1
00:00:00,000 --> 00:00:02,000
Het heelal

2
00:00:02,000 --> 00:00:04,000
is echt groot.

3
00:00:04,000 --> 00:00:07,000
We leven in een sterrenstelsel, de melkweg.

4
00:00:07,000 --> 00:00:10,000
Er zijn ongeveer honderd miljard sterren in de melkweg.

5
00:00:10,000 --> 00:00:12,000
Als je een camera neemt

6
00:00:12,000 --> 00:00:14,000
en je richt die op een willekeurig deel van de hemel

7
00:00:14,000 --> 00:00:16,000
en je laat de sluiter openstaan -

8
00:00:16,000 --> 00:00:19,000
tenminste als je camera aan de Hubble Space Telescope bevestigd is -

9
00:00:19,000 --> 00:00:21,000
dan krijg je iets als dit te zien.

10
00:00:21,000 --> 00:00:24,000
Elk van deze kleine vlekjes

11
00:00:24,000 --> 00:00:26,000
is een melkwegstelsel van ongeveer de grootte van onze melkweg -

12
00:00:26,000 --> 00:00:29,000
honderd miljard sterren in elk van die vlekjes.

13
00:00:29,000 --> 00:00:32,000
Er zijn ongeveer honderd miljard melkwegstelsels

14
00:00:32,000 --> 00:00:34,000
in het waarneembare heelal.

15
00:00:34,000 --> 00:00:36,000
100 miljard is het enige te onthouden getal.

16
00:00:36,000 --> 00:00:39,000
De leeftijd van het heelal tussen nu en de oerknal

17
00:00:39,000 --> 00:00:41,000
is honderd miljard in hondenjaren (ong. 14 miljard).

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

19
00:00:43,000 --> 00:00:46,000
Dat vertelt je iets over onze plaats in het universum.

20
00:00:46,000 --> 00:00:48,000
Een foto als deze moet je gewoon bewonderen.

21
00:00:48,000 --> 00:00:50,000
Ze is zeer mooi.

22
00:00:50,000 --> 00:00:53,000
Ik heb me vaak afgevraagd wat de evolutionaire druk is

23
00:00:53,000 --> 00:00:56,000
die onze voorouders in de savannes ertoe bracht om zich aan te passen en te evolueren,

24
00:00:56,000 --> 00:00:58,000
om echt te kunnen genieten van foto's van melkwegstelsels

25
00:00:58,000 --> 00:01:00,000
als ze die nog niet hadden.

26
00:01:00,000 --> 00:01:02,000
Maar wij zouden het ook graag begrijpen.

27
00:01:02,000 --> 00:01:06,000
Als kosmoloog vraag ik me af waarom het universum is zoals het is?

28
00:01:06,000 --> 00:01:09,000
Een grote aanwijzing die we hebben is dat het universum verandert in de tijd.

29
00:01:09,000 --> 00:01:12,000
Als je kijkt naar een van deze sterrenstelsels en je meet de snelheid ervan

30
00:01:12,000 --> 00:01:14,000
dan zou je vinden dat het van je weg beweegt.

31
00:01:14,000 --> 00:01:16,000
Als je kijkt naar een sterrenstelsel dat nog verder weg is

32
00:01:16,000 --> 00:01:18,000
dan beweegt dat nog sneller van je weg.

33
00:01:18,000 --> 00:01:20,000
Daarom zeggen we dat het heelal uitdijt.

34
00:01:20,000 --> 00:01:22,000
Dat houdt natuurlijk in dat in het verleden

35
00:01:22,000 --> 00:01:24,000
alles veel dichter bij elkaar zat.

36
00:01:24,000 --> 00:01:26,000
In het verleden was het universum dichter

37
00:01:26,000 --> 00:01:28,000
en ook warmer.

38
00:01:28,000 --> 00:01:30,000
Als je dingen samenperst, gaat de temperatuur omhoog.

39
00:01:30,000 --> 00:01:32,000
Dat begrijpen we.

40
00:01:32,000 --> 00:01:34,000
Wat we veel minder begrijpen

41
00:01:34,000 --> 00:01:37,000
is dat het universum vroeger, net na de oerknal

42
00:01:37,000 --> 00:01:39,000
ook overal gelijk was.

43
00:01:39,000 --> 00:01:41,000
Je zou kunnen denken dat dat geen verrassing is.

44
00:01:41,000 --> 00:01:43,000
De lucht in deze kamer is ook overal gelijk.

45
00:01:43,000 --> 00:01:46,000
Je zou kunnen zeggen: "Misschien hebben de dingen zichzelf zo gelijk gemaakt."

46
00:01:46,000 --> 00:01:49,000
Maar de omstandigheden net na de oerknal zijn zeer, zeer verschillend

47
00:01:49,000 --> 00:01:51,000
van de toestand van de lucht in deze kamer.

48
00:01:51,000 --> 00:01:53,000
In het bijzonder waren de dingen een stuk dichter.

49
00:01:53,000 --> 00:01:55,000
De zwaartekracht van die dingen

50
00:01:55,000 --> 00:01:57,000
was een stuk sterker net na de oerknal.

51
00:01:57,000 --> 00:01:59,000
Je moet bedenken dat

52
00:01:59,000 --> 00:02:01,000
we een universum hebben met honderd miljard melkwegstelsels

53
00:02:01,000 --> 00:02:03,000
elk met honderd miljard sterren.

54
00:02:03,000 --> 00:02:06,000
Vroeger waren die honderd miljard sterrenstelsels

55
00:02:06,000 --> 00:02:09,000
samengeperst in een zo grote ruimte -

56
00:02:09,000 --> 00:02:11,000
echt waar.

57
00:02:11,000 --> 00:02:13,000
En je moet je voorstellen dat dat samenpersen gebeurde

58
00:02:13,000 --> 00:02:15,000
zonder enige onvolkomenheden

59
00:02:15,000 --> 00:02:17,000
zonder enige plekjes

60
00:02:17,000 --> 00:02:19,000
waar er een paar atomen meer waren dan elders.

61
00:02:19,000 --> 00:02:22,000
Want als dat zo zou zijn geweest dan zouden ze door de zwaartekracht samengeklapt zijn

62
00:02:22,000 --> 00:02:24,000
tot een groot zwart gat.

63
00:02:24,000 --> 00:02:27,000
Het heelal net na de oerknal zo gelijk verdeeld houden

64
00:02:27,000 --> 00:02:29,000
is niet gemakkelijk. Het is een delicaat evenwichtsspel.

65
00:02:29,000 --> 00:02:31,000
Het is een aanwijzing dat het vroege heelal

66
00:02:31,000 --> 00:02:33,000
niet zomaar willekeurig tot stand is gekomen.

67
00:02:33,000 --> 00:02:35,000
Er is iets dat het zo heeft gemaakt.

68
00:02:35,000 --> 00:02:37,000
Wij willen graag weten wat.

69
00:02:37,000 --> 00:02:40,000
Een deel van de verklaring werd ons gegeven door Ludwig Boltzmann,

70
00:02:40,000 --> 00:02:43,000
een Oostenrijks fysicus uit de 19e eeuw.

71
00:02:43,000 --> 00:02:46,000
Boltzmanns bijdrage was dat hij ons hielp 'entropie' te begrijpen.

72
00:02:46,000 --> 00:02:48,000
Je hebt wel al gehoord van entropie.

73
00:02:48,000 --> 00:02:51,000
Het is de willekeur, de wanorde, het chaotische van systemen.

74
00:02:51,000 --> 00:02:53,000
Boltzmann gaf ons een formule -

75
00:02:53,000 --> 00:02:55,000
nu op zijn grafsteen gegraveerd -

76
00:02:55,000 --> 00:02:57,000
die het begrip entropie duidelijk maakt.

77
00:02:57,000 --> 00:02:59,000
Het wil eigenlijk gewoon zeggen dat entropie

78
00:02:59,000 --> 00:03:01,000
het aantal manieren is waarop we de bestanddelen

79
00:03:01,000 --> 00:03:04,000
van een systeem kunnen herschikken, zonder dat je het merkt.

80
00:03:04,000 --> 00:03:06,000
Zodat het er macroscopisch hetzelfde blijft uitzien.

81
00:03:06,000 --> 00:03:08,000
In de lucht in deze kamer

82
00:03:08,000 --> 00:03:11,000
merk je elk individueel atoom niet op.

83
00:03:11,000 --> 00:03:13,000
Een lage entropieconfiguratie

84
00:03:13,000 --> 00:03:15,000
is er een waarin er slechts een paar schikkingen zijn die er zo uitzien.

85
00:03:15,000 --> 00:03:17,000
Een hoge entropieconfiguratie

86
00:03:17,000 --> 00:03:19,000
is er een waarin er vele schikkingen zijn die er zo uitzien.

87
00:03:19,000 --> 00:03:21,000
Dit is een zeer belangrijk inzicht

88
00:03:21,000 --> 00:03:23,000
omdat het ons de tweede wet van de

89
00:03:23,000 --> 00:03:25,000
thermodynamica helpt te verklaren -

90
00:03:25,000 --> 00:03:28,000
de wet die zegt dat de entropie toeneemt in het universum

91
00:03:28,000 --> 00:03:30,000
of in een geïsoleerd stukje van het universum.

92
00:03:30,000 --> 00:03:32,000
De reden waarom de entropie toeneemt,

93
00:03:32,000 --> 00:03:35,000
is simpelweg omdat er veel meer manieren zijn

94
00:03:35,000 --> 00:03:37,000
om een hoge entropie te hebben dan om een lage entropie te hebben.

95
00:03:37,000 --> 00:03:39,000
Dat is een prachtig inzicht

96
00:03:39,000 --> 00:03:41,000
maar het laat iets buiten beschouwing.

97
00:03:41,000 --> 00:03:43,000
Dit inzicht dat de entropie toeneemt, is overigens

98
00:03:43,000 --> 00:03:46,000
wat er achter het idee van 'de pijl van de tijd' zit.

99
00:03:46,000 --> 00:03:48,000
Het verschil tussen verleden en toekomst.

100
00:03:48,000 --> 00:03:50,000
Elk verschil dat er is

101
00:03:50,000 --> 00:03:52,000
tussen het verleden en de toekomst

102
00:03:52,000 --> 00:03:54,000
is er omdat de entropie toeneemt -

103
00:03:54,000 --> 00:03:57,000
het feit dat je je het verleden kan herinneren, maar niet de toekomst.

104
00:03:57,000 --> 00:04:00,000
Het feit dat je geboren bent, leeft en dan doodgaat,

105
00:04:00,000 --> 00:04:02,000
altijd in die volgorde,

106
00:04:02,000 --> 00:04:04,000
is zo omdat de entropie toeneemt.

107
00:04:04,000 --> 00:04:06,000
Boltzmann legde uit dat als je begint met een lage entropie

108
00:04:06,000 --> 00:04:08,000
het heel natuurlijk is dat ze toeneemt

109
00:04:08,000 --> 00:04:11,000
omdat er meer manieren zijn om hoge entropie te hebben.

110
00:04:11,000 --> 00:04:13,000
Wat hij niet uitlegde was de reden waarom

111
00:04:13,000 --> 00:04:16,000
de entropie in de eerste plaats ooit laag was.

112
00:04:16,000 --> 00:04:18,000
Het feit dat de entropie van het universum laag was,

113
00:04:18,000 --> 00:04:20,000
was een weerspiegeling van het feit

114
00:04:20,000 --> 00:04:22,000
dat het vroege heelal heel erg eenvormig was.

115
00:04:22,000 --> 00:04:24,000
We willen dat graag begrijpen.

116
00:04:24,000 --> 00:04:26,000
Dat is onze taak als kosmologen.

117
00:04:26,000 --> 00:04:28,000
Helaas, het is eigenlijk een probleem

118
00:04:28,000 --> 00:04:30,000
waar we niet voldoende aandacht aan geven.

119
00:04:30,000 --> 00:04:32,000
Het is niet een van de eerste dingen die mensen zouden zeggen

120
00:04:32,000 --> 00:04:34,000
als je aan een moderne kosmoloog vroeg:

121
00:04:34,000 --> 00:04:36,000
"Wat zijn de problemen die we proberen aan te pakken?"

122
00:04:36,000 --> 00:04:38,000
Een van de mensen die dit probleem wel inzag,

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

124
00:04:40,000 --> 00:04:42,000
50 jaar geleden gaf hij een reeks lezingen.

125
00:04:42,000 --> 00:04:44,000
Hij gaf de populaire lezingen

126
00:04:44,000 --> 00:04:46,000
die later als "The Character of Physical Law" werden uitgegeven.

127
00:04:46,000 --> 00:04:48,000
Hij gaf lezingen aan Caltech ondergegradueerden,

128
00:04:48,000 --> 00:04:50,000
die later "The Feynman Lectures on Physics" werden.

129
00:04:50,000 --> 00:04:52,000
En lezingen voor Caltech gegradueerden

130
00:04:52,000 --> 00:04:54,000
die de "The Feynman Lectures on Gravitation" werden.

131
00:04:54,000 --> 00:04:57,000
In elk van deze boeken en elke reeks lezingen

132
00:04:57,000 --> 00:04:59,000
benadrukte hij dit vraagstuk:

133
00:04:59,000 --> 00:05:02,000
"Waarom had het vroege heelal zo'n kleine entropie?"

134
00:05:02,000 --> 00:05:04,000
Dus hij zegt - ik ben niet van plan om zijn accent na te bootsen -

135
00:05:04,000 --> 00:05:07,000
"Om de een of andere reden had het universum ooit

136
00:05:07,000 --> 00:05:10,000
een zeer lage entropie voor zijn energie-inhoud

137
00:05:10,000 --> 00:05:12,000
en sindsdien is die entropie toegenomen.

138
00:05:12,000 --> 00:05:15,000
De pijl van de tijd kan niet volledig worden begrepen

139
00:05:15,000 --> 00:05:18,000
voordat het mysterie van het begin van de geschiedenis

140
00:05:18,000 --> 00:05:20,000
van het heelal beter wordt

141
00:05:20,000 --> 00:05:22,000
begrepen."

142
00:05:22,000 --> 00:05:24,000
Dat is onze taak.

143
00:05:24,000 --> 00:05:26,000
Daar zijn we al 50 jaar mee bezig

144
00:05:26,000 --> 00:05:28,000
en je zou denken dat dat probleem nu van de baan is.

145
00:05:28,000 --> 00:05:30,000
Niets is minder waar.

146
00:05:30,000 --> 00:05:32,000
Het probleem werd groter

147
00:05:32,000 --> 00:05:34,000
in plaats van kleiner,

148
00:05:34,000 --> 00:05:36,000
omdat we in 1998

149
00:05:36,000 --> 00:05:39,000
iets cruciaals over het heelal zijn te weten gekomen.

150
00:05:39,000 --> 00:05:41,000
De uitdijing versnelt!

151
00:05:41,000 --> 00:05:43,000
Het heelal dijt niet alleen uit.

152
00:05:43,000 --> 00:05:45,000
Als je kijkt naar een melkwegstelsel, dan gaat het van ons weg.

153
00:05:45,000 --> 00:05:47,000
Kijk je een miljard jaar later opnieuw dan

154
00:05:47,000 --> 00:05:50,000
zal het nog sneller van ons weg bewegen.

155
00:05:50,000 --> 00:05:53,000
Individuele sterrenstelsels verwijderen zich steeds sneller en sneller van elkaar.

156
00:05:53,000 --> 00:05:55,000
Dus zeggen we dat het heelal versneld uitdijt.

157
00:05:55,000 --> 00:05:57,000
Waarom de entropie van het vroege heelal

158
00:05:57,000 --> 00:05:59,000
laag was, weten we nog niet.

159
00:05:59,000 --> 00:06:01,000
Maar we hebben op zijn minst een goede theorie die dat kan verklaren.

160
00:06:01,000 --> 00:06:03,000
Als die theorie juist is

161
00:06:03,000 --> 00:06:05,000
dan is dat de theorie van de donkere energie.

162
00:06:05,000 --> 00:06:08,000
Het is het idee dat lege ruimte zelf energie bezit.

163
00:06:08,000 --> 00:06:11,000
In elke kleine kubieke centimeter ruimte,

164
00:06:11,000 --> 00:06:13,000
of daar al of niet iets inzit,

165
00:06:13,000 --> 00:06:15,000
of er al dan niet deeltjes, materie, straling of wat dan ook in voorkomt,

166
00:06:15,000 --> 00:06:18,000
is er nog steeds energie, zelfs in de ruimte zelf.

167
00:06:18,000 --> 00:06:20,000
Deze energie oefent volgens Einstein

168
00:06:20,000 --> 00:06:23,000
een druk uit op het universum.

169
00:06:23,000 --> 00:06:25,000
Het is een eeuwigdurende impuls

170
00:06:25,000 --> 00:06:27,000
die sterrenstelsels uit elkaar duwt.

171
00:06:27,000 --> 00:06:30,000
Omdat donkere energie in tegenstelling tot materie of straling

172
00:06:30,000 --> 00:06:33,000
niet verdunt als het heelal uitdijt.

173
00:06:33,000 --> 00:06:35,000
De hoeveelheid energie in elke kubieke centimeter

174
00:06:35,000 --> 00:06:37,000
blijft hetzelfde

175
00:06:37,000 --> 00:06:39,000
zelfs als het universum groter en groter wordt.

176
00:06:39,000 --> 00:06:42,000
Dit heeft cruciale gevolgen

177
00:06:42,000 --> 00:06:45,000
voor wat het universum gaat doen in de toekomst.

178
00:06:45,000 --> 00:06:47,000
Het heelal zal eeuwig blijven uitdijen.

179
00:06:47,000 --> 00:06:49,000
Toen ik jullie leeftijd had

180
00:06:49,000 --> 00:06:51,000
wisten we niet wat het universum zou gaan doen.

181
00:06:51,000 --> 00:06:54,000
Sommige mensen dachten dat het universum in de toekomst terug zou instorten.

182
00:06:54,000 --> 00:06:56,000
Einstein was dol op dit idee.

183
00:06:56,000 --> 00:06:59,000
Maar als er donkere energie bestaat en ze niet verdwijnt,

184
00:06:59,000 --> 00:07:02,000
dan zal het universum voor eeuwig en altijd blijven uitdijen.

185
00:07:02,000 --> 00:07:04,000
14 miljard jaar

186
00:07:04,000 --> 00:07:06,000
of 100 miljard hondenjaren zijn voorbij

187
00:07:06,000 --> 00:07:09,000
maar een oneindig aantal jaren liggen in het verschiet.

188
00:07:09,000 --> 00:07:12,000
Ondertussen ziet de ruimte

189
00:07:12,000 --> 00:07:14,000
er voor ons eindig uit.

190
00:07:14,000 --> 00:07:16,000
Ruimte kan eindig of oneindig zijn

191
00:07:16,000 --> 00:07:18,000
maar omdat het heelal steeds sneller uitdijt

192
00:07:18,000 --> 00:07:20,000
bestaan er delen die we niet kunnen zien

193
00:07:20,000 --> 00:07:22,000
en nooit zullen zien.

194
00:07:22,000 --> 00:07:24,000
We hebben slechts toegang tot een eindig deel van de ruimte dat

195
00:07:24,000 --> 00:07:26,000
omgeven is door een horizon.

196
00:07:26,000 --> 00:07:28,000
Dus hoewel de tijd eeuwig gaat duren

197
00:07:28,000 --> 00:07:30,000
is de ruimte voor ons beperkt.

198
00:07:30,000 --> 00:07:33,000
Ten slotte heeft de lege ruimte een temperatuur.

199
00:07:33,000 --> 00:07:35,000
In de jaren '70 vertelde Stephen Hawking ons

200
00:07:35,000 --> 00:07:37,000
dat een zwart gat, ook al denk je dat het alleen maar zwart is,

201
00:07:37,000 --> 00:07:39,000
straling uitzendt,

202
00:07:39,000 --> 00:07:41,000
als je rekening houdt met de kwantummechanica.

203
00:07:41,000 --> 00:07:44,000
De kromming van de ruimte-tijd rond het zwarte gat

204
00:07:44,000 --> 00:07:47,000
roept kwantummechanische fluctuaties op

205
00:07:47,000 --> 00:07:49,000
en het zwarte gat straalt.

206
00:07:49,000 --> 00:07:52,000
Een nauwkeurig gelijkaardige berekening door Hawking en Gary Gibbons

207
00:07:52,000 --> 00:07:55,000
toonde aan dat, als je in de lege ruimte donkere energie hebt,

208
00:07:55,000 --> 00:07:58,000
het hele universum straling produceert.

209
00:07:58,000 --> 00:08:00,000
De energie van de lege ruimte

210
00:08:00,000 --> 00:08:02,000
roept kwantumfluctuaties op.

211
00:08:02,000 --> 00:08:04,000
Dus zelfs als het heelal eeuwig zou blijven bestaan

212
00:08:04,000 --> 00:08:07,000
en gewone materie en straling weg zullen verdunnen

213
00:08:07,000 --> 00:08:09,000
dan zal er zelfs in die lege ruimte

214
00:08:09,000 --> 00:08:11,000
altijd wat straling,

215
00:08:11,000 --> 00:08:13,000
wat thermische fluctuaties, overblijven.

216
00:08:13,000 --> 00:08:15,000
Dit betekent

217
00:08:15,000 --> 00:08:17,000
dat het heelal eruitziet

218
00:08:17,000 --> 00:08:19,000
als een eeuwigdurende doos vol gas.

219
00:08:19,000 --> 00:08:21,000
Wat houdt dat in?

220
00:08:21,000 --> 00:08:24,000
Dat werd door Boltzmann al in de 19e eeuw bestudeerd.

221
00:08:24,000 --> 00:08:27,000
Hij zei dat de entropie toeneemt

222
00:08:27,000 --> 00:08:29,000
want er zijn veel veel meer manieren

223
00:08:29,000 --> 00:08:32,000
voor het universum om een hoge entropie te hebben, eerder dan een lage entropie.

224
00:08:32,000 --> 00:08:35,000
Maar dat is een probabilistische verklaring.

225
00:08:35,000 --> 00:08:37,000
Ze zal waarschijnlijk toenemen

226
00:08:37,000 --> 00:08:39,000
en de kans erop is enorm groot.

227
00:08:39,000 --> 00:08:41,000
Iets waar je je geen zorgen over hoeft te maken is

228
00:08:41,000 --> 00:08:45,000
dat de lucht in deze zaal zich in één hoek van de zaal zal verzamelen, zodat we zullen stikken.

229
00:08:45,000 --> 00:08:47,000
Dat is zeer, zeer onwaarschijnlijk.

230
00:08:47,000 --> 00:08:49,000
Behalve als ze de deuren op slot hielden

231
00:08:49,000 --> 00:08:51,000
en ons hier letterlijk voor eeuwig binnenhielden,

232
00:08:51,000 --> 00:08:53,000
zal dat ooit gebeuren.

233
00:08:53,000 --> 00:08:55,000
Alles wat is toegestaan

234
00:08:55,000 --> 00:08:58,000
elke configuratie die de moleculen in deze kamer kunnen innemen

235
00:08:58,000 --> 00:09:00,000
zal zich uiteindelijk ooit voordoen.

236
00:09:00,000 --> 00:09:03,000
Boltzmann zegt dat je kan beginnen met een universum

237
00:09:03,000 --> 00:09:05,000
in thermisch evenwicht.

238
00:09:05,000 --> 00:09:08,000
Hij wist nog niets over de oerknal. Hij wist niets over de uitdijing van het heelal.

239
00:09:08,000 --> 00:09:11,000
Hij dacht dat ruimte en tijd werden verklaard door Isaac Newton -

240
00:09:11,000 --> 00:09:13,000
ze waren absoluut; ze zouden er voor altijd zijn.

241
00:09:13,000 --> 00:09:15,000
Dus zijn idee van een natuurlijk universum

242
00:09:15,000 --> 00:09:18,000
was er een waarin de luchtmoleculen gewoon gelijkmatig verspreid waren -

243
00:09:18,000 --> 00:09:20,000
- alle moleculen overigens.

244
00:09:20,000 --> 00:09:23,000
Maar als je Boltzmann bent, dan weet je dat als je maar lang genoeg wacht,

245
00:09:23,000 --> 00:09:26,000
de willekeurige fluctuaties van deze moleculen

246
00:09:26,000 --> 00:09:28,000
hen zo nu en dan

247
00:09:28,000 --> 00:09:30,000
in lagere entropieconfiguraties zullen brengen.

248
00:09:30,000 --> 00:09:32,000
Maar dat ze zich daarna in de natuurlijke loop der dingen

249
00:09:32,000 --> 00:09:34,000
terug zullen verspreiden.

250
00:09:34,000 --> 00:09:36,000
Het is dus niet zo dat entropie altijd moet toenemen -

251
00:09:36,000 --> 00:09:39,000
je kan fluctuaties naar lagere entropie,

252
00:09:39,000 --> 00:09:41,000
naar meer georganiseerde situaties hebben.

253
00:09:41,000 --> 00:09:43,000
Als dat waar is

254
00:09:43,000 --> 00:09:45,000
komt Boltzmann vervolgens

255
00:09:45,000 --> 00:09:47,000
op twee zeer modern klinkende ideeën:

256
00:09:47,000 --> 00:09:50,000
het multiversum en het antropisch principe.

257
00:09:50,000 --> 00:09:52,000
Het probleem met een thermisch evenwicht is

258
00:09:52,000 --> 00:09:54,000
dat daarin geen leven mogelijk is.

259
00:09:54,000 --> 00:09:57,000
Vergeet niet dat het leven zelf afhankelijk is van de pijl van de tijd.

260
00:09:57,000 --> 00:09:59,000
We zouden niet in staat zijn om informatie te verwerken,

261
00:09:59,000 --> 00:10:01,000
te metaboliseren, te lopen en te praten

262
00:10:01,000 --> 00:10:03,000
als we in thermisch evenwicht zouden verkeren.

263
00:10:03,000 --> 00:10:05,000
Stel je een zeer, zeer groot universum voor,

264
00:10:05,000 --> 00:10:07,000
een oneindig groot heelal,

265
00:10:07,000 --> 00:10:09,000
met willekeurig tegen elkaar aan botsende deeltjes.

266
00:10:09,000 --> 00:10:12,000
Af en toe zullen daarin kleine fluctuaties naar lagere entropiestaten ontstaan

267
00:10:12,000 --> 00:10:14,000
om dan weer te verdwijnen.

268
00:10:14,000 --> 00:10:16,000
Maar er zullen ook grote schommelingen voorkomen.

269
00:10:16,000 --> 00:10:18,000
Af en toe krijg je een planeet,

270
00:10:18,000 --> 00:10:20,000
een ster, een melkwegstelsel

271
00:10:20,000 --> 00:10:22,000
of honderd miljard sterrenstelsels.

272
00:10:22,000 --> 00:10:24,000
Dus zegt Boltzmann dat

273
00:10:24,000 --> 00:10:27,000
wij alleen maar in dat deel van het multiversum kunnen voorkomen,

274
00:10:27,000 --> 00:10:30,000
waar zich deze immens grote reeks van fluctuaties heeft voorgedaan,

275
00:10:30,000 --> 00:10:32,000
waar leven mogelijk is.

276
00:10:32,000 --> 00:10:34,000
En dat is de plaats waar de entropie laag is.

277
00:10:34,000 --> 00:10:37,000
Misschien is ons universum slechts één van die dingen

278
00:10:37,000 --> 00:10:39,000
die af en toe gebeuren.

279
00:10:39,000 --> 00:10:41,000
Als huiswerk moeten jullie eens nadenken

280
00:10:41,000 --> 00:10:43,000
wat dit betekent.

281
00:10:43,000 --> 00:10:45,000
Een beroemde uitspraak van Carl Sagan was

282
00:10:45,000 --> 00:10:47,000
dat je "om een appeltaart te maken

283
00:10:47,000 --> 00:10:50,000
je eerst een universum moest uitvinden."

284
00:10:50,000 --> 00:10:52,000
Maar dat klopt niet.

285
00:10:52,000 --> 00:10:55,000
In Boltzmanns scenario moet je om een appeltaart te krijgen

286
00:10:55,000 --> 00:10:58,000
gewoon wachten tot de willekeurige beweging van atomen

287
00:10:58,000 --> 00:11:00,000
je een appeltaart oplevert.

288
00:11:00,000 --> 00:11:02,000
Dat zal veel vaker gebeuren

289
00:11:02,000 --> 00:11:04,000
dan dat de willekeurige bewegingen van atomen

290
00:11:04,000 --> 00:11:06,000
je een appelboomgaard,

291
00:11:06,000 --> 00:11:08,000
alle ingrediënten en een oven opleveren

292
00:11:08,000 --> 00:11:10,000
waarmee je vervolgens een appeltaart kan maken.

293
00:11:10,000 --> 00:11:13,000
Dit scenario maakt voorspellingen.

294
00:11:13,000 --> 00:11:15,000
En de voorspellingen zijn

295
00:11:15,000 --> 00:11:18,000
dat de schommelingen, die ons doen ontstaan, minimaal zijn.

296
00:11:18,000 --> 00:11:21,000
Stel je voor dat de zaal waarin we ons nu bevinden

297
00:11:21,000 --> 00:11:23,000
echt bestaat en wij hier zijn

298
00:11:23,000 --> 00:11:25,000
en dat we niet alleen onze eigen herinneringen hebben,

299
00:11:25,000 --> 00:11:27,000
maar ook het idee dat er daarbuiten

300
00:11:27,000 --> 00:11:31,000
zoiets als Caltech, de Verenigde Staten en de melkweg bestaan.

301
00:11:31,000 --> 00:11:34,000
Het is veel eenvoudiger dat al die indrukken willekeurig in je hersenen rondzweven

302
00:11:34,000 --> 00:11:36,000
dan dat de dingen daadwerkelijk zo willekeurig fluctueren

303
00:11:36,000 --> 00:11:39,000
dat Caltech, de Verenigde Staten en de melkweg echt ontstaan.

304
00:11:39,000 --> 00:11:41,000
Het goede nieuws is dat

305
00:11:41,000 --> 00:11:44,000
dit scenario daarom niet werkt; het klopt niet.

306
00:11:44,000 --> 00:11:47,000
Dit scenario voorspelt dat we een minimale schommeling moeten zijn.

307
00:11:47,000 --> 00:11:49,000
Zelfs als je ons melkwegstelsel erbuiten laat,

308
00:11:49,000 --> 00:11:51,000
ga je geen honderd miljard andere sterrenstelsels krijgen.

309
00:11:51,000 --> 00:11:53,000
Dat had Feynman ook begrepen.

310
00:11:53,000 --> 00:11:57,000
Feynman zegt: "Vanuit de hypothese dat de wereld een fluctuatie is

311
00:11:57,000 --> 00:11:59,000
geven alle voorspellingen aan dat

312
00:11:59,000 --> 00:12:01,000
als we naar een deel van de wereld, dat we nog nooit eerder hebben gezien, kijken,

313
00:12:01,000 --> 00:12:03,000
we het chaotisch moeten vinden en niet zo geordend als we het net hebben gezien -

314
00:12:03,000 --> 00:12:05,000
met hoge entropie dus.

315
00:12:05,000 --> 00:12:07,000
Als onze orde te wijten was aan een fluctuatie, zouden we

316
00:12:07,000 --> 00:12:09,000
nergens anders orde verwachten, behalve waar we ze zojuist hebben opgemerkt.

317
00:12:09,000 --> 00:12:13,000
We concluderen daarom dat het universum geen fluctuatie is."

318
00:12:13,000 --> 00:12:16,000
Dat is goed. Maar wat is dan het juiste antwoord?

319
00:12:16,000 --> 00:12:18,000
Als het universum geen fluctuatie is

320
00:12:18,000 --> 00:12:21,000
waarom had het vroege heelal dan een lage entropie?

321
00:12:21,000 --> 00:12:24,000
Ik zou het jullie graag vertellen maar mijn tijd zit er bijna op.

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

323
00:12:26,000 --> 00:12:28,000
Hier is het universum waar we het over hadden

324
00:12:28,000 --> 00:12:30,000
versus het universum dat echt bestaat.

325
00:12:30,000 --> 00:12:32,000
Ik liet net dit beeld zien.

326
00:12:32,000 --> 00:12:34,000
Het heelal dijt al zo'n 10 miljard jaar uit.

327
00:12:34,000 --> 00:12:36,000
Het koelt af.

328
00:12:36,000 --> 00:12:38,000
Maar we weten nu genoeg over de toekomst van het heelal

329
00:12:38,000 --> 00:12:40,000
om nog veel meer te kunnen zeggen.

330
00:12:40,000 --> 00:12:42,000
Als de donkere energie echt zal blijken te bestaan

331
00:12:42,000 --> 00:12:45,000
zullen de sterren om ons heen hun nucleaire brandstof opgebruiken en uitdoven.

332
00:12:45,000 --> 00:12:47,000
Ze zullen tot zwarte gaten vervallen.

333
00:12:47,000 --> 00:12:49,000
Er zal dan een universum

334
00:12:49,000 --> 00:12:51,000
met alleen maar zwarte gaten zijn.

335
00:12:51,000 --> 00:12:55,000
Dat universum zal zo'n 10 tot de 100ste jaar blijven bestaan -

336
00:12:55,000 --> 00:12:57,000
veel langer dan dat ons kleine universum al heeft bestaan.

337
00:12:57,000 --> 00:12:59,000
De toekomst gaat veel langer duren dan het verleden.

338
00:12:59,000 --> 00:13:01,000
Maar zelfs zwarte gaten zijn niet voor eeuwig.

339
00:13:01,000 --> 00:13:03,000
Zij zullen verdampen

340
00:13:03,000 --> 00:13:05,000
en er zal niets dan lege ruimte overblijven.

341
00:13:05,000 --> 00:13:09,000
Die lege ruimte zou eeuwig blijven bestaan.

342
00:13:09,000 --> 00:13:12,000
Maar doordat lege ruimte straling afgeeft

343
00:13:12,000 --> 00:13:14,000
zullen er zich thermische schommelingen voordoen.

344
00:13:14,000 --> 00:13:16,000
Alle verschillende mogelijke combinaties

345
00:13:16,000 --> 00:13:18,000
van graden van vrijheid,

346
00:13:18,000 --> 00:13:21,000
die er in de lege ruimte bestaan, zullen zich voordoen.

347
00:13:21,000 --> 00:13:23,000
Dus zelfs als het universum eeuwig duurt,

348
00:13:23,000 --> 00:13:25,000
is er slechts een eindig aantal dingen

349
00:13:25,000 --> 00:13:27,000
dat daarin mogelijk zal kunnen gebeuren.

350
00:13:27,000 --> 00:13:29,000
Ze zullen allemaal gebeuren over een tijdsduur

351
00:13:29,000 --> 00:13:32,000
van 10 tot de 10e tot de 120ste jaar.

352
00:13:32,000 --> 00:13:34,000
Hier zijn twee vragen voor jullie.

353
00:13:34,000 --> 00:13:37,000
Nummer één: Als het universum 10 tot de 10e tot de 120ste jaar duurt

354
00:13:37,000 --> 00:13:39,000
waarom zijn wij dan geboren

355
00:13:39,000 --> 00:13:42,000
in de eerste 14 miljard jaar van het

356
00:13:42,000 --> 00:13:45,000
warme, comfortabele nagloeien van de oerknal?

357
00:13:45,000 --> 00:13:47,000
Waarom bestaan wij niet in de lege ruimte?

358
00:13:47,000 --> 00:13:49,000
Je zou kunnen zeggen "Nou, daar is niets om leven mogelijk te maken."

359
00:13:49,000 --> 00:13:51,000
maar dat is geen goed antwoord.

360
00:13:51,000 --> 00:13:53,000
Je kon een toevallige fluctuatie van het niets zijn.

361
00:13:53,000 --> 00:13:55,000
Waarom ben je dat niet?

362
00:13:55,000 --> 00:13:58,000
Nog meer huiswerk voor je.

363
00:13:58,000 --> 00:14:00,000
Zoals ik al zei ken ik het antwoord ook niet.

364
00:14:00,000 --> 00:14:02,000
Maar ik ga jullie mijn favoriete scenario vertellen.

365
00:14:02,000 --> 00:14:05,000
Ofwel is het gewoon zo en is er geen uitleg.

366
00:14:05,000 --> 00:14:07,000
Dat is nu eenmaal een rauw feit over het heelal

367
00:14:07,000 --> 00:14:10,000
dat je moet leren aanvaarden en ophouden met vragen te stellen.

368
00:14:11,000 --> 00:14:13,000
Of misschien is de oerknal

369
00:14:13,000 --> 00:14:15,000
niet het begin van het universum.

370
00:14:15,000 --> 00:14:18,000
Een ei, een heel ei, heeft een lage entropieconfiguratie

371
00:14:18,000 --> 00:14:20,000
en toch roepen wij bij het openen van onze koelkast

372
00:14:20,000 --> 00:14:22,000
niet: "Ach kijk, nooit gedacht zo'n lage entropieconfiguratie

373
00:14:22,000 --> 00:14:24,000
in onze koelkast aan te treffen."

374
00:14:24,000 --> 00:14:27,000
Dat komt omdat een ei geen gesloten systeem is;

375
00:14:27,000 --> 00:14:29,000
het komt uit een kip.

376
00:14:29,000 --> 00:14:33,000
Misschien komt het universum uit een universele kip.

377
00:14:33,000 --> 00:14:35,000
Misschien is er iets dat van nature

378
00:14:35,000 --> 00:14:38,000
door de evolutie van de wetten van de natuurkunde,

379
00:14:38,000 --> 00:14:40,000
aanleiding geeft tot een universum als het onze,

380
00:14:40,000 --> 00:14:42,000
in lage entropieconfiguraties.

381
00:14:42,000 --> 00:14:44,000
Als dat waar is, zou het meer dan eens moeten gebeuren;

382
00:14:44,000 --> 00:14:47,000
wij zouden dan een deel van een veel groter multiversum zijn.

383
00:14:47,000 --> 00:14:49,000
Dat is mijn favoriete scenario.

384
00:14:49,000 --> 00:14:52,000
De organisatoren vroegen me om te eindigen met een gewaagde speculatie.

385
00:14:52,000 --> 00:14:54,000
Mijn gewaagde speculatie

386
00:14:54,000 --> 00:14:57,000
is dat de geschiedenis mij gelijk zal geven.

387
00:14:57,000 --> 00:14:59,000
Binnen 50 jaar zullen

388
00:14:59,000 --> 00:15:02,000
al mijn huidige wilde ideeën als waarheden aanvaard worden

389
00:15:02,000 --> 00:15:05,000
door de wetenschappelijke en overige gemeenschappen.

390
00:15:05,000 --> 00:15:07,000
We zullen allemaal geloven dat ons kleine universum

391
00:15:07,000 --> 00:15:10,000
slechts een klein onderdeel is van een veel groter multiversum.

392
00:15:10,000 --> 00:15:13,000
Nog beter, we zullen begrijpen wat er gebeurd is bij de oerknal

393
00:15:13,000 --> 00:15:15,000
in termen van een theorie

394
00:15:15,000 --> 00:15:17,000
die met de observaties overeen komt.

395
00:15:17,000 --> 00:15:19,000
Dit is een voorspelling. Ik kan het mis hebben.

396
00:15:19,000 --> 00:15:21,000
Maar we hebben als menselijk ras nagedacht

397
00:15:21,000 --> 00:15:23,000
over wat het universum was,

398
00:15:23,000 --> 00:15:26,000
waarom het werd wat het nu al zolang is.

399
00:15:26,000 --> 00:15:29,000
Het is spannend om te denken dat we het antwoord ooit zullen kennen.

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

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