacağım.
Birinci kısımda,
şu Nobel ödülüne layık görülen sonuçları anlatacağım
ve bu sonuçların ortaya çıkarmış olduğu
derin gizeme dikkat çekeceğim.
İkinci kısımda,
bu gizem için bir çözüm önereceğim.
Bu sicim teorisi denilen bir yaklaşıma dayanıyor
ve işte tam da burada çoklu evren fikri
devreye girecek.
Son olarak, üçüncü kısımda
şişme kuramı denen kozmoloji teorisini
açıklayacağım
ve bu hikayenin parçalarını bir araya getirecek.
Evet, ilk kısım 1929 yılında başlıyor.
Büyük astronom Edwin Hubble'ın
uzaktaki galaksilerin
bizden giderek uzaklaştığını fark ederek
uzayın kendi kendine esnediğini,
genişlediğini ortaya koymasıyla.
İşte bu devrim niteliğindeydi.
Bundan önceki birikimimiz tüm ölçeklerde
evrenin durağan olduğuna yönelikti.
Öyle olmasa bile,
herkesin emin olduğu bir şey vardı:
genişleme yavaşlıyor olmalı.
Tıpkı Dünya'nın kütle çekiminin
havaya fırlatılan bir elmanın yükselmesini yavaşlatması gibi,
her bir galaksinin kütle çekiminin
diğerlerine etkisi
uzayın genişlemesini
yavaşlatıyor olmalı.
Şimdi 1990'lara gelelim
sunumun başında bahsettiğim
şu iki astronom ekibi
bu akıl yürütmeden ilham alarak
genişlemenin
yavaşlama oranını ölçmüşlerdi.
Ve bunu
birçok uzak galaksi üzerinde kılı kırk yaran
gözlemler yapmaları sayesinde,
genişleme hızının zamana göre
nasıl değiştiğini kaydederek yaptılar.
İşte sürpriz de burada.
Genişlemenin hiç de yavaşlamadığını buldular.
Aksine genişlemenin hızlandığını,
hızının gitgide arttığını buldular.
Bu tıpkı havaya attığınız bir elmanın
gitgide hızlanarak yükselmesi gibi bir şey.
Eğer bir elmanın bunu yaptığını görseniz,
neden olduğunu bilmek istersiniz.
Bunu ittiren şey ne?
Benzer bir şekilde, astronomların bu buluşu
Nobel ödülünü şüphesiz gayet iyi bir şekilde hak ediyordu
ama buradan benzer bir soru çıkardılar.
Tüm bu galaksileri
sürekli artan bir hızla
birbirinden uzaklaştıran kuvvet neydi?
Eh, bunun için en parlak cevap
Einstein'ın eski bir fikrinden geliyor.
Görüyorsunuz ki, hepimiz kütleçekimin
tek bir şey yapan bir kuvvet olduğu fikrine alışkınız,
cisimleri birbirine çektiği fikrine.
Ama Einstein'ın kütleçekim teorisinde,
onun genel görelilik kuramında,
kütleçekim cisimleri birbirinden uzklaştırabilir de.
Nasıl? Şöyle ki, Einstein'ın matematiğine göre
eğer uzay düzgün dağılımlı olarak
görünmez bir enerji ile doluysa,
yani bir nevi homojen, görünmez bir pus gibi,
öyleyse bu pus tarafından üretilen kütleçekim
itici olmalı,
bu itici kütleçekim
tam da gözlemlerimizi açıklamak için ihtiyacımız olan şey.
Çünkü uzaydaki görünmez bir enerjiye ait
itici kütleçekim --
şimdilerde ona karanlık enerji diyoruz,
ama görebilesiniz diye burada onu beyaz bir pus haline getirdim --
onun bu itici kütleçekimi
her bir galaksinin birbirini itmesine sebep olarak,
genişlemenin hızlanmasını sağlardı,
yavaşlamasını değil.
Ve bu açıklama
büyük bir yol katedildiğini gösteriyor.
Ama ben size burada birinci kısımda
bir gizem vadetmiştim.
O da şu.
Astronomlar kozmik hızlanmayı açıklamak üzere
uzayın ne kadarlık kısmının
bu karanlık enerjiyle dolu olması gerektiğini
hesapladıklarında
bulduklarına bir bakın.
Bu sayı çok küçük.
İlgili birimle ifade edildiğinde,
inanılmaz derecede küçük.
Ve işte işin gizemli tarafı da bu tuhaf sayıyı açıklamak.
Biz bu sayının
fizik kanunlarından doğmasını isteriz,
ama şimdiye kadar bunun yolunu bulan kimse çıkmadı.
Şimdi şunu merak edebilirsiniz,
bunu umursamalı mıyız?
Belki bu sayıyı açıklamak
sadece teknik bir mesele,
uzmanlardan başka hiç kimseyi
ilgilendirmeyen teknik bir detay.
Eh, tabii ki bu teknik bir detay,
ama bazı detaylar gerçekten önemlidir.
Bazı detaylar gerçekliğin
henüz keşfedilememiş alemlerine bir pencere açar,
ve bu tuhaf sayı tam da bunu yapıyor olabilir,
zira bunu açıklamak üzere gelişme kaydedebilen tek yaklaşım
başka evrenlerin varlığı ihtimalini devreye sokuyor --
sicim teorisinden doğal olarak ortaya çıkan bir fikir,
ki bu fikir beni ikinci kısma getiriyor: sicim teorisi.
Öyleyse siz karanlık enerjinin gizemini
aklınızın bir köşesinde tutarken,
bu arada ben devam edip sizlere
sicim teorisinin üç kilit noktasından bahsedeyim.
Her şeyden önce, sicim teorisi nedir?
Einstein'ın hayali olan bir birleştirilmiş fizik teorisini,
evrende geçerli olan tüm kuvvetleri
açıklayabilen tek ve kapsayıcı
bir çerçeveyi gerçeğe dönüştürmek için
oluşturulan bir yaklaşım.
Sicim teorisinin merkezindeki fikir
aslında gayet açık.
Diyor ki, maddenin herhangi bir parçasını
çok küçük boyutta incelerseniz,
öncelikle moleküllere rastlar
sonra da atomları ve atom altı parçacıkları bulursunuz.
Ama teoriye göre daha da ince detaya girerseniz,
şu anki teknolojiyle yapabileceğimizden daha küçük boyutta,
bu parçacıkların içinde farklı bir şey bulursunuz --
titreşen küçük enerji iplikçikleri,
küçücük titreyen sicimler.
Ve tıpkı bir kemanın telleri gibi,
farklı motiflerle titreşerek
farklı müzikal notalar üretebilirler.
Bu küçük temel sicimler,
farklı motiflerle titreştiklerinde
farklı çeşitlerde parçacıklar üretirler --
işte elektronlar, kuarklar, nötrinolar, fotonlar,
ve diğer tüm parçacıklar
titreşen sicimlerden ortaya çıktığına göre
hepsi tek bir çerçeve içinde birleştirilmiş oluyor.
Bu çok cezbedici bir tablo,
bir nevi kozmik senfoni gibi,
dünyada etrafımızda
gördüğümüz tüm zenginliğin
bu küçücük tellerin çalabildiği
müzikten ortaya çıkmış olması.
Ama bu zarif birleştirmenin
bir bedeli var,
çünkü yıllar süren araştırmalar
sicim teorisinin matematiğinin pek iyi sonuç vermediğini gösterdi
ve şayet çok alışılmadık bir şeye
izin vermediğimiz müddetçe
kendi içinde tutarsızlıkları oluyor --
o da uzaya ekstra boyutlar eklemek.
Şöyle ki, hepimiz uzayın olağan üç boyutunu biliyoruz.
Ve bunları düşünebiliyorsunuz;
yükseklik, genişlik ve derinlik.
Ama sicim teorisine göre inanılmaz küçük ölçeklerde,
tespit edemediğimiz şekilde
öylesine minikçe içine kıvrılmış
ek birtakım boyutlar var.
Ama boyutlar gizlenmiş olsa bile,
bizim gözlemleyebildiğimiz şeyler üzerine etkisi olacaktır,
çünkü bu ek boyutların biçimleri
sicimlerin ne şekilde titreşeceğini sınırlıyor.
Ve sicim teorisinde,
titreşim her şeyi belirler.
Öyleyse parçacıkların kütleleri, kuvvetlerin direnci,
ve en önemlisi, karanlık enerjinin miktarı
bu ekstra boyutların
şekli tarafından belirlenecektir.
O halde eğer bu ekstra boyutların şeklini bilebileseydik,
bu özellikleri hesaplamamız mümkün olacaktı,
karanlık enerjinin miktarını hesaplayabilecektik.
İşin zorluğu
bu ekstra boyutların
şekillerinin neye benzediğini bilmiyoruz.
Elimizdekiler
matematiğin elverdiği ölçüde
aday şekillerin bir listesi.
Bu fikirler ilk geliştirilmeye başlandığında
sadece beş farklı şekil adayımız vardı,
dolayısıyla gözlemlediğimiz
fiziksel özelliklerden çıkarsamak üzere
onları birer birer inceleyebileceğinizi
hayal edebilirdiniz.
Ama zamanla araştırmacılar
başka adaylar buldukça liste genişledi.
Sayı başta beşken, sonra yüzlerce ve daha sonra binlerce oldu --
Büyük, ama hala analiz etmek üzere toparlaması mümkün,
çünkü sonuçta
yüksek lisans öğrencilerinin yapacak işe ihtiyacı var.
Ama liste büyümeye devam etti milyonlarca
ve bugüne kadar milyarlarca oldu.
Aday şekillerin listesi
10 üzeri 500'lere kadar fırladı.
Öyleyse, ne yapacağız?
Bazı araştırmacılar ümidini kaybetti,
ek boyutların şekilleri için çok fazla aday olması ve bunların her birinin
farklı fiziksel özelliklere yol açıyor olması sebebiyle
sicim teorisinin asla sınanabilir ve açıklayıcı
tahminler yapamayacağı sonucuna vardılar.
Ama diğerleri konuya olağandışı bir boyut kazandırdı
ve bizi çoklu evrenler olasılığına götürdüler.
Fikirleri şuydu.
Belki de bu şekillerin her birinin eşit bir dayanağı var.
Her biri farklı ekstra boyutlara karşılık
farklı şekillere sahip
pek çok evren olduğu düşünülürse,
her bir şekil diğerleri kadar gerçek.
Ve bu radikal önermenin
şu bahsettiğimiz gizem üzerinde inanılmaz bir etkisi var:
Nobel ödülü alan hesaplamanın ortaya çıkardığı karanlık enerji miktarı üzerinde.
Çünkü görüyorsunuz ki,
eğer başka evrenler varsa
ve bu evrenlerin her biri,
diyelim ki ekstra boyutlarına karşılık farklı şekillere sahipse,
o zaman her evrenin fiziksel özellikleri birbirinden farklı olacaktır,
ve bilhassa,
her bir evrende bulunan karanlık enerji miktarı da
farklı olacaktır.
Bu da demek oluyor ki,
ölçümünü yaptığımız karanlık enerji miktarını açıklamadaki gizem
tamamen farklı bir hale bürünüyor.
Bu bağlamda,
fiziğin kanunları karanlık enerji miktarını gösteren sayıyı açıklayamaz,
çünkü aslında tek bir sayı yok,
pek çok sayı var.
Bu da demek oluyor ki
aslında biz soruyu yanlış soruyoruz.
Sormamız gereken doğru soru şu,
biz insanlar kendimizi neden bu evrende,
mümkün olan diğer onca ihtimalden birinde değil de tam da ölçtüğümüz miktarda
karanlık enerjiye sahip olan
bu evrende bulduk?
Ve bu bize ilerleme kaydettirecek bir soru.
Çünkü bizimkinden çok daha fazla
karanlık enerjiye sahip olan evrenlerde,
maddeler ne zaman galaksi oluşturmaya kalksa,
ortamdaki karanlık enerjinin itme kuvveti öyle büyük olacak ki
kümelenen maddelerin dağılmasına sebep olacak
ve galaksiler oluşmayacak.
Bizimkinden çok daha az karanlık enerjiye sahip olan evrenlerse,
onlar da kendi içlerine çok hızlı bir biçimde çökecekler
ve yine galaksiler oluşmayacak.
Ve galaksiler olmadan, yıldızlar olmaz, gezegenler olmaz,
haliyle de bizimki gibi
yaşam formlarının
o diğer evrenlerde var olma şansı olmaz.
Yani biz kendimizi tam olarak
ölçtüğümüz miktarda karanlık enerjiye sahip olan bir evrende bulduk,
çünkü bizimki gibi yaşam formlarına ev sahipliği yapabilecek
koşullara sahip olan evren bizimkiydi.
İşte hepsi bu kadar.
Gizem çözüldü,
çoklu evrenler bulundu.
Ama bazıları bu açıklamayı tatmin edici bulmuyor.
Bizler fiziğin
gözlemlerimiz üzerine kesinlikli açıklamalar yapmasına alışkınız.
Ama mesele şu ki,
eğer gözlemini yaptığınız özellikler
daha geniş bir
gerçeklik manzarası içinde,
çok geniş çeşitlilikte değerler alabiliyorsa,
belirli bir sayısal değere karşılık
tek bir açıklama olmasını beklemek
yanlış olacaktır.
Eski bir örnek de
bambaşka bir sayıyı anlamak adına
saplantılı uğraşlar vermiş büyük astronom
Johannes Kepler'den geliyor --
neden Güneş, Dünya'dan 93 milyon mil uzakta.
O bu sayıyı açıklamak için on yıllar boyunca çalıştı,
ama asla başaramadı, ve neden başaramadığını biz biliyoruz.
Kepler aslında
yanlış soruyu soruyordu.
Artık, kendi yıldızından farklı uzaklıklarda bulunan
pek çok gezegen olduğunu biliyoruz.
Dolayısıyla fizik kanunlarının
bu münferit sayıyı, yani 93 milyon mili açıklamasını ummak,
bayağı yanlış bir yaklaşım.
Onun yerine sorulacak doğru soru ise şu,
biz insanlar, kendimizi neden onca başka ihtimal varken
tam da bu uzaklıkta bulunan
bir gezegen üzerinde bulduk?
Ve işte yine, bizim cevap verebileceğimiz bir soru bu.
Güneş gibi bir yıldıza daha yakında bulunan gezegenler
çok sıcak olacak
ve bizim yaşam formumuz asla var olamayacaktır.
Ve bu yıldızdan çok daha uzakta bulunan gezegenler ise
çok soğuk olacak
ve işte yine, bizim yaşam formumuz asla tutunamayacaktır.
O yüzden kendimizi
tam da bu uzaklıktaki bir gezegende buluyoruz
çünkü bizim yaşam formumuz için hayatî olan
koşulları sağlıyor.
Konu gezegenlere ve uzaklıklarına geldiğinde,
bu açıkça doğru türden bir akıl yürütme.
Mesele şu ki,
konu evrenlere ve içerdikleri karanlık enerjiye geldiğinde,
bu akıl yürütme bunlar için de doğru olabilir.
Bir temel farklılık, elbette,
bizler orada başka gezegenler olduğunu biliyoruz,
oysa başka evrenler olabileceği fikri hakkında
şimdiye kadar yaptığım şey ise sadece spekülasyon.
Öyleyse parçaları bir araya getirdiğimizde,
gerçekten başka evrenleri
meydana getirecek bir mekanizmaya ihtiyacımız var.
Ve bu da beni son kısma, üçüncü kısma getiriyor.
Çünkü böyle bir mekanizma, "büyük patlama"yı
anlamaya çalışan kozmologlar tarafından keşfedildi bile.
Biliyorsunuz, büyük patlamadan bahsettiğimizde,
genellikle aklımızda
evrenimizi yaratan ve
dışarı doğru büyümesini sağlayan
bir çeşit kozmik patlama görüntüsü oluşur.
Ama burada küçük bir sır var.
Büyük Patlama çok önemli bir şeyi açıkta bırakıyor,
"patlama" kısmını.
Bize evrenin patlamadan sonra nasıl evrildiğini açıklıyor,
ama o patlamayı neyin tetiklediği
hakkında en ufak bir fikir vermiyor.
Ve bu boşluk sonunda
Büyük Patlama Teorisi'nin geliştirilmiş bir sürümünde dolduruldu.
Buna "şişme kozmolojisi" deniyor,
ve bu, uzayın dışarı doğru büyümesini
doğal olarak sağlayacak
bir çeşit yakıt betimliyor.
Bu yakıt kuantum alanı denen bir şeye dayanıyor,
ama bizim için burada gerekli tek ayrıntı şu ki,
bu yakıt öylesine yüksek verimli ki,
bunu kullanıp bitirmek
hemen hemen imkansız.
Dolayısıyla şişme kuramında,
evrenimizi oluşturan büyük patlama
tek seferlik bir olay gibi görünmüyor.
Bu yakıt bizim büyük patlamamızı meydana getirmekle kalmadı,
ayrıca başka sayısız büyük patlamaları da oluşturdu
ve bunların her biri kendi ayrı evreninin oluşmasına sebep olurken
bizim evrenimiz sayısız evrenlerden oluşan
büyük kozmik köpük küveti içindeki tek bir köpük haline geldi.
İşte şimdi bunu sicim teorisiyle birleştirdiğimizde,
ortaya çıkan tablo bu şekilde.
Bu evrenlerin her birinin ekstra boyutları var.
Bu ekstra boyutlar pek çok farklı şekillerde olabiliyor.
Bu değişik şekiller de farklı fiziksel özellikleri beraberinde getiriyor.
Ve biz kendimizi diğerleri yerine bu evrende buluyoruz,
çünkü bizim yaşam biçimimizin tutunabilmesi için
uygun olan fiziksel özelliklere ve karanlık enerji miktarına
sahip olan tek evren bizim evrenimiz.
Ve kozmos'un geniş plandaki bu tablosu cezbedici ama
oldukça da tartışmalı
ve en gelişmiş gözlemlerimiz ve teorilerimiz
bizi bu tabloyu ciddi ciddi düşünmeye sevk ediyor.
Geriye kalan bir büyük soru ise elbette şu,
diğer evrenlerin varlığını
doğrulamamız hiç mümkün olabilecek mi?
İzin verin günün birinde
bunun gerçekleşebileceğini açıklayayım.
Şişme kuramının
şimdiden gözleme dayalı güçlü dayanakları var.
Çünkü bu kuram, büyük patlamanın
o denli şiddetli olduğunu öngörüyor ki,
uzay süratle genişledikçe
mikro dünyadaki küçük kuantum titreşimlerinin
makro dünyaya yayılarak
kendine özgü bir parmak izi gibi düşünülebilecek,
uzayda nispeten sıcak ve soğuk noktalardan oluşan bir örüntü bırakacağını,
bunun da
güçlü teleskoplar tarafından gözlemlenebileceğini öngörüyor.
Daha da ileri gidersek, eğer başka evrenler varsa,
bu kuram bu evrenlerin sıklıkla birbiriyle
çarpışabileceğini öngörüyor.
Ve eğer bizim evrenimiz başka biriyle çarpışırsa,
bu çarpışma
ek olarak uzay boyunca sıcaklık değişikliklerinden
oluşan hafif bir örüntü oluşturacaktır
ve bunu günün birinde
tespit etmemiz mümkün olabilir.
Bu tablo bu denli egzotik olmasının yanında,
günün birinde gözlemlere de
dayandırılarak,
diğer evrenlerin varlığı ortaya konulabilir.
Sonuç olarak
tüm bu fikirlerden yola çıkarak
çok uzak bir gelecek için
çarpıcı bir çıkarım yapacağım.
Gördüğünüz gibi, evrenimizin
durağan olmadığını,
uzayın genişlemekte olduğunu,
bu genişlemenin de giderek hızlandığını
ve başka evrenler de olduğunu,
hepsini uzak galaksilerden bize ulaşan
yıldızların o noktasal zayıf ışıklarını
dikkatlice irdeleyerek öğrendik.
Ama bu genişleme hızlandığı için,
çok uzak bir gelecekte,
bu galaksiler çok hızlı bir şekilde iyice uzaklaşıyor olacak
ve artık onları göremeyeceğiz --
teknolojik sebeplerden dolayı değil ama
fizik kanunları sebebiyle.
Bu galaksilerin yaydığı ışık
mümkün olan en yüksek hızda, ışık hızında seyretse bile
aramızdaki sürekli açılan bu mesafeyi
kat edemeyecek hale gelecek.
Yani uzak gelecekteki astronomlar
uzayın derinliklerine baktıklarında
durağan, zifiri bir kör karanlıktan oluşan sonsuz bir
uzamdan başka bir şey görmeyecekler.
Evrenin durağan ve değişmez olduğunu,
kendilerine de evsahipliği yapan,
maddenin bu tekil ve merkezi vahası dışında bir yerleşim
olmadığı sonucuna varacaklar --
işte bu, kozmos'un tamamıyla
yanlış olduğunu bildiğimiz bir tablosu.
Ama belki de bu gelecekteki astronomların elinde
önceki dönemlerden kalma,
tıpkı bizimki gibi,
genişleyen galaksilerle dolu bir kozmos fikrini onaylayan
kayıtlar olacak.
Ama acaba geleceğin astronomları
bu tarihî bilgilere inanacak mı?
Yoksa o karanlık, durağan
ve boş evrende yalnızca kendilerinin
o en gelişmiş gözlemlerinin sonuçlarına mı inanacaklar?
İkincisinin olacağından kuşkulanıyorum.
Bu da demek oluyor ki şu an
inanılmaz derecede ayrıcalıklı çağlarda yaşıyoruz,
kozmos hakkında belli derin gerçekliklerin
halen insanların keşfetme arzusu tarafından
ulaşılabilir olduğu çağlardayız.
Görünüşe bakılırsa bu her zaman böyle olmayacak.
Çünkü bugünün astronomları,
güçlü teleskoplarını gökyüzüne çevirerek,
bir avuç aydınlatıcı fotonu tüm çıplaklığıyla yakalayabildiler --
milyarlarca yıldır yolda olan
bir çeşit kozmik mesaj.
Ve çağlar boyunca yankılanan bu mesaj gayet açık.
Doğa bazen sırlarını çözülmeyecek şekilde
fizik kanunları ile sıkıca sarar
ve onları gizler.
Bazen gerçekliğin asıl doğası ufkun hemen ötesinden
bizlere işaret verir.
Çok teşekkür ederim.
(Alkışlar)
Chris Anderson: Brian, teşekkürler.
Az önce bahsettiğin fikirlerin çeşitliliği
baş döndürücü, olağanüstü, harika.
Tarihsel açıdan bakınca
kozmolojinin bulunduğu yeri
nasıl görüyorsun?
Sana göre şu an tarihsel olarak olağandışı bir şeylerin ortasında mıyız?
BG: Yani aslında bunu söylemek zor.
Uzak gelecekteki astronomların bu meseleyi çözebilecek
yeterince bilgiye sahip olamayacağını öğrendiğimizde,
doğal olan soru şu ki, belki de zaten biz çoktan o duruma geldik
ve evrenin belli bir takım derin, kritik özellikleri
kozmolojinin evrimi sebebiyle
anlayabilme yetimizden çoktan kaçtı.
Yani bu perspektifle,
belki de her zaman sorular soruyor olacağız
ve bunlara asla tam olarak cevap veremeyeceğiz.
Öte yandan, şu an evrenin ne kadar yaşlı olduğunu
anlayabiliyoruz.
13.72 milyar yıl önce ortaya çıkan
kozmik mikrodalga arkaplan ışıması verilerini nasıl değerlendireceğimizi
anlayabiliyoruz.
Böyle olunca, bugün ileride nasıl görüneceğini tahmin edecek hesaplamalar yapıyoruz
ve tutuyor.
Aman tanrım! Bu inanılmaz.
Yani bir yandan, geldiğimiz yer gerçekten inanılmaz,
ama gelecekte ne gibi kayalara çarpacağımızı kim bilebilir.
CA: Önümüzdeki birkaç gün buralarda olacaksın.
Belki bu diyalogların bir kısmı devam edebilir.
Teşekkürler, Sağol, Brian. (BG: Ben teşekkür ederim.)
(Alkışlar)
Декілька місяців тому
Нобелівську премію з фізики
присудили двом групам астрономів
за відкриття, яке було охрещене
як одне з найвизначніших
астрономічних спостережень в історії.
І сьогодні, після короткої оповіді про це відкриття,
я збираюсь розповісти вам про вкрай суперечливу систему поглядів,
яка пояснює це відкриття,
а саме про можливість того,
що десь далеко поза межами Землі,
Чумацького Шляху та далеких галактик
ми можемо виявити, що наш всесвіт
є не одним-єдиним всесвітом,
а натомість
є частиною величезного комплексу всесвітів,
який ми називаємо Мультивсесвітом.
Саме поняття Мультивсесвіту є досить незвичайним.
Я маю на увазі, що більшість з нас виросла з впевненістю в тому,
що слово «Всесвіт» є всеосяжним.
Я навмисне сказав «більшість з нас»,
тому що моя чотирирічна донька чула мої розмови про ці ідеї від народження.
Торік я тримав її на руках
і сказав: "Софіє,
я люблю тебе сильніше за будь-що у всесвіті".
Тоді вона повернулась до мене і запитала: "Татусю,
у всесвіті, чи мультивсесвіті?"
(Сміх)
Але це наслідки незвичайного виховання,
бо ж загалом складно уявити
інші світи, окремі від нашого,
більшість з яких мають фундаментально відмінні від нашого властивості,
і які закономірно можна назвати самостійними всесвітами.
І хоча
ця ідея, звичайно, досить теоретична,
моя мета полягає в тому, щоб переконати вас
поставитись до неї цілком серйозно,
тому що вона може виявитись правильною.
Я збираюсь розповісти вам історію Мультивсесвіту в трьох частинах.
У частині першій
я опишу результати спостережень, які здобули Нобелівську премію,
та зупинюсь на глибокій таємниці,
що її виявили ці спостереження.
У другій частині
я запропоную розгадку цієї таємниці.
Вона основана на підході, що називається теорією струн,
і саме тут теорія Мультивсесвіту
з’явиться у нашій історії..
Нарешті, в частині третій
я познайомлю вас з космологічною теорією,
яка називається "інфляцією",
та яка дасть змогу скласти воєдино всі частини цієї історії.
Отже, частина перша розпочалась у далекому 1929 році,
коли великий астроном Едвін Габбл
зрозумів, що далекі галактики
всі до єдиної віддаляються від нас,
встановивши таким чином, що простір розтягується,
він розширюється.
Це було революційне відкриття.
Панівна система поглядів передбачала, що в великих масштабах
всесвіт є статичним.
Але навіть у такому випадку
всі були впевнені,
що розширення повинне сповільнюватись.
Так само, як гравітаційне тяжіння Землі
сповільнює політ яблука, підкинутого угору,
взаємне гравітаційне
тяжіння галактик
має сповільнювати
розширення простору.
Тепер перенесімося у 1990-ті,
коли ті самі дві команди астрономів,
про які я згадував на початку,
під враженням цієї системи поглядів
поставили задачу виміряти швидкість,
з якою сповільнюється розширення простору.
І вони зробили це
шляхом кропітких спостережень
за численними далекими галактиками,
що дало їм змогу створити графіки того,
як швидкість розширення змінюється з часом.
Їх чекав сюрприз:
вони виявили, що розширення не сповільнюється.
Натомість вони встановили, що воно прискорюється,
стає щораз швидше і швидше.
Це все одно, що підкинути яблуко вгору,
і воно летітиме геть дедалі швидше.
Якби ви побачили таке яблуко,
ви б захотіли дізнатись - чому?
Що його штовхає?
Безсумнівно, результати досліджень астрономів
заслуговують на Нобелевську премію,
але вони також порушують аналогічне питання.
Яка сила відштовхує всі галактики,
розносить їх одну від одної
зі швидкістю, що постійно збільшується?
Що ж, найперспективніша відповідь
походить від старої ідеї Ейнштейна.
Ми всі звикли, що гравітація
– це сила, яка робить тільки одну річ:
притягує об’єкти один до одного.
Але згідно з теорією гравітації Ейнштейна,
його загальною теорією відносності,
гравітація також може відштовхувати об’єкти один від одного.
Як? Що ж, згідно з математикою Ейнштейна,
якщо простір рівномірно заповнений
невидимою енергією,
щось на кшталт однорідного, невидимого туману,
то гравітація, створена таким туманом,
була б відштовхуючою,
гравітацією відштовхування,
що якраз нам і потрібно для пояснення результатів спостережень.
Тому що гравітація відштовхування
невидимої енергії у просторі,
- тепер її називають темної енергією,
але я зробив її тут димчасто-білою, щоб ви могли її бачити –
її гравітація відштовхування
могла б спричинити відштовхування кожної галактики одна від одної,
прискорюючи розширення,
а не сповільнюючи його.
Це пояснення
є великим кроком уперед.
Але я обіцяв вам загадку
у цій першій частині.
Ось вона.
Коли астрономи обчислили,
скільки цієї темної енергії
повинно бути розсіяно у просторі,
щоб урахувати прискорення розширення космосу,
подивіться, що вони знайшли.
Це маленьке число.
Представлене у відповідних одиницях,
воно й зовсім мізерне.
А загадка в тому, як пояснити це конкретне число.
Нам хотілося б, щоб це число
випливало з законів фізики,
але до цього часу ніхто не спромігся цього зробити.
Вас мабуть цікавить:
а яка різниця?
Може, пояснення цього числа
є тільки технічною задачею,
технічною дрібницею, яка цікава тільки фахівцям,
а всім іншим вона ні до чого.
Звичайно, це технічна дрібниця,
але деякі дрібниці надзвичайно важливі.
Деякі дрібниці дають можливість
зазирнути в невідомі сфери реальності,
і якраз це конкретне число може дати нам змогу це зробити,
тому що один-єдиний підхід, який поки що дозволив просунутись в поясненнях цього числа,
включає можливість існування інших всесвітів -
ідею, що природним чином випливає з теорії струн,
і це приводить мене до частини другої: теорія струн.
Так що на деякий час відкладіть
убік таємницю темної енергії,
тому що зараз я розповім вам
три найважливіші речі про теорію струн.
Перш за все, що це таке?
Отже, це підхід, який дозволяє реалізувати мрію Ейнштейна
про "теорію всього" у фізиці,
об’єднаної всеосяжної системи знань,
яка б змогла описати
всі діючи сили у всесвіті.
Центральна ідея теорії струн
досить проста.
Вона стверджує, що якщо ретельно дослідити
будь-який фрагмент матерії,
то спочатку ви знайдете молекули,
потім атоми, потім субатомні частинки.
Але теорія стверджує, що при ще детальнішому аналізі,
іще на більш мікроскопічному рівні, ніж дозволяють наявні технології,
ми б знайшли ще дещо усередині цих частинок –
дуже маленькі ниточки енергії,
малесенькі струни, які вібрують.
І точнісінько як струни скрипки
вони можуть вібрувати по-різному,
створюючи різні музичні ноти.
Коли ці маленькі фундаментальні струни
вібрують різноманітним чином,
вони створюють різні види частинок –
так що електрони, кварки, нейтрино, фотони,
всі інші частинки
могли б бути об’єднані в одну систему,
тому що всі вони були б створені струнами, що вібрують.
Це захоплююча картина,
ніби якась космічна симфонія,
у якій все багатство
світу, яке ми можемо бачити навколо нас,
створюється музикою,
що її награвають ці маленькі, мікроскопічні струни.
Але існує і ціна
цієї витонченої єдності,
тому що багаторічні дослідження
показали, що закони математики теорії струн не працюють так, як потрібно.
Вони мають внутрішні невідповідності,
які можливо подолати
тільки припустивши щось зовсім вже незвичайне –
додаткові виміри простору.
Всі ми знаємо три звичайні виміри простору.
Вони відомі нам
як висота, ширина та товщина.
Але теорія струн передбачає, що на фантастично маленьких масштабах
існують додаткові виміри,
згорнуті до надзвичайно маленького розміру, такого маленького,
що ми їх не можемо виявити.
І хоча виміри приховані від нас,
вони могли б мати вплив на те, що ми можемо спостерігати,
тому що форма додаткових вимірів
накладає обмеження на те, яким чином можуть вібрувати струни.
А в теорії струн
вібрації обумовлюють геть усе.
Так що маси частинок, сили взаємодій,
і, що найважливіше, кількість темної енергії
визначались би
формою додаткових вимірів.
Тому якби ми знали форму додаткових вимірів,
ми змогли б обчислити ці властивості,
вирахувати кількість темної енергії.
Проблема в тому,
що ми не знаємо
форму додаткових вимірів.
Ми знаємо тільки
список можливих форм,
що їх припускає математика.
Коли ці ідеї тільки почали досліджувати,
то існувало всього близько п’яти можливих форм,
так що ви можете уявити,
що їх одну за одною проаналізували,
щоб визначити, чи допускають
вони фізичні властивості, що їх ми спостерігаємо.
Але з часом, у міру того,
як дослідники знаходили нові можливі форми, список продовжував рости.
З п’яти їхня кількість збільшилась до сотень, а потім до тисяч –
величезний набір, який все ще можна було проаналізувати,
адже врешті-решт,
аспірантам треба чимось займатись.
Але список і далі зростав
до мільйонів і мільярдів до сьогоднішнього дня.
Список можливих форм
сягнув 10 в ступені 500.
Що ж тепер робити?
Деякі дослідники розчарувались,
зробивши висновок, що з такою кількістю можливих форм додаткових вимірів,
кожна з яких призводить до різних фізичних властивостей,
теорія струн ніколи не зможе давати
точних передбачень, які можна перевірити.
Але знайшлись і такі, які змогли побачити проблему під іншим кутом
і запропонували нам ідею Мультивсесвіту.
Ось у чому суть ідеї.
Припустимо, що кожна з цих можливих форм має такі ж права на існування, як і будь-яка інша.
Кожна з них реальна, як і будь-яка інша,
в тому сенсі,
що існує багато всесвітів,
кожний з різними формами додаткових вимірів.
Така радикальна теорія
має визначальний вплив на нашу загадку:
кількість темної енергії, визначеної лауреатами Нобелівської премії.
Адже виходить, що
якщо існують інші всесвіти,
і якщо серед тих всесвітів,
кожен має, скажімо, свою особливу форму додаткових вимірів,
то такі всесвіти матимуть різні фізичні властивості,
і до того ж,
кількість темної матерії у кожному всесвіті
також буде різна.
А це означає, що таємниця
пояснення відомої нам кількості темної енергії
набула б зовсім іншого значення.
У цьому контексті
закони фізики не зможуть пояснити одне якесь значення для темної енергії,
тому що існує не одне якесь значення,
а багато значень.
А це означає,
що ми неправильно ставили запитання.
Тобто правильно поставлене запитання мало б звучати так:
чому ми, люди, опинились у всесвіті
з конкретною виміряною нами кількістю темної енергії,
а не серед інших можливих
варіантів?
А це вже запитання, з яким ми можемо просуватись вперед.
Тому що у всесвітах
з набагато більшою кількістю темної енергії, ніж у нашому,
як тільки матерія починає згущуватись у галактики,
відштовхуючий вплив темної енергії настільки сильний,
що розкидає згустки геть,
і галактики не утворюються.
А у всесвітах із значно меншою кількістю темної енергії
згустки колапсують настільки швидко,
що, знову ж таки, галактики не утворюються.
А без галактик немає ні зірок, ні планет,
ні шансів
на існування нашої форми життя
в тих других всесвітах
Ось чому ми опинились у всесвіті
з конкретним значенням виміряної нами кількості темної енергії –
просто тому, що наш всесвіт створює умови,
гостинні до нашої форми життя.
Ось і усе.
Таємниця розгадана,
Мультивсесвіт знайдений.
Мабуть, комусь це пояснення здається незадовільним.
Ми звикли до того, що фізика
дає нам вичерпні пояснення явищ, що їх ми спостерігаємо.
Але річ у тому,
що, якщо властивість, яку ви спостерігаєте,
може приймати та приймає
широкий діапазон різних значень
у ширшій панорамі реальності,
то намагання обґрунтувати якесь одне
конкретне значення
є просто помилковим.
Прикладом цього в минулому
можуть слугувати дослідження великого астронома Іоганна Кеплера,
який був одержимий ідеєю зрозуміти
інше число –
чому Земля знаходиться на відстані 150 мільйонів кілометрів від Сонця.
І він працював десятиліттями, намагаючись пояснити це число,
але не досяг успіху, і зараз ми розуміємо, чому.
Кеплер ставив
не те запитання.
Тепер ми знаємо, що існує багато планет
на різних відстанях від своїх світил.
Так що сподівання на те, що закони фізики
пояснять одне-єдине число, 150 мільйонів кілометрів,
просто безпідставні.
Натомість, правильне запитання повинно звучати так:
чому ми, люди, опинились на планеті
на цій конкретній відстані,
а не на якійсь іншій відстані серед багатьох можливих?
І знову-таки, це питання, на яке ми можемо відповісти.
Ті планети, які знаходяться набагато ближче до такої зірки, як Сонце,
були б такі гарячі,
що наша форма життя не змогла б існувати.
А ті планети, які знаходяться набагато далі від зірки,
були б такі холодні,
що, знову ж таки, наша форма життя не змогла б закріпитись.
Тому ми опинились
на цій конкретній відстані
просто тому, що на ній існують умови,
життєво важливі для нашої форми життя.
Коли мова йде про планети та їхні відстані від зірок,
то це і є правильним напрямком думок.
Річ у тому,
що в роздумах про всесвіти та кількість темної енергії, якою вони наповнені,
подібний напрямок думок також може бути правильним.
Одна ключова відмінність, звичайно,
в тому, що ми знаємо про існування багатьох планет у космосі,
але досі я тільки припускав
можливість існування інших всесвітів.
Щоб скласти все до купи,
нам потрібен механізм,
який дійсно зможе створювати інші всесвіти.
А це приводить мене до заключної, третьої частини.
Тому що такий механізм був знайдений
космологами, які працювали над вивченням Великого вибуху.
Як ви знаєте, коли ми говоримо про Великий вибух,
ми зазвичай уявляємо
щось на кшталт космічного вибуху,
який створив наш всесвіт
і дав початок дуже швидкому розширенню простору.
Але тут є маленький секрет.
Теорія Великого вибуху залишає за рамками дещо справді важливе –
сам вибух.
Ця теорія розкриває нам, як еволюціонував всесвіт після Великого вибуху,
але не надає ніяких пояснень
того, що могло спричинити сам Великий вибух.
І ця прогалина була нарешті заповнена
новою версією теорії Великого вибуху.
Вона називається інфляційною космологією,
і передбачає певний вид "палива",
яке могло природнім шляхом привести
до розширення простору.
Це паливо використовує так зване квантове поле,
але для нас важлива тільки одна деталь:
це паливо визнане настільки потужним,
що практично не може бути
вичерпаним повністю,
а в рамках інфляційної теорії це означає,
що Великий вибух, який створив наш всесвіт,
може бути не разовою подією.
Натомість це паливо могло викликати не тільки наш Великий вибух,
але може також призводити до інших незчисленних Великих вибухів,
кожний з яких створює свій окремий всесвіт,
і наш всесвіт стає тільки однією бульбашкою
серед грандіозної космічної піни всесвітів.
І тепер, коли ми поєднаємо цей підхід з теорією струн,
ось до чого ми приходимо.
Кожен із цих всесвітів має додаткові виміри.
Додаткові виміри приймають надзвичайно широкий діапазон різних форм.
Різні форми призводять до різних фізичних властивостей.
І ми опинились в одному всесвіті, а не в іншому,
тільки тому, що саме в нашому всесвіті
фізичні властивості, як-от кількість темної енергії,
дають змогу закріпитись нашій формі життя.
Ось така чарівна, але вкрай суперечлива картина
широкої панорами космосу,
над якою нас примушують задуматись
останні дослідження та теорії.
Перед нами, звичайно, залишається ще одне велике запитання:
чи зможемо ми колись підтвердити
існування інших всесвітів?
Що ж, дозвольте мені пояснити
можливість того, як це могло б колись статись.
Інфляційна теорія
на сьогодні має переконливе емпіричне обґрунтування.
У зв’язку з передбаченням теорії
про те, що Великий вибух був настільки інтенсивним,
що простір розширювався надзвичайно швидко,
мікроскопічні квантові коливання з мікросвіту
розтягнулись до макроскопічних розмірів,
залишаючи чітко видимі відбитки,
візерунки з трішки тепліших і трішки холодніших точок
в космосі,
що їх змогли побачити сучасні потужні телескопи.
Таким чином, якщо існують інші всесвіти,
то, згідно з передбаченнями інфляційної теорії, час від часу
вони можуть зіштовхуватись.
І якщо наш всесвіт зіткнеться з іншим,
таке зіткнення
залишить додатковий ледь помітний візерунок
температурних коливань у космосі,
який ми колись
змогли б виявити.
Наскільки екзотично б не виглядала ця картина,
одного дня вона може отримати підтвердження
від спостережень,
встановлюючи існування інших всесвітів.
Я підсумую сказане
розповіддю про парадоксальні наслідки
цих ідей
у дуже-дуже далекому майбутньому.
Як ви бачите, ми дізнались
про те, що наш всесвіт не статичний,
що простір розширюється,
що це розширення прискорюється,
і що можуть існувати інші всесвіти -
про все це ми змогли дізнатись, прискіпливо вивчаючи
слабкі промінці зоряного світла,
які приходять до нас з далеких галактик.
Але тому що розширення прискорюється,
у дуже далекому майбутньому
ці галактики мчатимуть геть від нас так далеко і так швидко,
що ми не зможемо їх побачити -
нам перешкоджатимуть не технологічні обмеження,
а самі закони фізики.
Світло, яке випромінюють ці галактики,
навіть подорожуючи з найбільшою з можливих швидкостей, швидкістю світла,
не зможе здолати
колосальну відстань до нас, яка буде постійно збільшуватись.
Тому астрономи далекого майбутнього,
вдивляючись у далекий космос,
не побачать нічого, крім нескінченного простору
статичної, чорнильно-чорної нерухомості.
І вони дійдуть висновку,
що всесвіт є статичним, незмінним
та населеним в єдиній центральній оазі матерії,
мешканцями якої вони і є –
картина космосу,
що, як нам достеменно відомо, є абсолютно неправильною.
Можливо, астрономи майбутнього матимуть рукописи,
які надійдуть до них із таких далеких епох,
як наша,
і в тих рукописах будуть свідчення про космос, що розширюється,
наповнений безліччю галактик.
Та чи повірять ті майбутні астрономи
таким древнім знанням?
Чи вони віритимуть
в абсолютно чорний, статичний та пустий всесвіт,
яким вони його побачили завдяки власним високотехнологічним спостереженням?
Я схиляюсь до останнього.
А це значить, що ми живемо
в дійсно визначну епоху,
в якій певні глибинні істини космосу
знаходяться все ще в межах досяжності
людського дослідницького духу.
Схоже на те, що так буде не завжди.
Тому що сучасні астрономи,
вдивляючись у небо через потужні телескопи,
уловлюють дещицю фотонів, що несуть в собі мізерну інформацію,
щось на зразок космічної телеграми,
яка долає свій шлях мільярди років.
Але ми розуміємо послання, що лунає через віки.
Іноді природа приховує свої секрети
за допомогою мертвої хватки
фізичних законів.
Іноді справжня природа реальності тільки манить
нас з-за горизонту.
Дуже вам дякую.
(Оплески)
Кріс Андерсон: Браяне, дякую вам!
Розмах ідей, про які ви щойно розповіли,
запаморочливий, захоплюючий, неймовірний.
Як ви думаєте
де знаходиться космологія тепер,
з точки зору її історичного розвитку?
Чи не знаходимось ми в центрі чогось історично незвичайного, як на вашу думку?
БҐ: Важко сказати.
Коли ми розуміємо, що астрономи далекого майбутнього
можуть не мати достатньо інформації, щоб зрозуміти справжній стан речей,
виникає цілком закономірне запитання: може, і ми вже в такому ж становищі,
і певні фундаментальні, критичні властивості всесвіту
вже вислизнули за межі наших можливостей їх зрозуміти,
тому що саме так і розвивається космологія.
З такої точки зору,
можливо, ми завжди будемо ставити запитання
і ніколи не зможемо надати вичерпних відповідей на них.
З іншого боку, ми розуміємо,
який вік всесвіту.
Ми розуміємо,
як інтерпретувати дані мікрохвильового реліктового випромінювання,
яке виплеснулося 13,72 мільярдів років тому, -
і ми, до того ж, можемо вирахувати, яким воно буде,
і розрахунки відповідають спостереженням!
Очманіти! Це просто неймовірно.
Так що, з одного боку, неймовірно, куди ми змогли дійти,
але хтозна, які перешкоди зустрінуть нас у майбутньому.
КА: Ви будете тут ще кілька днів.
Можливо, ми ще поговоримо на теми, які Ви порушили.
Дякую Вам. Дякую Вам, Браяне. (БҐ: Будь ласка)
(Оплески)
Vài tháng trước
giải Nobel Vật Lý
đã được trao cho hai nhóm nhà thiên văn học
vì một khám phá được xem là
một trong những quan sát thiên văn
quan trọng nhất trong lịch sử.
Và hôm nay, sau khi tóm tắt lại những gì họ phát hiện ra,
tôi sẽ nói về một cách giải thích đầy tranh cãi
cho khám phá này,
được gọi là khả năng
mà ngoài trái đất,
dải Ngân Hà và các thiên hà xa xôi khác,
chúng ta có thể phát hiện rằng
vũ trụ của chúng ta không phải là duy nhất,
mà chỉ là
một phần của một hệ thống vũ trụ rộng lớn
được gọi là đa vũ trụ.
Ý tưởng về đa vũ trụ khá kì lạ.
Ý tôi là, đa số chúng ta đều tin rằng
"vũ trụ" là tất cả.
Và tôi cố ý nói đa số chúng ta vì
con gái bốn tuổi của tôi đã nghe tôi nói về đa vũ trụ từ khi chào đời.
Và năm ngoái, khi tôi nắm tay bé
và nói "Sophia,
bố yêu con hơn tất cả mọi thứ trong vũ trụ"
Và bé quay lại nói: "Bố à,
vũ trụ hay đa vũ trụ?'
(tiếng cười)
Nhưng nếu không được nuôi lớn theo cách kì lạ như vậy
thì thật khó tưởng tượng đến
một nơi tách biệt với vũ trụ của chúng ta,
với những đặc tính cơ bản khác,
và cũng được gọi là "vũ trụ".
Và dù cho
ý tưởng này mang tính phỏng đoán cao,
mục đích của tôi vẫn là thuyết phục các bạn
rằng có nguyên nhân để ta nghiêm túc suy nghĩ về nó,
vì có lẽ nó là đúng.
Câu chuyện về đa vũ trụ có 3 phần.
Trong phần 1,
tôi sẽ mô tả những kết quả của khám phá đã đoạt giải Nobel,
và nhấn mạnh một bí ẩn lớn
mà những kết quả đó tiết lộ.
Trong phần 2,
tôi sẽ đưa ra giải pháp cho bí ẩn đó.
Nó dựa trên thuyết Dây,
và đây là lúc ý tưởng về đa vũ trụ
bắt đầu xuất hiện trong câu chuyện.
Cuối cùng, trong phần 3,
tôi sẽ mô tả một thuyết về vũ trụ,
gọi là thuyết căng phồng,
và tại đây những mảnh của câu chuyện sẽ trở nên liền lạc.
Được rồi. Phần 1 bắt đầu vào năm 1929
khi nhà thiên văn học vĩ đại Edwin Hubble
nhận ra rằng những thiên hà ở xa
đang chạy ra xa khỏi chúng ta,
nghĩa là không gian đang nới rộng ra,
đang nở ra.
Đây là một bước ngoặt lớn vì
Lúc bấy giờ, một suy nghĩ thịnh hành là
vũ trụ là bất biến.
Nhưng ngay cả khi đó,
có một điều mọi người đều chắc chắn:
tốc độ nở rộng của vũ trụ đang giảm dần.
Điều này cũng giống như lực hút của Trái Đất
làm quả táo được ném thẳng lên chuyển động chậm lại,
lực hút của
mỗi thiên hà lên thiên hà khác
lẽ ra phải làm chậm
sự nở rộng của không gian.
Bây giờ ta sẽ tua nhanh đến những năm 1990
khi hai nhóm nhà thiên văn học
tôi đã nói đến
lấy cảm hứng từ suy nghĩ này
để đo tốc độ
chậm dần của sự giãn nở.
Và họ đã đo đạc
bằng cách quan sát tỉ mỉ
rất nhiều những thiên hà ở xa,
từ đó họ lập bảng số liệu
cho thấy tốc độ của sự giãn nở thay đổi như thế nào.
Đây là điều bất ngờ:
Họ thấy rằng sự giãn nở không hề chậm lại.
Thay vào đó họ thấy rằng nó đang giãn nở
ngày một nhanh hơn.
Cũng như khi ta tung một trái táo lên cao
và nó bay lên ngày càng nhanh vậy.
Vậy nếu bạn thấy một quả táo như vậy
bạn sẽ muốn biết tại sao.
Cái gì đang đẩy nó lên?
Cũng giống như vậy, kết quả đo đạc
rất xứng đáng được nhận giải Nobel,
nhưng nó lại đưa ra một câu hỏi tương tự.
Lực nào đã đẩy những thiên hà
ra xa nhau
với tốc độ luôn tăng dần?
Và câu trả lời hứa hẹn nhất
đến từ một ý tưởng cũ của Einstein.
Ta thấy rằng, chúng ta đều quen nghĩ rằng
trọng lục là lực
kéo mọi vật lại với nhau.
Nhưng trong giả thuyết về trọng lực của Einstein,
thuyết tương đối của ông
trọng lực cũng có thể đẩy các vật ra xa nhau.
Như thế nào? Theo tính toán của Einstein,
nếu trong không gian,
năng lượng phân bố đều,
như một làn sương mỏng, đều,
thì trọng lực làn sương đó tạo ra
sẽ là lực đẩy,
trọng lực đẩy,
đó cũng là cái chúng ta cần để giải thích những quan sát trên.
Vì trọng lực đẩy
của năng lượng vô hình trong không gian --
được gọi là năng lượng đen,
nhưng ở đây tôi vẽ nó trắng như khói để các bạn thấy được --
trọng lực đẩy của nó
sẽ đẩy các thiên hà ra xa nhau,
làm cho sự giãn nở nhanh hơn,
chứ không chậm lại.
Và cách giải thích này đưa đến
một bước tiến triển lớn.
Nhưng tôi đã nói về một bí ẩn
trong phần 1 này.
Và bí ẩn đây.
Khi các nhà thiên văn học tính xem
bao nhiêu năng lượng đen
trong không gian
đang làm cho vũ trụ tăng tốc độ,
hãy xem những gì họ tìm ra.
Con số này nhỏ.
Khi so với những đơn vị liên quan,
con số này là rất nhỏ.
Và bí ẩn là làm sao giải thích con số đặc biệt này.
Ta muốn con số này
xuất hiện từ một định luật vật lí,
nhưng đến nay chưa ai làm được điều đó.
Bây giờ bạn có thể nghĩ,
tôi có nên quan tâm chăng?
Có lẽ giải thích thêm về điều này
chỉ là một vấn đề kĩ thuật,
một chi tiết kĩ thuật thú vị với các chuyên gia
nhưng không liên quan gì đến ai khác.
Ừ, nó đúng là một chi tiết kĩ thuật,
nhưng một vài chi tiết có liên quan.
Vài chi tiết mở ra cánh cửa
đi vào thực tế chưa hề được khám phá,
và con số đặc biệt này có thể,
(đây là con đường duy nhất hiện nay để giải thích),
khơi lên khả năng về những vũ trụ khác --
một ý tưởng xuất hiện từ thuyết Dây,
điều này đưa tôi đến phần 2.
Vậy, giữ lại những suy nghĩ
về năng lượng đen,
vì bây giờ tôi sẽ nói đến
3 điều cơ bản của thuyết Dây.
Đầu tiên, thuyết Dây là gì?
Nó là một cách tiếp cận ước mơ của Einstein
về một thuyết vật lý,
một khuôn mẫu duy nhất
có thể mô tả
tất cả các lực trong vũ trụ.
Ý tưởng trung tâm của thuyết Dây
khá là đơn giản.
Nó nói rằng nếu ta xem xét
một vật chất bất kì,
đầu tiên ta sẽ tìm thấy các phân tử,
và rồi ta tìm thấy nguyên tử và những hạt nhỏ hơn.
Nhưng thuyết này cho rằng nếu ta có thể thăm dò ở mức độ
nhỏ hơn rất nhiều so với ngày nay,
ta sẽ tìm thấy một thứ khác trong những hạt này --
một sợi tơ năng lượng nhỏ đang dao động,
một sợi dây tí hon đang dao động.
Và cũng giống như dây đàn violin,
chúng có thể dao động theo nhiều kiểu khác nhau,
tạo nên những nốt nhạc khác nhau.
Những sợi cơ bản này,
chúng dao động theo những kiểu khác nhau,
tạo nên những loại hạt khác nhau --
vì vậy electron, quark, nơtrino, photon,
và tất cả những hạt khác
có thể được đặt vào một khuôn mẫu duy nhất,
vì chúng đều được tạo thành từ những sợi dây dao động.
Đây là 1 bức tranh hấp dẫn,
một bản giao hưởng vũ trụ,
nơi mà tất cả sự phong phú
ta thấy trong thế giới xung quanh
xuất hiện từ âm nhạc
mà những sợi dây tí hon có thể tạo nên.
Nhưng có một cái giá
cho sự hợp nhất này,
vì nhiều năm nghiên cứu
đã cho thấy rằng thuyết Dây không đúng về mặt toán học.
Nó có nhiều mâu thuẫn,
trừ khi ta chấp nhận
một thứ hoàn toàn xa lạ --
những chiều khác của không gian.
Chúng ta đều biết về không gian ba chiều.
Và ta nghĩ đến
chiều cao, chiều rộng và chiều sâu.
Nhưng thuyết Dây cho rằng, trên một tỉ lệ vô cùng nhỏ,
còn có những chiều khác
với kích thước siêu nhỏ
đến nỗi ta không phát hiện được.
Nhưng ngay cả khi đó,
chúng vẫn ảnh hưởng đến những thứ ta có thể thấy,
vì hình dạng của những chiều đó
hạn chế cách dao động của những sợi dây.
Và trong thuyết dây này,
sự dao động quyết định tất cả.
Vậy khối lượng của hạt, độ lớn của lực,
và quan trọng nhất, lượng năng lượng đen
sẽ được quyết định
bởi hình dạng của các chiều không gian trên.
Vậy nếu ta biết được hình dạng của những chiều này,
ta sẽ có thể tính được những đặc tính trên,
và tính được lượng không gian đen.
Thử thách ở đây
là chúng ta không biết
hình dạng của những chiều không gian này.
Tất cả những gì ta có
là danh sách những hình dạng
mà toán học cho phép.
Khi những ý tưởng trên ra đời,
chỉ có 5 hình dạng khác nhau được đưa ra,
nên bạn có thể nghĩ đến
phân tích từng dạng một,
để xem nếu có hình dạng nào
tạo nên những tính chất vật lý ta quan sát được.
Nhưng danh sách dài dần theo thời gian
khi các nhà nghiên cứu tìm ra các dạng có thể khác.
Từ 5, con số đã tăng lên đến hàng trăm rồi hàng ngàn --
con số lớn, nhưng vẫn có thể phân tích được,
vì dù gì thì
học sinh cao học vẫn cần có việc để làm.
Nhưng rồi danh sách tiếp tục dài ra
đến hàng triệu rồi hàng tỉ như ngày nay.
Danh sách các hình dạng
đã tăng khoảng đến khoảng 10 mũ 500.
Vậy ta phải làm gì?
Một số nhà nghiên cứu mất niềm tin,
kết luận rằng có quá nhiều hình dạng có thể của các chiều không gian,
mỗi hình dạng đưa đến những tính chất vật lý khác nhau,
thuyết dây sẽ không bao giờ
có những dự đoán chính xác, thực nghiệm được.
Nhưng những người khác lật ngược vấn đề,
đưa ra khả năng tồn tại đa vũ trụ.
Ý tưởng là đây.
Có lẽ tất cả các hình dạng đều bình đẳng.
Tất cả đều tồn tại
trong quan niệm rằng
có nhiều vũ trụ,
mỗi vũ trụ có một hình dạng khác nhau.
Và đề nghị này
có ảnh hưởng lớn đến bí ẩn của chúng ta:
lượng năng lượng đen tìm ra từ những kết quả đạt giải Nobel.
Vì ta thấy rằng,
nếu tồn tại những vũ trụ khác,
và nếu mỗi vũ trụ
có một hình dạng riêng cho những chiều không gian khác,
thì tính chất vật lí của mỗi vũ trụ sẽ khác nhau,
và đặc biệt,
lượng năng lượng đen trong mỗi vũ trụ
sẽ khác nhau.
Điều này có nghĩa là bí ẩn
về lượng năng lượng đen đo đạc được
sẽ được giải thích theo cách hoàn toàn khác.
Trong hoàn cảnh này,
định luật vật lý không thể giải thích một con số năng lượng đen
vì không chỉ có 1 con số,
mà có rất nhiều con số tồn tại.
Nghĩa là
chúng ta đã đặt ra một câu hỏi sai.
Câu hỏi đúng được đặt ra là,
vì sao con người chúng ta lại ở trong 1 vũ trụ
có lượng năng lượng đen ta đã đo đạc được.
mà không phải là bất kì
một vũ trụ nào khác?
Và chúng ta có thể trả lời câu hỏi này ngay.
Vì trong những vũ trụ
có nhiều năng lượng đen hơn vũ trụ của chúng ta,
mỗi khi vật chất muốn kết hợp lại thành thiên hà,
thì lực đẩy của năng lượng đen mạnh đến nỗi
nó thổi bay mọi thứ
và thiên hà không được hình thành.
Và trong những vũ trụ có ít năng lượng đen hơn,
chúng tự sụp đổ quá nhanh
và một lần nữa, thiên hà không hình thành.
Và không có thiên hà thì không có những ngôi sao, không có những hành tinh
và không có khả năng
hình thành sự sống như chúng ta
trong những vũ trụ khác.
Vậy ta thấy ta đang ở trong một vũ trụ
có lượng năng lượng đen đặc biệt mà ta đo được
đơn giản là vì vũ trụ của chúng ta có điều kiện
đủ để hình thành sự sống.
Và thế đấy.
Bí ẩn đã được giải mã,
đa vũ trụ được tìm ra.
Vài người thấy lời giải thích này không thoả đáng.
Chúng ta đã quen với loại vật lý
cho chúng ta những lời giải thích chắc chắn cho những gì ta quan sát được.
Nhưng vấn đề là,
nếu những gì ta quan sát
ảnh hưởng đến
nhiều giá trị khác nhau
trong vùng đất rộng lớn hơn của thực tế,
thì suy nghĩ rằng có 1 lời giải thích
cho 1 giá trị duy nhất
đơn giản là sai lầm.
Một ví dụ
đến từ nhà thiên văn học vĩ đại Johannes Kepler,
bị ám ảnh bới mong muốn hiểu được
một con số khác --
vì sao mặt trời cách trái đất 93 triệu dặm,
đã làm việc suốt mấy thập kỉ để giải thích con số này,
nhưng chưa bao giờ thành công, và chúng ta biết vì sao.
Kepler đã đặt ra
một câu hỏi sai.
Chúng ta biết rằng có nhiều hành tinh
cách ngôi sao chúng quay quanh những khoảng cách khác nhau.
Vậy nên mong rằng định luật vật lý
có thể giải thích 1 con số này, 93 triệu dặm,
đơn giản là sai lầm.
Thay vào đó, câu hỏi đúng đắn là
vì sao con người chúng ta tồn tại trên hành tinh
cách mặt trời khoảng cách này,
chứ không phải ở một khoảng cách nào khác?
Và 1 lần nữa, ta có thể trả lời câu hỏi này.
Những hành tinh gần mặt trời hơn
quá nóng đến nỗi
sự sống như chúng ta không thể tồn tại.
Và những hành tinh xa mặt trời hơn
quá lạnh đến nỗi
sự sống không thể tồn tại.
Vậy chúng ta thấy mình
sống trên 1 hành tinh với khoảng cách như vậy
đơn giản vì nó tạo điều kiện
quan trọng để hình thành sự sống.
Và khi nói về các hành tinh và khoảng cách giữa chúng
thì đây rõ ràng là lí do đúng đắn.
Vấn đề là,
khi nói đến vũ trụ và năng lượng đen chứa trong vũ trụ,
thì đây cũng có thể là lí do đúng đắn.
Điểm khác biệt mấu chốt, dĩ nhiên là
chúng ta biết có những hành tinh khác ngoài kia,
nhưng đến nay tôi vẫn chỉ mới phỏng đoán
về khả năng tồn tại những hành tinh khác.
Vậy, để ghép tất cả lại với nhau,
ta cần một cơ chế
để tạo ra những vũ trụ khác.
Và điều này đưa tôi đến phần cuối cùng, phần 3.
Vì một cơ chế như vậy đã được tìm ra
bởi những nhà vũ trụ học cố tìm hiểu vụ nổ Big Bang.
Các bạn thấy đấy, khi nói đến BIg Bang,
chúng ta thường nghĩ đến hình ảnh
một vụ nổ vũ trụ
đã tạo nên vũ trụ của chúng ta
và làm cho không gian giãn nở.
Nhưng có một bí mật nho nhỏ.
Thuyết Big Bang bỏ sót một điều quan trọng,
nguyên nhân vụ nổ.
Nó cho ta biết vũ trụ phát triển thế nào sau vụ nổ,
nhưng không cho ta cái nhìn
về nguyên nhân dẫn đến vụ nổ Big Bang.
Và khoảng trống này cuối cùng đã được lấp đầy
bới một phiên bản nâng cao của thuyết Big Bang.
Nó được gọi là vũ trụ căng phồng,
nó xác định một loại nhiên liệu riêng biệt
có thể tạo ra
chuyển động nhanh ra ngoài của không gian.
Nhiên liệu đó dựa trên một thứ gọi là trường lượng tử.
Nhưng điều duy nhất liên quan đến chúng ta
là nhiên liệu này có hiệu quả cao
đến nỗi gần như không thể
sử dụng nó hết được.
Nghĩa là trong thuyết căng phồng,
vụ nổ Big Bang tạo nên vũ trụ chúng ta
không phải chỉ xảy ra một lần.
Mà nguồn nhiên liệu đã tạo ra Big Bang
còn tạo ra vô số những vụ nổ Big Bang khác,
mỗi vụ nổ tạo ra 1 vũ trụ riêng,
và vũ trụ của chúng ta chỉ còn là 1 bong bóng
trong 1 bồn tắm lớn đầy những bong bóng vũ trụ.
Và bây giờ, khi ta kết hợp điều này với thuyết Dây,
đây là bức tranh chúng ta có được.
Mỗi vũ trụ có những chiều không gian khác.
Và những chiều không gian khác có hình dạng rất phong phú.
Những hình dạng khác nhau dẫn đến những tính chất vật lí khác nhau.
Và ta thấy ta đang ở vũ trụ này chứ không phải vũ trụ khác
đơn giản vì chỉ vũ trụ của chúng ta
mới có những tính chất vật lý, như là lượng năng lượng đen,
phù hợp để hình thành sự sống như chúng ta.
Đây là một bức tranh hấp dẫn nhưng gây nhiều tranh cãi
về một khoảng không rộng lớn hơn,
mà quan sát và giả thuyết tiên tiến
đã khiến ta phải nghiêm túc cân nhắc về nó.
Một câu hỏi lớn còn lại dĩ nhiên là
chúng ta có bao giờ xác nhận được
sự tồn tại của các vũ trụ khác không?
Nào, để tôi mô tả
1 cách mà điều này có thể xảy ra.
Thuyết căng phồng
đã có sự hỗ trợ vững chắc về mặt quan sát.
Bởi vì thuyết dự đoán
rằng Big Bang đã có cường độ cao
đến nỗi khi không gian nhanh chóng nở ra,
lượng tử dao động trong thế giới vi mô
đã vươn ra đến thế giới vĩ mô,
tạo ra một dấu vân tay riêng biệt,
một hình mẫu những điểm nóng hơn và lạnh hơn
trong không gian,
mà những kính viễn vọng mạnh nay đã có thể quan sát.
Xa hơn nữa, nếu tồn tại những vũ trụ khác,
thuyết này dự đoán rằng các vũ trụ
sẽ thường xuyên va vào nhau.
Và nếu vũ trụ của chúng ta bị 1 vũ trụ khác va phải,
cú va chạm đó
có thể tạo ra sự khác nhau rất khó nhận biết
của nhiệt độ trong không gian
mà 1 ngày nào đó
ta sẽ phát hiện ra.
Và bức tranh kì lạ như vậy,
nhưng 1 ngày nó sẽ có căn cứ
dựa trên sự quan sát,
củng cố sự tồn tại của những vũ trụ khác.
Tôi sẽ kết luận
với 1 dự đoán nổi bật
của những ý tưởng trên
về tương lai rất xa.
Các bạn thấy đấy, ta đã biết rằng
vũ trụ của chúng ta không bất biến,
rằng không gian đang giãn nở,
rằng sự giãn nở đang tăng tốc độ,
và rằng có thể tồn tại những vũ trụ khác,
tất cả đều bằng cách cẩn thận xem xét
những ánh sáng mờ nhạt từ các ngôi sao,
đến với chúng ta từ những thiên hà rất xa.
Nhưng vì sự giãn nở đang tăng tốc,
trong tương lai rất xa,
những thiên hà đó sẽ chạy ra xa khỏi chúng ta
nhanh đến nỗi ta không thể thấy chúng --
không phải vì kĩ thuật bị giới hạn,
mà vì định luật vật lý.
Ánh sáng những thiên hà đó toả ra,
dù truyền nhanh hơn vận tốc ánh sáng đi nữa,
vẫn không thể vượt qua
khoảng cách ngày càng mở rộng giữa 2 thiên hà.
Vậy những nhà thiên văn học trong tương lai xa
nhìn vào khoảng không sâu thẳm
sẽ chỉ thấy sự tĩnh lặng
đen ngòm, bất biến.
Và họ sẽ kết luận rằng
vũ trụ là ổn định, bất biến
và có những vùng vật chất riêng biệt
trú ngụ --
1 bức tranh vũ trụ
mà ta biết chắc chắn là sai.
Các nhà thiên văn học tương lai có thể có những ghi chép
từ những thời trước đó,
như ghi chép của chúng ta,
chứng thực 1 không gian đang giãn nở
đầy những thiên hà.
Nhưng những nhà thiên văn tương lai ấy
có tin vào kiến thức từ thời xưa này không?
Hay họ sẽ tin vào
vũ trụ mênh mông trống rỗng bất biến
mà quan sát dựa vào kĩ thuật tối tân của họ cho thấy?
Tôi nghĩ trường hợp thứ 2 sẽ xảy ra.
Điều này có nghĩa là chúng ta đang sống
trong 1 thời đại có đặc quyền,
khi mà những sự thật sâu kín về vũ trụ
vẫn còn trong tầm tay
của tinh thần khám phá của con người.
Nhưng có vẻ như nó sẽ không như vậy mãi.
Vì các nhà thiên văn học ngày nay,
bằng những kính thiên văn mạnh,
đã bắt được rất nhiều photon chứa đầy thông tin --
một loại điện tín vũ trụ
đã đi qua hàng tỉ năm.
Và thông điệp qua các thời kì đã rõ.
Thỉnh thoảng tạo hoá canh gác những bí mật của nó
với gọng kềm không thể phá vỡ
của định luật vật lý.
Thỉnh thoảng bản chất của sự thật vẫy gọi
chỉ từ bên kia chân trời.
Cảm ơn các bạn rất nhiều.
(tiếng vỗ tay)
Chris Anderson: Cảm ơn Brian.
Một loạt những ý tưởng anh vừa nói đến
thật gây choáng váng, phấn khởi, và không thể tưởng tượng được.
Anh nghĩ khoa học vũ trụ
bây giờ đang ở đâu
trong lịch sử?
Theo anh chúng ta có đang ở giữa một giai đoạn bất thường trong lịch sử?
Brian: Nào, khó mà nói cho chính xác.
Khi ta biết rằng những nhà thiên văn học trong tương lai xa
có lẽ sẽ không có đủ thông tin để khám phá mọi việc,
câu hỏi tự nhiên được đặt ra là, liệu chúng ta có đang như vậy,
nghĩa là một số tính chất quan trọng của vũ trụ
đã nằm ngoài khả năng hiểu biết của chúng ta
vì cách mà vũ trụ phát triển?
Vậy từ góc nhìn đó,
có lẽ chúng ta sẽ luôn đặt ra những câu hỏi
và không bao giờ giải đáp thấu đáo được.
Mặt khác, giờ đây chúng ta biết được
vũ trụ già đến mức nào.
Chúng ta biết làm thế nào
để hiểu được thông tin đến từ sóng bức xạ nền
có từ 13.72 tỉ năm về trước --
và chúng ta có thể tính toán để xem nó sẽ như thế nào
và nó phù hợp.
Wow, thật là kì diệu.
Nên một mặt, thật khó tưởng tượng chúng ta đã đi xa đến thế nào,
nhưng ai biết được chúng ta sẽ gặp phải những trở ngại gì trong tương lai.
Chris: Anh sẽ còn ở đây thêm vài ngày.
Có lẽ những cuộc nói chuyện như thế này sẽ tiếp diễn.
Cảm ơn anh rất nhiều, Brian. (Brian: Rất vinh dự)
(vỗ tay)
几个月以前，
诺贝尔物理学奖
颁发给两个天文学家团队，
他们的发现被誉为
史上最重要的
天文观测之一。
今天呢，在简要描述他们的发现之后，
我会告诉你一个颇有争议的理论框架
用于解释他们的发现，
这种框架大大超越了
我们所认知的地球，
银河系和其他遥远星系，
我们可能会发现我们的宇宙
不是唯一的宇宙，
相反只是
一个庞大复合宇宙的一部分，
我们称之为多元宇宙。
多元宇宙是个很怪的想法。
我是说，大部分人从出生就被教育相信
“宇宙”这个词包含一切。
我是说我们中的绝大多数（都被从小教导有关“一元宇宙”的概念）
就像我四岁大的女儿从一出生就在听我讲这些想法（多元宇宙）一样。
去年，我抱着她，
对她说，“索非亚，
我爱你胜过宇宙的一切。”
她转过来对我说，“爸爸，
是宇宙还是多元宇宙？”
（笑）
但是除了这样一个不同寻常的教育的例子，
我们总是很难让人们（从小接受了一元宇宙观点的人）去想象
哪些其他与我们的宇宙所分离的国度（宇宙），
而其中的大部分又拥有完全不同于我们所处宇宙的特征，
而这些宇宙可以被称作他们自己的宇宙。
尽管
这个想法是个推理，
我想让你相信
我们有理由把它当回事，
因为它有可能是正确的。
我会分三部分来讲多元宇宙的故事。
第一部分，
我会描述这些获诺贝尔奖的结果，
并且强调这些成绩
揭示的一个意义深远的奥秘。
第二部分，
我会解开这个奥秘。
它基于一种叫“弦理论”的方法，
通过它我们把多元宇宙
引入了这个故事。
最后第三部分，
我将讲述一个宇宙理论
叫暴涨，
通过这个你就能把整个故事完整起来。
好吧，故事的第一部分回到1929年，
当伟大的天文学家爱德温•哈勃
意识到，遥远的星系
都匆匆离我们而去
建立属于它自身的空间
这个空间在不断地扩展。
现在我们要讨论的问题开始富有革命性了。
普遍的观点是在最大的尺度下
宇宙是静态的。
但即便如此，
有一件事大家都是确定的，
就是扩张必须放缓。
就像万有引力
减慢了抛向空中的苹果上升的速度，
每个星系
对其他星系的万有引力
必须减缓
空间的扩展。
现在让我们快进到二十世纪90年代，
我开始提到的
那两个天文学家小组
受到这个推理的启发
来测量
这种扩张放缓的速率。
他们辛勤地
观察了
为数众多的遥远星系，
并据此画出了
膨胀率随时间变化的图表。
令人惊讶的是，
他们发现扩张并没有减速。
相反速度在加快，
越来越快。
就像抛一个苹果，
它快速地上升。
如果你看到一个苹果这样的话，
你一定想知道为什么。
是一种什么力量推动它呢？
同样，天文学家的结果
肯定配得诺贝尔奖，
但他们提了一个类似的问题。
是什么力量驱动所有的星系
不断加速地
远离其它的呢？
最有希望的答案
还是来自爱因斯坦的老观点。
你看，我们都习惯于认为，
地心引力这种力量就做一件事，
就是把东西拉在一起。
但在爱因斯坦的引力理论中，
他的广义相对论，
引力也可以把东西推开的。
怎么说呢？根据爱因斯坦的数学，
如果空间是
被无形的能量均匀地充满，
就像一种统一，无形的雾，
这种雾所产生的重力
会是
排斥重力，
这正是我们需要解释的观测。
因为空间中的
这种无形能量的排斥重力--
我们把它叫做暗能量，
但这里我把它用白色烟雾表示是为了便于看到--
它的排斥重力
会导致每个星系互相推斥，
驱使扩张加快
而不是减缓。
这个解释
代表着很大的进步。
我答应过你这是
第一部分的一个谜。
这个就是。
在天文学家计算出
必须注入多少暗能量
到空间
去证明宇宙的加速时，
看看他们发现了什么。
这是个小数目。
用相关的单位来表现，
它非常小。
谜团是去解释这个奇特的数字。
我们希望这一数字
可能摆脱物理定律，
但到目前为止还没有人找到一个方法。
你现在可能想知道，
你应该担忧吗？
也许解释这个数字
只是个技术问题，
一个专家感兴趣的技术细节，
根别人没什么关系。
这的确是一个技术上的细节，
但有些细节至关重大。
一些细节
给未知的现实领域提供窗口，
这个奇特的数字可能只有这个用途，
至今为止作为唯一方法取得了进展，
去解释它调用奇特宇宙的可能性--
这个想法自然地脱离弦理论，
带我进入第二部分：弦理论。
先把暗能量的谜团
放在脑后，
我继续讲
有关弦理论的三个关键的事情。
第一个，是什么呢？
那是实践爱因斯坦的物理统一理论的
梦想的一种途径，
一个总体框架
能够描述
宇宙所有的力量在起作用。
而弦理论的中心思想
非常简单。
它说，如果你非常细致地检查
任何一样物质。
起初你会发现分子，
然后你会发现原子和亚原子粒子。
但这个理论说，如果你能够探测到更小的，
比我们现有技术能做到的更小的，
你会在这些粒子里找到别的东西--
一个小小的能量震动纤维，
一个小小的震动弦。
就像小提琴上的弦一样，
它们通过不同的震动
来产生不同的音符。
这些小小的基本的弦，
当他们以不同的模式震动时，
它们产生不同种类的粒子--
所以，电子，夸克，中微子，光子，
所有的粒子
会合并成一个单一的框架，
它们会通过震动的弦而出现。
那是个令人信服的场面，
一种宇宙交响乐，
我们看到的
从周围世界的音乐
而展现的丰富，
这些小小的弦也能演奏出。
但这种优雅的统一
是有代价的，
因为多年的研究
表明弦理论的数学也不是行得通的。
它内部不一致，
除非我们考虑
完全陌生的事--
即额外纬度空间。
我们都知道通常的三维空间。
你可以用
高度，宽度和深度来考虑。
但弦理论认为，在极其小的尺度下，
在这么小的尺寸下
还有附加的维度，因为太小
我们还探测不出。
但即使这些维度是隐藏的，
它们对一些东西的影响我们能够观察到，
因为额外维度的形状
限制着弦的震动。
在弦理论中，
振动决定一切。
所以呢，粒子的质量，力量的强度，
最重要的，暗能量的总量
会取决于
额外维度的形状。
如果我们了解额外维度的形状，
我们就能计算出这些特征，
计算出暗能量的总量。
目前的挑战是
我们不知道
额外维度的形状。
我们有的
是通过数学算出的
一些候选形状。
当这些想法首次推出的时候，
只有5个候补形状，
你可以想象到
一个一个分析它们
来决定哪一个符合
我们观察的物理特征。
可是随着时间的迁移，
研究人员发现了更多的候选形状。
从起初的5个到几百个，最后几千个--
数目很多但还管得过来，
去分析这些的工作
就交给刚毕业的学生了。
但是这个数目单继续增加到了
几百万，到今天有数十亿了。
候选形状的清单
也飙升到10至500个。
那，怎么办呢？
有些研究人员失去信心，
结论是额外维度有这么多的候选形状，
每一个都有不同的物理特征，
弦理论永远不会做出
确定的，可检验的预测。
但是另一些从另一个角度考虑，
把我们带到多元宇宙的可能性。
想法是这样的。
也许这些性状之间是互相平等的。
每一个都很真实，
就是说
有很多的宇宙，
每个对额外维度都有不同的形状。
这种激进的建议
对这个谜团有着深刻的影响：
诺贝尔得奖结果揭示了暗能量的总量。
因为你看，
如果有很多的其他宇宙，
而这些宇宙
每个都有不同的额外维度形状，
那么每个宇宙的物理特征将会不同，
特别是，
每个宇宙的暗能量
将会不同。
也就意味着，
我们现在测量到的暗能量总量的解释谜呢，
将会是 一个完全不同的角色。
在这种背景下，
物理定律不能解释暗能量的一个数，
因为不知一个数，
有很多数。
也意味着，
我们一直问错了问题。
应该问的正确问题是，
为什么我们人类在一个宇宙中测量
一种特定量的暗能量，
而不是在另外的
其他外围宇宙呢？
我们在这个问题上能取得进展。
因为那些宇宙
有着比我们的更多的暗能量，
当物质要聚成星系时，
暗能量的排斥力太强，
把物质快吹散，
星系就无法形成。
这些宇宙中的暗能量较少，
它们非常快地崩溃后回来，
也形成不了星系。
没有星系，就没有星星，没有行星，
所以在别的宇宙中
没法有
像我们这样的生命存在。
我们发现我们自己存在于
一个我们简单测量的有一个特别数量的暗能量的宇宙中，
只因为我们的宇宙有合适的条件
供我们生命的存在。
就是那个。
谜团破解了，
多元宇宙被发现。
有些人对这个解释不满意。
我们习惯于物理学
给我们观察的特征的明确解释。
但问题是，
如果你观察的特征
能够并且确实承担
现实中的
不同价值，
那么对一种
特定值用一种解释
就会简单地误导人。
一个早期的例子
来自于伟大的天文学家约翰 开普勒，
他很着迷于研究
不同的数字--
为什么太阳离地球9千3百万英里。
他花了几十年的时间试图解释这个数字，
但从未成功，我们知道为什么。
开普勒
问错了问题。
现在我们知道有许多行星
距离它们的宿主恒星有不同的距离。
单单希望物理定律
能解释一个特殊的数据，9千3百万，
是执迷不悟。
正确的问题应该是，
为什么我们人类发现我们在一个行星上的
距离是特定的，
而不是别的可能呢？
同样，这个问题我们能回答。
那些行星更接近于一颗星就像太阳
一样热，
以至像我们这样的生命无法存在。
而那些离这个星太远的行星，
因为太冷，
同样也没法有我们这样的生命。
所以，我们发现我们
在这颗行星的特定距离
只是因为它的条件
符合我们生命的存在。
讲到行星和它们的距离时，
这显然是合理的推理。
关键是，
讲到宇宙和他们所含的暗能量时，
它也可能是合适的推理。
一个重要的区别是，
我们知道外边还有很多别的行星，
但到目前为止，我只是推测可能
会有其他的宇宙。
把这些合起来，
我们需要一个机制，
实际上可以生成其它宇宙。
这样我就来到最后一部分，第三部分。
因为宇宙学家们在试图了解
大爆炸时发现了这个机制。
你看，但我们说起大爆炸时，
我们常常有一个
宇宙爆炸的图画，
这个爆炸创造了我们的宇宙，
且把空间向外扩。
但有一个小秘密。
大爆炸留下了很重要的就是，
爆炸。
它告诉我们宇宙在爆炸后时如何进化，
但没有给我们
提供爆炸本身的力量。
最终，这个差距
被一个增强版的大爆炸理论填补上了
它被称为暴胀宇宙学，
找到了一种特殊的燃料，
会自然产生
向往冲的空间。
燃料基于一种叫做量子场的东西，
但对我们有关的唯一细节是
这种燃料被证明是如此高效，
它几乎不可能
完全用尽，
这就意味着在暴胀理论中，
大爆炸出现在我们宇宙
不是一次性的事件。
相反，燃料不仅产生了我们的大爆炸，
它也产生了无数的别的爆炸，
每个形成它自己的宇宙，
我们的宇宙变成
大宇宙泡泡浴里的一个泡泡。
现在，当我们把这融合到弦理论，
我们就看到了这张图片。
这些宇宙中的每一个都有额外维度。
额外维度有不同的形状。
不同的形状产生不同的物理特征。
我们发现我们自己在一个而不是
另一个宇宙中单单因为我们的宇宙的
物理特征，譬如暗能量的总量
正好适合我们生命的存在。
这是具有吸引力但对更广阔宇宙的
又极有争议的图片，
尖端的观察与理论
让我们去更严肃地思考。
一个悬而未决的问题，当然是，
我们能否确认
其他宇宙的存在？
让我来描述一种
可能有一天会发生的方法。
通胀理论
已经有强大的观测支持。
因为这个理论预言
大爆炸将是如此强烈
以至于空间快速扩张，
微小的量子从微观世界
延伸到宏观世界，
产生一种独特的指纹，
一种既有微热和微冷的
斑点模式
已经被功能强大的望远镜观察到了。
讲的远点，如果有其他的宇宙，
这个理论预测这些宇宙
可能互相碰撞。
如果我们的宇宙被别的宇宙撞上了，
碰撞
会在空间里产生额外的
微妙的温度变化，
我们可能有一天
能探测到。
正像这张奇特的照片，
有一天也许会基于
观测，
建立其它宇宙的存在。
最后，
我将用一个有关遥远未来的
所有想法
的令人瞩目的暗示来结束。
你看，我们得知
我们的宇宙不是静态的，
空间是在扩张的，
这个扩张是在加速的，
可能会有别的宇宙，
我们可以通过仔细检查
微弱的星光
来确定那些遥远的星系。
但是因为这种扩张太快，
在遥远的未来，
这些星系会离我们很远很远
以至我们再也看不到它们--
不是因为技术的限制，
而是因为物理定律。
这些星系发出的光，。
即使以很快的速度行走，以光速行走，
也克服不了
我们之间已经扩展的鸿沟
所以在将来天文学家
遥望远空
除了静静的漆黑的沉寂
什么也看不到。
他们就会下结论
说宇宙是安静的不变的，
由一个中央绿洲的居民
占据着--
这幅宇宙的图画
我们知道是完全错的。
或许这些未来的天文学家
会有早期时代传下来的纪录，
就像我们的，
证明有一个充满星系的
膨胀的宇宙。
但这些未来的天文学家
会相信这里古老的知识吗？
或者他们会相信
他们自己最先进的观测
显示的这个黑色的静态的空旷的宇宙吗？
我怀疑后者。
这意味着，我们正经历
一个非常特权的时代，
宇宙某些深层的真理
还在人类探索
能及的范畴。
看来也许并不总是这样。
因为当今的天文学家们，
透过强大的望远镜，
已经捕捉到少数可提供信息的光子--
宇宙电报要走
10亿年的路程。
这个经历了不同的年代信息是清晰的。
有时，自然通过
牢不可破的物理定律
来守护着她的秘密。
有时现实的真实
在地平线那边呼唤。
多谢！
（鼓掌）
Chris Anderson：布赖恩，谢谢你。
你刚刚谈到的这些想法的范围
真是令人眼花缭乱，兴奋不已，和难以置信。
从历史的角度来看，
你认为现在的宇宙学
走到了哪一步？
从你的观点来说，我们是在历史中的不寻常的一个时期吗？
BG：这个很难说。
当我们知道将来的天文学家
没有足够的信息去把事情弄明白，
很自然的问题是，也许我们已经
在一个位置和深度，
因为宇宙学的演化，
宇宙的一些重要特性已经超出我们的理解能力。
所以从这个角度来看，
也许我们永远是问问题，
永远无法完全解答它们。
另一方面，现在我们能理解
宇宙有多老。
我们知道
如何理解137.2亿年前的
微波背景辐射的数据--
我们今天可以计算并预测它将来会是什么样子，
并如何与它匹配。
不会吧！这太惊人了！
所以，一方面，我们得到的太不可思议了，
但谁知道我们将来会发现什么障碍呢？
CA：你还要在这呆几天。
或许我们会继续讨论。
谢谢！谢谢你，布莱恩。（BG：很荣幸。）
（鼓掌）
幾個月前，
兩個天文學家的團隊，
因為他們所作出的一個
被稱為天文觀測史上
最重要的觀察之一，
而獲得了諾貝爾物理學獎。
而今天，在簡短的描述他們的發現之後，
我將告訴你們一個可以解釋他們的發現，
但卻非常有爭議的理論架構。
那就是，
在超出地球，
超出銀河系和一切遙遠的星系以上，
我們可能會明白我們的宇宙
并不是唯一的宇宙，
而只是一個極度龐大的宇宙群，
我們所謂的多元宇宙，
其中的一個。
多元宇宙的想法有些奇怪。
我們大多數人在成長中都被教予
“宇宙”這個詞代表著所有的一切。
我說“我們大多數”是經過考慮的，
因為我的四歲的女兒從出生便開始聽我說這些想法，
而去年當我抱住她
然後我對她說： “索菲亞，
我愛你超過宇宙中所有的一切。”
然後她轉過來對我說， “爸爸，
是宇宙還是多元宇宙？”
（笑聲）
但在這反常的教育以外，
設想和我們的世界
分離的領域還是很奇怪，
它們或許有著從根本上完全不同的特徵，
并各自可以被稱作宇宙。
但是，雖然
這個設想只是推測，
我的目標是說服你們
的確有理由來認真的考慮它，
因為它有可能就是真的。
我將把多元宇宙的故事分成三部份。
在第一部份，
我將描述那獲得諾貝爾獎的研究結果，
以及這些結果揭發的
一個意義深遠的謎團。
在第二部份，
我將為那個謎團提出一個解釋。
它基於一個叫做弦理論的方法，
並會將多元宇宙的概念
來引進這個故事中。
最終，在第三部份，
我將描述一個叫做“暴脹”的
宇宙論，
而它將把故事所有的片段聯繫在一起。
好的。 第一部份從1929年開始。
著名的天文學家愛德文.哈伯
發現遠處的星系
都在迅速的離我們遠去，
說明了空間本身正在伸展，
在擴張。
而這是突破性的。
當時普遍的認知是，在最大的範圍內，
宇宙是靜止的。
但即使如此，
有一件事情是所有人都確信的：
擴張必定在逐漸緩慢下來。
就像地球上的萬有引力
將往上拋的蘋果的速度慢下來，
每一個星系對對方的
萬有引力
必定也在將空間的擴張
緩慢下來。
現在讓我們快轉到90年代，
當我在一開始講到的
那兩個天文學家的團隊
受到了這個推理的啟迪，
來測量宇宙擴張
減慢的速度。
他們
對很多個遠處星系
做出的縝密的觀察
允許他們記錄下來
宇宙隨著時間過去，擴張速度的變化
而令人吃驚的事情發生了：
他們發現擴張并沒有緩緩減速。
相反，他們發現它正在加速，
越來越快。
這就像將一個蘋果拋上空中，
然後它往上的速度越來越快。
如果你看到一個蘋果那樣表現的話，
你會想知道這是爲什麽。
是什麽東西在推動著它？
同樣的，這些天文學家的結果
肯定應該獲得諾貝爾獎，
但它們也提起了一個相似的問題。
是什麽力量在將
所有的星系往外
以越來越快的速度推動？
最好的答案
源於愛因斯坦的一個老想法。
你看，我們都習慣於萬有引力
只做一件事情，
那就是將事物拉到一起。
但在愛因斯坦的萬有引力理論，
它的廣義相對論中，
萬有引力也可以將事物推開。
這是如何做到的？根據愛因斯坦的計算，
如果空間被一種
無形的能量均勻的佔據，
就像一個均勻的，無形的迷霧，
那麼這個迷霧產生的引力
將會是相斥的，
而相斥的引力
恰恰可以提我們解釋這些觀察結果。
因為空間中一種無形的能量
產生的相斥的引力 -
我們現在叫它暗能量，
但我在這裡將它變成煙霧般的白色讓你能看到 -
它的相斥的引力
會導致每一個星系互相推動，
將擴張速度變快，
而不是變慢。
而這個解釋
代表著很大的進展。
但我答應了你在第一部份
有一個謎團。
謎題是如此的:
當這些天文學家計算出
空間中需要
多少暗能量
才能導致現在的宇宙擴張加速，
看看他們所發現的。
這個數字很小。
以相應的單位时表示，
它令人吃驚地小。
而謎團便是如何解釋這個古怪的數字。
我們想讓這個數字
從物理定律中自然的浮現，
但目前為止沒有人知道如何做。
現在你可能在想，
這是你應該關心的嗎？
或許解釋這個數字
只是一個技術上的問題，
一個專家對之有興趣的技術細節，
但對其他人來說沒有任何意義。
它的確是一個技術細節，
但有些細節真的狠重要。
有些細節可以為
探索未知的現實提供一扇窗。
而這個特殊的數字很有可能就是這扇窗，
因為到目前為止，唯一一個可以解釋它的方法
包括了其他宇宙的存在的可能 -
一個從弦理論中自然而然浮現的理念，
而從這裡我開始講第二部份： 弦理論。
請將神秘的暗能量
暫時放在腦後，
因為我將告訴你
關於弦理論的三個關鍵的事情。
首先，弦理論是什麽？
它是一個可以完成愛因斯坦的夢想，
一個統一的物理理論的方法，
一個可以形容
宇宙中所有運行的力的
全面的思想架構。
而弦理論的中心思想
很直接明瞭。
它說，如果你近乎無限仔細的考察
任何一個物質，
一開始你會發現分子，
然後你會發現原子和次原子微粒。
但弦理論說，如果你能夠在探查的更細微一些，
比任何我們現在擁有的科技可以做到的都細微，
你會發現在這些微粒中還有東西 --
一個很小的，振動的能量絲，
一個很小的，振動的弦。
而就像一個小提琴的琴弦一樣，
它們可以以不同的頻率振動，
產生不同的音調。
這些小的基礎的弦們，
當它們以不同的頻率振動的時候，
它們會產生不同的微粒，
比如電子，夸克，中微子，光子，
以及所有的其他的微粒
都會被統一在一個體系之下，
因為他們都由振動的弦構成。
這是一個非常扣人心弦的構想，
一種星雲交響曲，
我們所看到周圍的
這個世界上的富饒的一切，
都在這些細小的弦的
演奏中形成。
但這個優美的統一理論
有著一個代價，
因為多年的研究
表明了弦理論的數學不怎麼貫通。
它有著內在的矛盾，
除非我們考慮
一個我們完全不熟悉的東西 --
額外的空間維度。
我們每個人都知道常見的三個空間維度。
而你也可以將它們想成
高度，寬度，和長度。
但弦理論說，在極度小的比例上，
存在著額外的維度，
縮小到了我們還無法
測試到的地步。
但雖然那些維度被隱藏著，
它們對於我們可以觀察的東西有著一定的影響，
因為這些額外的維度的形狀
決定了弦們如何振動。
而在弦理論中，
振動決定一切。
所以微粒質量，力的力度，
以及最重要的，暗能量的數量
都會由這些額外的維度的
形狀決定。
而如果我們知道了這些額外維度的形狀，
我們應該可以計算這些特徵，
計算暗能量的數量。
我們的挑戰是，
我們并不知道
這些額外維度的形狀。
我們只知道
一些數學允許的
候選形狀。
當這些想法第一次被發展出來的時候，
候選的形狀只有五個左右，
所以你會覺得
將它們一個一個的分析
來決定是否有一個可以產生
我們觀察到的物理特徵。
但隨著研究人員不斷的找到其他的候選形狀
數量不斷的在增加。
它的數字從五個增長到幾百個甚至幾千個 --
一個雖然龐大，但仍然可以處理和分析的數字，
因為不管如何，
研究博士生們總需要些事情做。
但這個清單繼續增長
到了百萬甚至今天的數十億。直到今天，
候選形狀的清單
百億從猛增到了萬億。
現在該怎麼辦？
有一些研究人員失去了信心，
覺得因為額外維度有著如此之多的候選形狀，
每一個又可能產生不同的物理特徵，
弦理論永遠也不可能做出
確定的，可測試的預測。
但其他人決定從問題的源頭開始，
回到一個多元宇宙的可能。
想法是這樣的。
或許這些形狀的每一個都是與其他的形狀平等的。
每一個都是真實的，
這意味著
有著很多的宇宙，
每一個都有著不同形狀的額外維度。
這一個重大的提論
對於這個謎題有著深遠的影響：
關於著那得了諾貝爾獎的暗能量的數量。
因為
如果有著其他的宇宙，
以及如果那些宇宙每一個的額外維度
都有一個不同的形狀
那麼每一個宇宙的物理特徵就會不同，
而特別的，
每一個宇宙的暗能量的數量
就會不一樣。
這意味著解釋
我們測量的暗能量的古怪數量
會有著一個完全不同的意義。
在這種情況下，
物理定律不會能解釋暗能量的一個數字，
因為不止有一個數字，
反而有很多。
這意味著
我們一路以來都問錯了問題。
對的問題應該是，
爲什麽我們人類會在
一個有著特定的數量的暗能量的宇宙，
而不再外面存在的無數的
其他可能之中？
而這個問題我們可以嘗試解決。
因為在那些有著
比我們更多的暗能量的宇宙中，
每當物質試圖凝聚成星系的時候，
暗能量所產生的相斥力量會強大到
將凝聚的物質爆開，
以致星系無法形成。
而在那些有著比我們少的暗能量的宇宙中，
他們的崩塌的速度會快到
使星系無法形成。
而沒有星系的話，恒星和行星也不會形成，
也不可能會有
像我們這樣的生命
存在於那些宇宙當中。
所以我們所在的宇宙有一個
特定數量的暗能量
僅僅因為我們的宇宙有著可以讓
我們這種生命發展的條件。
就是這樣。
秘密被揭開了。
多元宇宙也找到了。
有些人對這種解釋很不滿意。
我們都習慣于物理
為我們觀察到的東西給予確定的解釋。
但其實
如果一個你觀察到的特性
可以或者的確
在不同的現實中有著
很多不同的數值，
那麼只想著給予其中一個數值
一種解釋
未免誤入歧途了。
一個早期的例子
來自于偉大的天文學家約翰內斯。開普勒。
他癡迷于試圖瞭解
一個不同的數字 --
爲什麽太陽離地球有九千三百萬英里？
他花了幾十年來解釋這個數字，
但他從未成功，而我們知道爲什麽。
開普勒問了
一個錯的問題。
我們現在知道宇宙中有很多行星
和他們的恒星有著完全不同的距離。
所以希望物理定律
能解釋一個特別的數字，九千三百萬英里，
也是誤入了歧途。
反而，正確的問題應該是，
爲什麽我們人類存在在一個離恒星
剛好這麼遠的一個距離上的行星中，
而不在任何其他一個可能中？
再一次，這個問題我們可以回答。
那些離像太陽一樣的恒星太近的行星
會熱的
讓我們這種生命無法生存。
而那些離恒星太遠的行星
又冷到
讓我們這種生命無法形成。
所以我們才會在一個
離恒星有著特定的距離的行星上，
僅僅因為它製造出
對於我們這種生命必須的環境。
而對於行星和距離來說，
這明顯是一個對的邏輯。
我的意思是，
當說到宇宙和它所包含的暗能量，
這也有可能是對的邏輯。
當然，最重要的不同點在於
我們知道外面有著其他的星球，
但到目前為止我們只能猜測
有其他宇宙的可能性。
所以讓它合理化的話，
我們需要一個
可以產生其他宇宙的機制。
而這帶我們來到了第三也是最後一部份。
因為這個機制被研究大爆炸的
宇宙學家發現了。
你看，當我們講大爆炸的時候，
我們經常會想到
一種類似于星雲爆裂
而造成空間不停的擴張的
產生宇宙的方法。
但這裡面哪有一個小小的秘密。
大爆炸理論沒有包括一個非常重要的東西，
那就是爆炸的時候。
它告訴我們宇宙是如何在爆炸以後產生的，
但不告訴我們
什麽東西產生了爆炸。
而這個缺口終於被一個
升級了的大爆炸理論填補了。
它叫暴脹宇宙論。
它識別了一種特別的能量，
可以自然產生爆炸時的
快速空間膨脹。
那個能量基於一種叫做量子場的東西，
但對於我們而言唯一重要的細節就是
這種能量的效率高到
不可能一次性
將它全部用完，
而這意味著在暴脹理論中，
產生了我們的宇宙的大爆炸
很有可能不是一個一次性的事件。
反之，這個能量不僅僅造成了我們的大爆炸，
也會造成無數個其他的大爆炸，
每一個都會產生一個不同的宇宙，
而我們的宇宙只是一個巨大的星雲泡沫中的
一個泡泡。
而現在，當我們將它和弦理論融合一起的時候，
我們被領到一個特定的畫面。
每一個宇宙都有額外的維度。
這些額外的維度有著很多不同的形狀。
不同的形狀產生不同的物理特性。
而我們發現我們存在於這一個宇宙而不在另外一個
僅僅因為這是唯一一個宇宙
有著可以讓我們這種生命形成的物理特性，
比如說暗能量的數量。
這是一個很有說服力但又非常有爭議的
宇宙的畫面，
而最先進的觀察和理論正在指引我們
嚴肅的去考慮它。
當然，一個剩下的很大的問題便是
我們是否能證明
其他宇宙的存在？
讓我描述一種
這有一天可能發生的方式。
暴脹理論
已經有了很強大的觀測結果支持。
因為這個理論預測了
大爆炸會強烈到
當空間快速的膨脹的時候，
在微型世界中細小的量子暴動
也會被拉扯到整個宏觀世界，
而產生一種特殊的印記 --
一種在空間中有著稍微熱些的地方
和稍微冷些的地方的規律，
而強大的望遠鏡可以觀察到它。
更進一步，如果其他的宇宙的確存在，
那理論預測這些宇宙有些時候
會和對方相撞，
而如果我們的宇宙和另外一個相撞，
撞擊的能量
會在空間中產生一種額外的
細微的溫差規律，
而我們有一天可能可以
觀察到它。
而無論這個理論是如何的奇異，
有一天它有可能會被
觀察證實
其他宇宙的存在。
讓我以由這些
想法產生的一個在遙遠的未來有著
驚人的後果
來結尾。
你看，我們學到了
我們的宇宙并不是靜止的，
空間正在擴張，
而擴張的速度也在加快，
還有其他的宇宙的確有可能存在。
這些都是由小心的調查
由遙遠的星系傳來的
微弱的星光。
但因為擴張的速度在加快，
在很遙遠的未來，
那些星系便會加速遠離到
我們再也無法看到它們 --
不是因為技術上的限制，
而是因為物理定律。
那些星系發射的光線，
就算以最快的速度，光速來移動，
也不能比超越我們之間的
不停的在加大的距離。
所以當未來的天文學家
往太空深處查看的時候，
除了無盡的靜止的漆黑，
什麽也看不到。
而他們會認為
宇宙是靜止和不變的，
而其中只有一個他們居住的
中心的樂土 --
一個我們確定的知道是錯誤的
宇宙觀。
或許這些未來的天文學家會有從前一個紀元
留下的記錄，
像我們的一樣，
陳述著一個有無數的星雲點綴的
不停的擴張的宇宙。
但這些未來的天文學家們
會否相信這些古老的知識？
又或者他們會相信
他們自己的先進的觀察帶來的
那個漆黑，寧靜并空虛的宇宙？
我覺得會是後者。
這意味著我們正活在一個
有著特殊的榮幸的紀元，
當宇宙最深奧的真相
仍然存在在人類探索精神
能夠到達的地方。
但這並不永遠如此。
因為當今天的天文學家
用強大的望遠鏡對準夜空時，
他們發現了一些分明的帶著信息的光子 --
一種經歷了上億年的
宇宙電報。
而從亙古傳來的信息很清楚。
有些時候自然用不可違背的
物理定律來
守護她的秘密。
有些時候現實真正的面貌就在
地平線的遠端。
謝謝。
（掌聲）
Chris Anderson: Brian，謝謝。
你剛剛所講的思想範圍
使人有些頭暈但興奮。
你覺得
現在的天文學
在歷史中佔有什麽樣的位置？
在你的意見來說，我們是否正在經歷著一個特別的歷史片段？
BG：這有些難說。
當我們瞭解到未來的天文學家
有可能沒有足夠的信息來瞭解一切，
一個自然的問題便是，我們有可能已經在這樣的一個位置，
而一些深奧的，重要的宇宙特性
已經逃出了我們可以理解的範圍，
僅僅因為天文學的發展。
所以從這個觀點來看，
可能我們已經處於無法回答
我們問的問題的局面。
但換個角度來說，我們現在可以理解
宇宙到底有多老。
我們可以理解
十四億年前留下的宇宙微波背景輻射
所傳達的信息 --
甚至於，今天我們可以計算以及預測它的樣貌
并與觀察符合。
天啊！這太棒了。
所以換個角度來說的話，我們到達今天已經很不可思議，
但誰知道我們將來會遇到什麽樣的障礙。
CA：你會停留幾天。
或許可以繼續討論這些話題。
謝謝你。謝謝你，Brian。（BG：我的榮幸。）
（掌聲）