1
00:00:00,000 --> 00:00:02,000
Das Universum

2
00:00:02,000 --> 00:00:04,000
ist gewaltig.

3
00:00:04,000 --> 00:00:07,000
Wir leben in einer Galaxie, der Milchstraße.

4
00:00:07,000 --> 00:00:10,000
In der Milchstraße gibt es etwa einhundert Milliarden Sterne.

5
00:00:10,000 --> 00:00:12,000
Und wenn Sie Ihre Kamera

6
00:00:12,000 --> 00:00:14,000
auf einen beliebigen Punkt im Himmel richten

7
00:00:14,000 --> 00:00:16,000
und Sie die Blende geöffnet halten,

8
00:00:16,000 --> 00:00:19,000
dann werden Sie so etwas wie das hier zu sehen bekommen, solange Ihre Kamera

9
00:00:19,000 --> 00:00:21,000
mit dem Hubble-Weltraumteleskop verbunden ist.

10
00:00:21,000 --> 00:00:24,000
Jeder dieser kleinen Flecken

11
00:00:24,000 --> 00:00:26,000
ist eine Galaxie etwa so groß wie unsere Milchstraße -

12
00:00:26,000 --> 00:00:29,000
hundert Milliarden Sterne in jedem dieser Flecken.

13
00:00:29,000 --> 00:00:32,000
Es gibt etwa einhundert Milliarden Galaxien

14
00:00:32,000 --> 00:00:34,000
im sichtbaren Universum.

15
00:00:34,000 --> 00:00:36,000
100 Milliarden ist die einzige Zahl, die Sie wissen müssen.

16
00:00:36,000 --> 00:00:39,000
Das Alter des Universums, zwischen jetzt und dem Urknall,

17
00:00:39,000 --> 00:00:41,000
beträgt einhundert Milliarden Hundejahre.

18
00:00:41,000 --> 00:00:43,000
(Lachen)

19
00:00:43,000 --> 00:00:46,000
Was Ihnen etwas über unsere Stellung im Universum verrät.

20
00:00:46,000 --> 00:00:48,000
Eins, was Sie mit einem Bild wie diesem machen können, ist, es einfach zu bewundern.

21
00:00:48,000 --> 00:00:50,000
Es ist wunderschön.

22
00:00:50,000 --> 00:00:53,000
Ich habe mich oft gefragt, worin der Selektionsdruck,

23
00:00:53,000 --> 00:00:56,000
der unsere Urahnen in der Steppe dazu veranlasste, sich anzupassen und weiterzuentwickeln,

24
00:00:56,000 --> 00:00:58,000
besteht, sich an Bildern von Galaxien zu erfreuen,

25
00:00:58,000 --> 00:01:00,000
wenn sie keine besaßen.

26
00:01:00,000 --> 00:01:02,000
Aber wir würden es auch gerne begreifen.

27
00:01:02,000 --> 00:01:06,000
Als Kosmologe möchte ich fragen, warum ist das Universum so, wie es ist?

28
00:01:06,000 --> 00:01:09,000
Ein entscheidender Hinweis, den wir haben, ist, dass das Universum sich mit der Zeit verändert.

29
00:01:09,000 --> 00:01:12,000
Wenn Sie sich eine dieser Galaxien anschauen und ihre Geschwindigkeit messen würden,

30
00:01:12,000 --> 00:01:14,000
würden Sie feststellen, dass sie sich von Ihnen fortbewegt.

31
00:01:14,000 --> 00:01:16,000
Und wenn Sie sich eine Galaxie anschauen würden, die weiter entfernt ist,

32
00:01:16,000 --> 00:01:18,000
würde sich diese schneller entfernen.

33
00:01:18,000 --> 00:01:20,000
Also sagen wir, dass das Universum sich ausdehnt.

34
00:01:20,000 --> 00:01:22,000
Was das natürlich bedeutet, ist, dass die Dinge

35
00:01:22,000 --> 00:01:24,000
in der Vergangenheit näher beieinander lagen.

36
00:01:24,000 --> 00:01:26,000
In der Vergangenheit war das Universum dichter

37
00:01:26,000 --> 00:01:28,000
und zudem heißer.

38
00:01:28,000 --> 00:01:30,000
Wenn man Dinge zusammenpresst, steigt die Temperatur.

39
00:01:30,000 --> 00:01:32,000
Das ergibt für uns grundsätzlich Sinn.

40
00:01:32,000 --> 00:01:34,000
Was für uns nicht so viel Sinn ergibt, ist,

41
00:01:34,000 --> 00:01:37,000
dass das Universum in früheren Zeiten, kurz nach dem Urknall,

42
00:01:37,000 --> 00:01:39,000
auch sehr, sehr gleichmäßig war.

43
00:01:39,000 --> 00:01:41,000
Sie mögen denken, das sei nicht überraschend.

44
00:01:41,000 --> 00:01:43,000
Die Luft in diesem Raum ist sehr gleichmäßig verteilt.

45
00:01:43,000 --> 00:01:46,000
Sie mögen sagen: "Naja, vielleicht haben sich die Dinge einfach von allein ausgeglichen."

46
00:01:46,000 --> 00:01:49,000
Aber die Gegebenheiten kurz nach dem Urknall waren völlig anders

47
00:01:49,000 --> 00:01:51,000
als die Gegebenheiten der Luft in diesem Raum.

48
00:01:51,000 --> 00:01:53,000
Insbesondere waren die Dinge viel dichter.

49
00:01:53,000 --> 00:01:55,000
Die Gravitationskraft der Dinge

50
00:01:55,000 --> 00:01:57,000
war sehr viel größer kurz nach dem Urknall.

51
00:01:57,000 --> 00:01:59,000
Was Sie bedenken müssen, ist,

52
00:01:59,000 --> 00:02:01,000
dass wir es mit einem Universum zu tun haben mit einhundert Milliarden Galaxien,

53
00:02:01,000 --> 00:02:03,000
mit je einhundert Milliarden Sternen.

54
00:02:03,000 --> 00:02:06,000
In frühen Zeiten waren diese einhundert Milliarden Galaxien

55
00:02:06,000 --> 00:02:09,000
in einem Raum zusammengepresst, der in etwa so groß war -

56
00:02:09,000 --> 00:02:11,000
wortwörtlich, in frühen Zeiten.

57
00:02:11,000 --> 00:02:13,000
Und Sie müssen sich dieses Zusammenpressen vorstellen

58
00:02:13,000 --> 00:02:15,000
ohne jegliche Unregelmäßigkeiten,

59
00:02:15,000 --> 00:02:17,000
ohne jegliche Punkte,

60
00:02:17,000 --> 00:02:19,000
an denen es ein paar mehr Atome gab als anderswo.

61
00:02:19,000 --> 00:02:22,000
Denn wenn das der Fall gewesen wäre, wären sie unter der Gravitationskraft kollabiert

62
00:02:22,000 --> 00:02:24,000
zu einem riesigen schwarzen Loch.

63
00:02:24,000 --> 00:02:27,000
Das Universum in frühen Zeiten völlig gleichmäßig zu halten

64
00:02:27,000 --> 00:02:29,000
war nicht einfach, es war ein empfindliches Gefüge.

65
00:02:29,000 --> 00:02:31,000
Das ist ein Hinweis darauf,

66
00:02:31,000 --> 00:02:33,000
dass das frühe Universum nicht willkürlich ausgewählt wurde.

67
00:02:33,000 --> 00:02:35,000
Es gibt etwas, dass es so gemacht hat, wie es ist.

68
00:02:35,000 --> 00:02:37,000
Wir würden gerne wissen, was.

69
00:02:37,000 --> 00:02:40,000
Ein Teil unseres Wissens hierüber wurde uns von Ludwig Boltzmann geliefert,

70
00:02:40,000 --> 00:02:43,000
einem österreichischen Physiker aus dem 19. Jahrhundert.

71
00:02:43,000 --> 00:02:46,000
Und Boltzmanns Beitrag bestand darin, dass er uns half, Entropie zu verstehen.

72
00:02:46,000 --> 00:02:48,000
Sie haben sich von Entropie gehört.

73
00:02:48,000 --> 00:02:51,000
Es handelt sich dabei um die Willkürlichkeit, die Unordnung, das Chaos mancher Systeme.

74
00:02:51,000 --> 00:02:53,000
Boltzmann lieferte uns eine Formel -

75
00:02:53,000 --> 00:02:55,000
jetzt eingraviert in seinen Grabstein -

76
00:02:55,000 --> 00:02:57,000
die wirklich quantifiziert, was Entropie ist.

77
00:02:57,000 --> 00:02:59,000
Und im Grunde besagt sie einfach,

78
00:02:59,000 --> 00:03:01,000
dass Entropie die Anzahl der Arten und Weisen ist,

79
00:03:01,000 --> 00:03:04,000
auf die wir die Komponenten eines Systems umorganisieren können, ohne dass man eine Veränderung bemerkt,

80
00:03:04,000 --> 00:03:06,000
so dass es makroskopisch genau gleich aussieht.

81
00:03:06,000 --> 00:03:08,000
Betrachtet man sich die Luft in diesem Raum,

82
00:03:08,000 --> 00:03:11,000
nimmt man nicht jedes einzelne Atom wahr.

83
00:03:11,000 --> 00:03:13,000
In einer Konfiguration mit niedriger Entropie

84
00:03:13,000 --> 00:03:15,000
gibt es nur wenige Anordnungen, die so aussehen.

85
00:03:15,000 --> 00:03:17,000
In einer Konfiguration mit hoher Entropie

86
00:03:17,000 --> 00:03:19,000
gibt es viele Anordnungen, die so aussehen.

87
00:03:19,000 --> 00:03:21,000
Dies ist eine äußerst wichtige Erkenntnis,

88
00:03:21,000 --> 00:03:23,000
weil es uns dabei hilft,

89
00:03:23,000 --> 00:03:25,000
das zweite Gesetz der Thermodynamik zu erklären -

90
00:03:25,000 --> 00:03:28,000
das Gesetz, das besagt, das die Entropie im Universum zunimmt,

91
00:03:28,000 --> 00:03:30,000
oder in einem begrenzten Teil des Universums.

92
00:03:30,000 --> 00:03:32,000
Der Grund, warum die Entropie zunimmt,

93
00:03:32,000 --> 00:03:35,000
ist, dass es sehr viel mehr Arten und Weisen gibt,

94
00:03:35,000 --> 00:03:37,000
eine hohe Entropie zu haben als eine niedrige Entropie zu haben.

95
00:03:37,000 --> 00:03:39,000
Das ist eine wunderbare Erkenntnis,

96
00:03:39,000 --> 00:03:41,000
aber sie lässt etwas aus.

97
00:03:41,000 --> 00:03:43,000
Übrigens ist die Erkennis, das die Entropie zunimmt,

98
00:03:43,000 --> 00:03:46,000
das, was sich hinter dem sogenannten Zeitpfeil verbirgt,

99
00:03:46,000 --> 00:03:48,000
dem Unterschied zwischen Vergangenheit und Zukunft.

100
00:03:48,000 --> 00:03:50,000
Jeder Unterschied, den es

101
00:03:50,000 --> 00:03:52,000
zwischen der Vergangenheit und der Zunkuft gibt,

102
00:03:52,000 --> 00:03:54,000
existiert, weil Entropie zunimmt -

103
00:03:54,000 --> 00:03:57,000
die Tatsache, dass Sie sich an die Vergangenheit, nicht aber an die Zukunft erinnern können.

104
00:03:57,000 --> 00:04:00,000
Der Grund dafür, dass Sie geboren werden, leben und dann sterben,

105
00:04:00,000 --> 00:04:02,000
immer in dieser Reihenfolge,

106
00:04:02,000 --> 00:04:04,000
ist, dass Entropie zunimmt.

107
00:04:04,000 --> 00:04:06,000
Boltzmann erklärte, dass es, wenn man mit einer niedrigen Entropie beginnt,

108
00:04:06,000 --> 00:04:08,000
natürlich ist, dass diese zunimmt,

109
00:04:08,000 --> 00:04:11,000
da es mehr Möglichkeiten für eine Anordnung mit hoher Entropie gibt.

110
00:04:11,000 --> 00:04:13,000
Was er nicht erklärte, war,

111
00:04:13,000 --> 00:04:16,000
warum die Entropie überhaupt jemals niedrig war.

112
00:04:16,000 --> 00:04:18,000
Die Tatsache, dass das Universum eine niedrige Entropie hatte,

113
00:04:18,000 --> 00:04:20,000
spiegelte die Tatsache wieder,

114
00:04:20,000 --> 00:04:22,000
dass das frühe Universum sehr, sehr gleichmäßig war.

115
00:04:22,000 --> 00:04:24,000
Wir würden das gerne verstehen.

116
00:04:24,000 --> 00:04:26,000
Das ist unsere Aufgabe als Kosmologen.

117
00:04:26,000 --> 00:04:28,000
Leider ist das kein Problem,

118
00:04:28,000 --> 00:04:30,000
dem wir bisher genug Aufmerksamkeit geschenkt haben.

119
00:04:30,000 --> 00:04:32,000
Es ist keines der Dinge, die die Leute nennen würden,

120
00:04:32,000 --> 00:04:34,000
wenn Sie einen neuzeitlichen Kosmologen fragen würden:

121
00:04:34,000 --> 00:04:36,000
"Welches sind die Probleme, die wir zu adressieren versuchen?"

122
00:04:36,000 --> 00:04:38,000
Einer der Menschen, die dies als Problem erkannten,

123
00:04:38,000 --> 00:04:40,000
war Richard Feynman.

124
00:04:40,000 --> 00:04:42,000
Vor 50 Jahren hielt er eine Reihe von verschiedenen Vorlesungen.

125
00:04:42,000 --> 00:04:44,000
Er hielt die berühmten Vorlesungen,

126
00:04:44,000 --> 00:04:46,000
die bekannt wurden als "The Character of Physical Law."

127
00:04:46,000 --> 00:04:48,000
Er hielt Vorlesungen für Caltech Studenten im grundständigen Studium,

128
00:04:48,000 --> 00:04:50,000
die bekannt wurden als "The Feynman Lectures on Physics."

129
00:04:50,000 --> 00:04:52,000
Er hielt Vorlesungen für Caltech Studenten im Aufbaustudium,

130
00:04:52,000 --> 00:04:54,000
die bekannt wurden als "The Feynman Lectures on Gravitation."

131
00:04:54,000 --> 00:04:57,000
In jedem dieser Bücher, jeder dieser Vorlesungsreihen,

132
00:04:57,000 --> 00:04:59,000
hebt er dieses Rätsel hervor:

133
00:04:59,000 --> 00:05:02,000
Warum hatte das frühe Universum eine solch niedrige Entropie?

134
00:05:02,000 --> 00:05:04,000
Er sagt also - ich werde den Akzent nicht nachahmen -

135
00:05:04,000 --> 00:05:07,000
er sagt: "Aus irgendeinem Grund hatte das Universum zu einem gewissen Zeitpunkt

136
00:05:07,000 --> 00:05:10,000
eine sehr niedrige Entropie, gemessen an seinem Energiegehalt,

137
00:05:10,000 --> 00:05:12,000
und seit diesem Zeitpunkt hat die Entropie zugenommen.

138
00:05:12,000 --> 00:05:15,000
Der Zeitpfeil kann nicht vollständig verstanden werden,

139
00:05:15,000 --> 00:05:18,000
bis man dem Geheimnis des Ursprungs des Universums

140
00:05:18,000 --> 00:05:20,000
auf die Spur kommt und

141
00:05:20,000 --> 00:05:22,000
Spekulation sich in Verstehen verwandelt."

142
00:05:22,000 --> 00:05:24,000
Das also ist unsere Aufgabe.

143
00:05:24,000 --> 00:05:26,000
Wir wollen es wissen - das war vor 50 Jahren, "Bestimmt," denken Sie,

144
00:05:26,000 --> 00:05:28,000
"hat man das mittlerweile herausgefunden."

145
00:05:28,000 --> 00:05:30,000
Es stimmt nicht, dass wir es mittlerweile herausgefunden haben.

146
00:05:30,000 --> 00:05:32,000
Der Grund, warum sich das Problem noch vergrößert hat

147
00:05:32,000 --> 00:05:34,000
anstatt besser zu werden, ist,

148
00:05:34,000 --> 00:05:36,000
dass wir im Jahr 1998

149
00:05:36,000 --> 00:05:39,000
etwas Entscheidendes über des Universum lernten, das wir vorher nicht gewusst hatten.

150
00:05:39,000 --> 00:05:41,000
Wir fanden heraus, dass es sich beschleunigt.

151
00:05:41,000 --> 00:05:43,000
Das Universum dehnt sich nicht nur aus.

152
00:05:43,000 --> 00:05:45,000
Wenn man sich die Galaxie betrachtet, entfernt sie sich.

153
00:05:45,000 --> 00:05:47,000
Wenn man sie sich eine Milliarde Jahre später wieder betrachtet,

154
00:05:47,000 --> 00:05:50,000
wird sie sich schneller entfernen.

155
00:05:50,000 --> 00:05:53,000
Die einzelnen Galaxien bewegen sich schneller und schneller von uns fort.

156
00:05:53,000 --> 00:05:55,000
Daher sagen wir, dass das Universum sich beschleunigt.

157
00:05:55,000 --> 00:05:57,000
Im Gegensatz zu der niedrigen Entropie des frühen Universums,

158
00:05:57,000 --> 00:05:59,000
obwohl wir die Antwort darauf nicht kennen,

159
00:05:59,000 --> 00:06:01,000
haben wir zumindest eine gute Theorie, die dies erklären kann,

160
00:06:01,000 --> 00:06:03,000
falls diese Theorie zutrifft,

161
00:06:03,000 --> 00:06:05,000
und dass die die Theorie von der dunklen Energie.

162
00:06:05,000 --> 00:06:08,000
Dabei handelt es sich einfach um die Idee, dass der leere Raum selbst Energie besitzt.

163
00:06:08,000 --> 00:06:11,000
In jedem kleinen Kubikzentimeter des Raums,

164
00:06:11,000 --> 00:06:13,000
ob es nun Stoff darin gibt oder nicht,

165
00:06:13,000 --> 00:06:15,000
ob es Teilchen gibt, Materie, Strahlung oder was auch immer,

166
00:06:15,000 --> 00:06:18,000
gibt es Energie, auch im Raum selbst.

167
00:06:18,000 --> 00:06:20,000
Und nach Einstein treibt diese Energie

168
00:06:20,000 --> 00:06:23,000
das Universum an.

169
00:06:23,000 --> 00:06:25,000
Sie ist ein fortwährender Impuls,

170
00:06:25,000 --> 00:06:27,000
der die Galaxien auseinander treibt.

171
00:06:27,000 --> 00:06:30,000
Denn im Gegensatz zu Materie oder Strahlung, verdünnt sich

172
00:06:30,000 --> 00:06:33,000
dunkle Energie nicht, während das Universum sich ausdehnt.

173
00:06:33,000 --> 00:06:35,000
Die Energiemenge in jedem Kubikzentimeter

174
00:06:35,000 --> 00:06:37,000
bleibt gleich,

175
00:06:37,000 --> 00:06:39,000
während das Universum größer und größer wird.

176
00:06:39,000 --> 00:06:42,000
Das hat entscheidende Konsequenzen darauf,

177
00:06:42,000 --> 00:06:45,000
was mit dem Universum in Zukunft geschehen wird.

178
00:06:45,000 --> 00:06:47,000
Einerseits wir sich das Universum für immer ausdehnen.

179
00:06:47,000 --> 00:06:49,000
Als ich in Ihrem Alter war,

180
00:06:49,000 --> 00:06:51,000
wussten wir nicht, was mit dem Universum geschehen würde.

181
00:06:51,000 --> 00:06:54,000
Manche Leute dachten, das Universum würde in der Zukunft wieder in sich zusammenfallen.

182
00:06:54,000 --> 00:06:56,000
Einstein gefiehlt diese Idee.

183
00:06:56,000 --> 00:06:59,000
Aber wenn es dunkle Energie gibt, und diese dunkle Energie nicht verschwindet,

184
00:06:59,000 --> 00:07:02,000
dann wird sich das Universum für immer ausdehnen.

185
00:07:02,000 --> 00:07:04,000
14 Milliarden Jahre in der Vergangenheit,

186
00:07:04,000 --> 00:07:06,000
100 Milliarden Hundejahre,

187
00:07:06,000 --> 00:07:09,000
aber eine unendliche Anzahl an Jahren in der Zukunft.

188
00:07:09,000 --> 00:07:12,000
Derweil sieht der Weltraum für uns

189
00:07:12,000 --> 00:07:14,000
im Grunde endlich aus.

190
00:07:14,000 --> 00:07:16,000
Der Weltraum mag endlich oder unendlich sein,

191
00:07:16,000 --> 00:07:18,000
aber weil sich das Universum beschleunigt,

192
00:07:18,000 --> 00:07:20,000
gibt es Teile von ihm, die wir nicht sehen können

193
00:07:20,000 --> 00:07:22,000
und nie sehen werden.

194
00:07:22,000 --> 00:07:24,000
Es gibt nur eine begrenzte Region des Weltalls, zu der wir Zugang haben,

195
00:07:24,000 --> 00:07:26,000
umgeben von einem Horizont.

196
00:07:26,000 --> 00:07:28,000
Daher ist der Weltraum, obwohl die Zeit ewig fortbesteht,

197
00:07:28,000 --> 00:07:30,000
für uns begrenzt.

198
00:07:30,000 --> 00:07:33,000
Abschließend hat der leere Raum eine Temperatur.

199
00:07:33,000 --> 00:07:35,000
In den 1970er Jahren berichtete uns Stephen Hawking,

200
00:07:35,000 --> 00:07:37,000
dass ein schwarzes Loch, obwohl man meint, es sei schwarz,

201
00:07:37,000 --> 00:07:39,000
tatsächlich Strahlung absondert,

202
00:07:39,000 --> 00:07:41,000
wenn man Quantenmechanik berücksichtigt.

203
00:07:41,000 --> 00:07:44,000
Die Krümmung des Raum-Zeit-Kontinuums um das schwarze Loch

204
00:07:44,000 --> 00:07:47,000
lässt quantenmechanische Fluktuationen entstehen

205
00:07:47,000 --> 00:07:49,000
und das schwarze Loch sendet Strahlung aus.

206
00:07:49,000 --> 00:07:52,000
Eine ganz ähnliche Kalkulation von Hawking und Gary Gibbons zeigte,

207
00:07:52,000 --> 00:07:55,000
dass, wenn man dunkle Energie in einem leeren Raum hat,

208
00:07:55,000 --> 00:07:58,000
das ganze Universum Strahlung aussendet.

209
00:07:58,000 --> 00:08:00,000
Die Energie des leeren Raums

210
00:08:00,000 --> 00:08:02,000
lässt Quantumfluktuationen entstehen.

211
00:08:02,000 --> 00:08:04,000
Und daher wird es, obwohl das Universum ewig fortbestehen wird

212
00:08:04,000 --> 00:08:07,000
und gewöhnliche Materie und Strahlung sich verflüchtigen werden,

213
00:08:07,000 --> 00:08:09,000
immer ein gewisses Maß an Strahlung geben,

214
00:08:09,000 --> 00:08:11,000
einige thermische Fluktuationen,

215
00:08:11,000 --> 00:08:13,000
selbst im leeren Raum.

216
00:08:13,000 --> 00:08:15,000
Was das bedeutet, ist,

217
00:08:15,000 --> 00:08:17,000
dass das Universum wie ein Behälter aus Gas ist,

218
00:08:17,000 --> 00:08:19,000
den es für immer geben wird.

219
00:08:19,000 --> 00:08:21,000
Was ist die Konsequenz von all dem?

220
00:08:21,000 --> 00:08:24,000
Die Konsequenz wurde von Boltzmann im 19. Jahrhundert untersucht.

221
00:08:24,000 --> 00:08:27,000
Er sagte, naja, Entropie nimmt zu,

222
00:08:27,000 --> 00:08:29,000
weil es für eine hohe Entropie viel mehr Möglichkeiten gibt

223
00:08:29,000 --> 00:08:32,000
als für eine niedrige Entropie.

224
00:08:32,000 --> 00:08:35,000
Aber das ist eine wahrscheinlichkeitstheoretische Aussage.

225
00:08:35,000 --> 00:08:37,000
Sie wird wahrscheinlich zunehmen,

226
00:08:37,000 --> 00:08:39,000
und die Wahrscheinlichkeit ist extrem groß.

227
00:08:39,000 --> 00:08:41,000
Das ist nichts, worüber Sie sich Sorgen machen müssten -

228
00:08:41,000 --> 00:08:45,000
dass sich die Luft in diesem Raum in einem Teil des Raums zusammenzieht und uns ersticken lässt.

229
00:08:45,000 --> 00:08:47,000
Das ist sehr, sehr unwahrscheinlich.

230
00:08:47,000 --> 00:08:49,000
Es sei denn, jemand verschließt die Türen

231
00:08:49,000 --> 00:08:51,000
und hält uns hier tatsächlich für immer fest,

232
00:08:51,000 --> 00:08:53,000
dann würde das passieren.

233
00:08:53,000 --> 00:08:55,000
Alles, was möglich ist,

234
00:08:55,000 --> 00:08:58,000
jede Konfiguration, die den Molekülen in diesem Raum möglich ist,

235
00:08:58,000 --> 00:09:00,000
würde irgendwann eingenommen werden.

236
00:09:00,000 --> 00:09:03,000
Daher sagt Boltzmann, man könnte mit einem Universum beginnen,

237
00:09:03,000 --> 00:09:05,000
das sich in einem thermischen Gleichgewicht befindet.

238
00:09:05,000 --> 00:09:08,000
Er wusste nichts vom Urknall. Er wusste nicht von der Expansion des Universums.

239
00:09:08,000 --> 00:09:11,000
Er dachte, dass Raum und Zeit schon von Issac Newton erklärt worden waren -

240
00:09:11,000 --> 00:09:13,000
sie waren absolut; sie waren einfach für immer da.

241
00:09:13,000 --> 00:09:15,000
Seine Idee eines natürlich Universums

242
00:09:15,000 --> 00:09:18,000
bestand also darin, dass die Luftmoleküle einfach überall gleichmäßig verteilt waren -

243
00:09:18,000 --> 00:09:20,000
die 'Alles'-Moleküle.

244
00:09:20,000 --> 00:09:23,000
Aber wenn man Boltzmann ist, dann weiß man, wenn man lange genug wartet,

245
00:09:23,000 --> 00:09:26,000
dann werden zufällige Fluktuationen dieser Moleküle

246
00:09:26,000 --> 00:09:28,000
sie dann und wann in Konfiguationen

247
00:09:28,000 --> 00:09:30,000
niedrigerer Entropie befördern.

248
00:09:30,000 --> 00:09:32,000
Und dann werden sie sich natürlich wieder ausdehnen,

249
00:09:32,000 --> 00:09:34,000
wie es der natürliche Lauf der Dinge ist.

250
00:09:34,000 --> 00:09:36,000
Also ist es nicht so, dass Entropie immer zunehmen muss -

251
00:09:36,000 --> 00:09:39,000
man kann Fluktuationen zu einer niedrigeren Entropie beobachten,

252
00:09:39,000 --> 00:09:41,000
zu Zuständen, die organisierter sind.

253
00:09:41,000 --> 00:09:43,000
Wenn das also wahr ist,

254
00:09:43,000 --> 00:09:45,000
dann geht Boltzmann dazu über,

255
00:09:45,000 --> 00:09:47,000
zwei hoch modern klingende Vorstellungen zu erfinden -

256
00:09:47,000 --> 00:09:50,000
das Multiversum und das anthropische Prinzip.

257
00:09:50,000 --> 00:09:52,000
Er sagt, dass das thermische Gleichgewicht deshalb ein Problem ist,

258
00:09:52,000 --> 00:09:54,000
weil wir darin nicht leben können.

259
00:09:54,000 --> 00:09:57,000
Erinnern Sie sich, das Leben selbst hängt ab vom Zeitpfeil.

260
00:09:57,000 --> 00:09:59,000
Wir wären nicht in der Lage, Informationen zu verarbeiten,

261
00:09:59,000 --> 00:10:01,000
Stoffwechsel zu betreiben, zu gehen und zu sprechen,

262
00:10:01,000 --> 00:10:03,000
wenn wir in einem thermischen Gleichgewicht leben würden.

263
00:10:03,000 --> 00:10:05,000
Wenn man sich also ein sehr, sehr großes Universum vorstellt,

264
00:10:05,000 --> 00:10:07,000
ein unendlich großes Universum,

265
00:10:07,000 --> 00:10:09,000
mit Teilchen, die willkürlich aneinander stoßen,

266
00:10:09,000 --> 00:10:12,000
dann wird es gelegentlich kleine Fluktuationen in Zustände niedrigerer Entropie geben,

267
00:10:12,000 --> 00:10:14,000
und dann gehen sie wieder zurück.

268
00:10:14,000 --> 00:10:16,000
Aber es wir auch große Fluktuationen geben.

269
00:10:16,000 --> 00:10:18,000
Gelegentlich wird ein Planeten erschaffen

270
00:10:18,000 --> 00:10:20,000
oder ein Stern oder eine Galaxie

271
00:10:20,000 --> 00:10:22,000
oder einhundert Milliarden Galaxien.

272
00:10:22,000 --> 00:10:24,000
Boltzmann sagt also,

273
00:10:24,000 --> 00:10:27,000
wir werden nur in dem Teil des Multiversums existieren,

274
00:10:27,000 --> 00:10:30,000
in dem Teil dieses unendlich großen Gefüges fluktuierender Teilchen,

275
00:10:30,000 --> 00:10:32,000
in dem Leben möglich ist.

276
00:10:32,000 --> 00:10:34,000
Das ist die Region, in dem die Entropie niedrig ist.

277
00:10:34,000 --> 00:10:37,000
Vielleicht ist unser Universum einfach eines dieser Dinge,

278
00:10:37,000 --> 00:10:39,000
die von Zeit zu Zeit passieren.

279
00:10:39,000 --> 00:10:41,000
Ihre Hausaufgabe ist es jetzt,

280
00:10:41,000 --> 00:10:43,000
darüber wirklich nachzudenken, zu überlegen, was das bedeutet.

281
00:10:43,000 --> 00:10:45,000
Carl Sagan sagte bekannterweise einmal:

282
00:10:45,000 --> 00:10:47,000
"Um einen Apfelkuchen backen zu können,

283
00:10:47,000 --> 00:10:50,000
muss man zunächst einmal das Universum erfinden."

284
00:10:50,000 --> 00:10:52,000
Aber er hatte Unrecht.

285
00:10:52,000 --> 00:10:55,000
Wenn man in Boltzmanns Szenario einen Apfelkuchen backen will,

286
00:10:55,000 --> 00:10:58,000
dann wartet man einfach darauf, dass die willkürliche Bewegung von Atomen

287
00:10:58,000 --> 00:11:00,000
den Apfelkuchen backt.

288
00:11:00,000 --> 00:11:02,000
Das wird weitaus öfter geschehen

289
00:11:02,000 --> 00:11:04,000
als die zufälligen Bewegungen von Atomen,

290
00:11:04,000 --> 00:11:06,000
die eine Apfelbaumplantage

291
00:11:06,000 --> 00:11:08,000
und etwas Zucker und einen Ofen

292
00:11:08,000 --> 00:11:10,000
und dann einen Apfelkuchen hervorbringen.

293
00:11:10,000 --> 00:11:13,000
Dieses Szenario trifft Vorhersagen.

294
00:11:13,000 --> 00:11:15,000
Und die Vorhersagen sind,

295
00:11:15,000 --> 00:11:18,000
dass die Fluktuationen, die uns hervorbringen, minimal sind.

296
00:11:18,000 --> 00:11:21,000
Selbst, wenn man sich vorstellt, dass der Raum, in dem wir jetzt sind,

297
00:11:21,000 --> 00:11:23,000
existiert und real ist und wir sind hier

298
00:11:23,000 --> 00:11:25,000
und wir haben nicht nur unsere Erinnerungen,

299
00:11:25,000 --> 00:11:27,000
sondern auch unseren Eindruck, dass draußen etwas existiert,

300
00:11:27,000 --> 00:11:31,000
das sich Caltech und die Vereinigten Staaten und die Milchstraße nennt,

301
00:11:31,000 --> 00:11:34,000
dann ist es viel einfacher, dass all diese Eindrücke zufällig in Ihr Gehirn fluktuieren,

302
00:11:34,000 --> 00:11:36,000
als dass sie sich willkürlich zu Caltech

303
00:11:36,000 --> 00:11:39,000
und zu den Vereinigten Staaten und zur Galaxie zusammenfluktuieren.

304
00:11:39,000 --> 00:11:41,000
Die gute Nachricht ist,

305
00:11:41,000 --> 00:11:44,000
dass dieses Szenario deshalb nicht funktioniert; es ist nicht richtig.

306
00:11:44,000 --> 00:11:47,000
Dieses Szenario sagt vorher, dass wir eine minimale Fluktuation sein sollten.

307
00:11:47,000 --> 00:11:49,000
Selbst, wenn man unsere Galaxie außer Acht lässt,

308
00:11:49,000 --> 00:11:51,000
würde man nicht einhundert Milliarden andere Galaxien bekommen.

309
00:11:51,000 --> 00:11:53,000
Und Feynman verstand dies ebenfalls.

310
00:11:53,000 --> 00:11:57,000
Feynman sagt: "Ausgehend von der Hypothese, dass die Welt eine Fluktuation ist,

311
00:11:57,000 --> 00:11:59,000
sind alle Prognosen solcherart, dass wir,

312
00:11:59,000 --> 00:12:01,000
wenn wir einen Teil der Welt betrachten, den wir noch nie zuvor gesehen haben,

313
00:12:01,000 --> 00:12:03,000
ihn durcheinander geraten vorfinden werden, und nicht wie den Teil, den wir kurz zuvor angeschaut haben -

314
00:12:03,000 --> 00:12:05,000
hohe Entropie.

315
00:12:05,000 --> 00:12:07,000
Wenn unsere Ordnung Folge einer Fluktuation wäre,

316
00:12:07,000 --> 00:12:09,000
dann würden wir nirgendwo anders Ordnung erwarten als genau dort, wo wir sie gerade festgestellt haben.

317
00:12:09,000 --> 00:12:13,000
Daraus schließen wir, dass das Universum keine Fluktuation ist."

318
00:12:13,000 --> 00:12:16,000
Das ist gut. Die Frage ist dann, was ist die richtige Antwort?

319
00:12:16,000 --> 00:12:18,000
Wenn das Universum keine Fluktuation ist,

320
00:12:18,000 --> 00:12:21,000
warum hatte das frühe Universum dann eine niedrige Entropie?

321
00:12:21,000 --> 00:12:24,000
Und ich würde Ihnen die Antwort darauf liebend gerne geben, aber mir rennt die Zeit davon.

322
00:12:24,000 --> 00:12:26,000
(Lachen)

323
00:12:26,000 --> 00:12:28,000
Auf der einen Seite haben wir hier das Universum, von dem wir Ihnen berichten,

324
00:12:28,000 --> 00:12:30,000
auf der anderen Seite das Universum, das wirklich existiert.

325
00:12:30,000 --> 00:12:32,000
Ich habe Ihnen gerade dieses Bild gezeigt.

326
00:12:32,000 --> 00:12:34,000
Das Universum dehnt sich seit etwa 10 Milliarden Jahren aus.

327
00:12:34,000 --> 00:12:36,000
Es kühlt sich ab.

328
00:12:36,000 --> 00:12:38,000
Aber wir wissen jetzt genug über die Zukunft des Universums,

329
00:12:38,000 --> 00:12:40,000
dass wir sehr viel mehr sagen können.

330
00:12:40,000 --> 00:12:42,000
Wenn die dunkle Energie bestehen bleibt,

331
00:12:42,000 --> 00:12:45,000
dann werden die Sterne um uns herum ihren nuklearen Treibstoff aufbrauchen, sie werden aufhören zu brennen.

332
00:12:45,000 --> 00:12:47,000
Sie werden zu schwarzen Löchern kollabieren.

333
00:12:47,000 --> 00:12:49,000
Wie werden in einem Universum leben,

334
00:12:49,000 --> 00:12:51,000
in dem es nichts anderes gibt als schwarze Löcher.

335
00:12:51,000 --> 00:12:55,000
Dieses Universum wird 10 hoch 100 Jahre existieren -

336
00:12:55,000 --> 00:12:57,000
sehr viel länger als unser kleines Universum besteht.

337
00:12:57,000 --> 00:12:59,000
Die Zukunft ist sehr viel länger als die Vergangenheit.

338
00:12:59,000 --> 00:13:01,000
Aber auch schwarze Löcher halten nicht ewig.

339
00:13:01,000 --> 00:13:03,000
Sie werden sich auflösen,

340
00:13:03,000 --> 00:13:05,000
und wir werden zurückbleiben mit nichts als leerem Raum.

341
00:13:05,000 --> 00:13:09,000
Dieser leere Raum wird im Wesentlichen für immer fortbestehen.

342
00:13:09,000 --> 00:13:12,000
Aber da der leere Raum Strahlung absondert,

343
00:13:12,000 --> 00:13:14,000
gibt es thermische Fluktuationen,

344
00:13:14,000 --> 00:13:16,000
und er durchläuft

345
00:13:16,000 --> 00:13:18,000
all die möglichen verschiedenen Kombinationen

346
00:13:18,000 --> 00:13:21,000
des Maßes an Freizügigkeit, die in einem leeren Raum existiert.

347
00:13:21,000 --> 00:13:23,000
Obwohl das Universum für immer fortbesteht,

348
00:13:23,000 --> 00:13:25,000
gibt es also nur eine endliche Anzahl an Dingen,

349
00:13:25,000 --> 00:13:27,000
die im Universum passieren können.

350
00:13:27,000 --> 00:13:29,000
Sie alle geschehen über einen Zeitraum hinweg von

351
00:13:29,000 --> 00:13:32,000
10 hoch 10 hoch 120 Jahren.

352
00:13:32,000 --> 00:13:34,000
Hier sind also zwei Fragen für Sie.

353
00:13:34,000 --> 00:13:37,000
Nummer eins: Wenn das Universum 10 hoch 10 hoch 120 Jahre fortbesteht,

354
00:13:37,000 --> 00:13:39,000
warum werden wir geboren

355
00:13:39,000 --> 00:13:42,000
in den ersten 14 Milliarden Jahren,

356
00:13:42,000 --> 00:13:45,000
im warmen, komfortablen Nachglühen des Urknalls.

357
00:13:45,000 --> 00:13:47,000
Warum existieren wir nicht im leeren Raum?

358
00:13:47,000 --> 00:13:49,000
Sie mögen sagen: "Naja, dort gibt es nichts, worin man leben kann",

359
00:13:49,000 --> 00:13:51,000
aber das ist nicht richtig.

360
00:13:51,000 --> 00:13:53,000
Sie könnten eine willkürliche Fluktuation aus dem Nichts sein.

361
00:13:53,000 --> 00:13:55,000
Warum sind Sie es nicht?

362
00:13:55,000 --> 00:13:58,000
Mehr Hausaufgaben für Sie.

363
00:13:58,000 --> 00:14:00,000
Wie ich schon gesagt habe, ich kenne die Antwort nicht wirklich.

364
00:14:00,000 --> 00:14:02,000
Ich werde Ihnen mein Lieblingsszenario schildern.

365
00:14:02,000 --> 00:14:05,000
Entweder ist es so, dass einfach keine Erklärung gibt.

366
00:14:05,000 --> 00:14:07,000
Es ist eine rücksichtslose Tatsache der Universums,

367
00:14:07,000 --> 00:14:10,000
die man akzeptieren und nicht hinterfragen sollte.

368
00:14:11,000 --> 00:14:13,000
Oder vielleicht ist der Urknall

369
00:14:13,000 --> 00:14:15,000
nicht der Beginn des Universums.

370
00:14:15,000 --> 00:14:18,000
Ein Ei, ein unversehrtes Ei, ist eine Konfiguration niedriger Entropie,

371
00:14:18,000 --> 00:14:20,000
und dennoch sagen wir, wenn wir unseren Kühlschrank öffnen,

372
00:14:20,000 --> 00:14:22,000
nicht: "Hah, was für eine Überraschung

373
00:14:22,000 --> 00:14:24,000
diese Konfiguration niedriger Entropie in unserem Kühlschrank zu finden."

374
00:14:24,000 --> 00:14:27,000
Das kommt daher, dass ein Ei kein geschlossenes System ist;

375
00:14:27,000 --> 00:14:29,000
es kommt aus einem Huhn.

376
00:14:29,000 --> 00:14:33,000
Vielleicht kommt das Universum aus einem universellen Huhn.

377
00:14:33,000 --> 00:14:35,000
Vielleicht gibt es etwas, das naturgemäß,

378
00:14:35,000 --> 00:14:38,000
anhand der Entwicklung der physikalischen Gesetze,

379
00:14:38,000 --> 00:14:40,000
Universen wie unseres hervorbringt,

380
00:14:40,000 --> 00:14:42,000
in Konfigurationen niedriger Entropie.

381
00:14:42,000 --> 00:14:44,000
Falls das der Fall ist, dann würde es mehr als einmal passieren;

382
00:14:44,000 --> 00:14:47,000
wir wären Teil eines viel größeren Multiversums.

383
00:14:47,000 --> 00:14:49,000
Das ist mein Lieblingsszenario.

384
00:14:49,000 --> 00:14:52,000
Die Veranstalter haben mich darum gebeten, mit einer gewagten Spekulation zu enden.

385
00:14:52,000 --> 00:14:54,000
Meine gewagte Spekulation ist,

386
00:14:54,000 --> 00:14:57,000
dass die Zeit mich absolut bestätigen wird.

387
00:14:57,000 --> 00:14:59,000
Und in 50 Jahren

388
00:14:59,000 --> 00:15:02,000
werden all meine derzeitigen wilden Ideen als Wahrheiten akzeptiert werden

389
00:15:02,000 --> 00:15:05,000
von den wissenschaftlichen und externen Gemeinden.

390
00:15:05,000 --> 00:15:07,000
Wir alle werden der Ansicht sein, dass unser kleines Universum

391
00:15:07,000 --> 00:15:10,000
nur ein kleiner Teil eines viel größeren Multiversums ist.

392
00:15:10,000 --> 00:15:13,000
Und noch besser, wir werden verstehen, was beim Urknall geschehen ist,

393
00:15:13,000 --> 00:15:15,000
mit Hilfe einer Theorie,

394
00:15:15,000 --> 00:15:17,000
die wir mit unseren Beobachtungen vergleichen werden können.

395
00:15:17,000 --> 00:15:19,000
Das ist eine Prophezeiung. Ich mag falsch liegen.

396
00:15:19,000 --> 00:15:21,000
Aber wir machen uns als menschliche Rasse schon

397
00:15:21,000 --> 00:15:23,000
seit vielen, vielen Jahre Gedanken darüber,

398
00:15:23,000 --> 00:15:26,000
wie das Universum aussah, warum es entstand, wie es entstand.

399
00:15:26,000 --> 00:15:29,000
Es ist aufregend, darüber nachzudenken, dass wir die Antwort vielleicht eines Tages kennen werden.

400
00:15:29,000 --> 00:15:31,000
Vielen Dank.

401
00:15:31,000 --> 00:15:33,000
(Applaus)