is really big.

宇宙は

We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.

実に広大です

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

私たちは銀河の１つ 天の川銀河にいます

And if you take a camera

天の川銀河には約１千億の星があります

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

カメラを空のどこかに向けて

and you just keep the shutter open,

シャッターを

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

開けたままにしておくだけで

it will see something like this.

カメラがハッブル宇宙望遠鏡に繋がっていればですが

Every one of these little blobs

このようなものが見えます

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

これらの小さな塊のそれぞれが

a hundred billion stars in each of those blobs.

私たちの銀河系程の大きさの銀河で

There are approximately a hundred billion galaxies

１つの塊ごとに１千億の星があります

in the observable universe.

観測できる限りの宇宙には

100 billion is the only number you need to know.

大体１千億の銀河があります

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

覚える数字は「１千億」だけです

is a hundred billion in dog years.

ビッグバンから現在の宇宙の年齢は

(Laughter)

犬年齢で言う１千億年です

Which tells you something about our place in the universe.

（笑）

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

宇宙での人間の身分が分かります

It's extremely beautiful.

このような非常に美しい写真は

I've often wondered, what is the evolutionary pressure

見とれるだけでもかまいません

that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve

銀河の写真などなかった頃に これを本当に楽しめるまで

to really enjoy pictures of galaxies

アフリカ南部の草原にいた私たちの祖先を順応させ

when they didn't have any.

進化させた進化の要因は

But we would also like to understand it.

何だろうとよく考えます

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

でも同時に理解もしたいのです

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

宇宙学者として「なぜ宇宙はこうなのだ？」と聞きたいのです

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

大きなヒントの１つは宇宙が時とともに変化していることです

it would be moving away from you.

銀河の１つをとってその速度を測ると

And if you look at a galaxy even farther away,

私たちから遠ざかっています

it would be moving away faster.

さらに遠い銀河を見ると

So we say the universe is expanding.

もっと速く遠ざかっています

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

宇宙は膨張しているということです

things were closer together.

つまり 過去の銀河はお互い

In the past, the universe was more dense,

もっと近かったということです

and it was also hotter.

昔の宇宙は今より密度が高く

If you squeeze things together, the temperature goes up.

温度も高かったのです

That kind of makes sense to us.

物を圧縮すると温度が上がります

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

これはそれなりに理解できます

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

あまり理解できないのは

was also very, very smooth.

初期のビッグバンに近い頃の宇宙が

You might think that that's not a surprise.

非常に均一的だったことです

The air in this room is very smooth.

驚くことでないと思うかもしれません

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

この会場の空気はとても均一的です

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

「物は自然に均一化するのでは」と言うかもしれません

than the conditions of the air in this room.

でもビッグバンの頃の状態はこの会場の空気の状態とは

In particular, things were a lot denser.

非常に異なっていました

The gravitational pull of things

特に物体の密度はもっと高く

was a lot stronger near the Big Bang.

重力が物体を引きつける働きは

What you have to think about

ビッグバン直前はもっと強力でした

is we have a universe with a hundred billion galaxies,

考えてみてください

a hundred billion stars each.

宇宙には１千億の銀河があり

At early times, those hundred billion galaxies

それぞれ１千億の星があるのです

were squeezed into a region about this big --

その１千億の銀河が最初の頃は

literally -- at early times.

このくらいの大きさに圧縮されていたのです

And you have to imagine doing that squeezing

実際初期にはこの大きさでした

without any imperfections,

その圧縮をどう行うか考えてみると

without any little spots

完璧でなくてはならず

where there were a few more atoms than somewhere else.

ほんの少しでも原子の分布が

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

不均等な場所があるとダメです

into a huge black hole.

あれば重力に引き込まれ 巨大なブラックホールと

Keeping the universe very, very smooth at early times

なっていたはずだからです

is not easy; it's a delicate arrangement.

初期の宇宙をしっかり均等に保つのは簡単ではありません

It's a clue

繊細な調節が必要です

that the early universe is not chosen randomly.

これは初期の宇宙が無作為に

There is something that made it that way.

選択されたのでないことを示唆します

We would like to know what.

何かがそうさせたのです

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

それが何か知りたいのです

an Austrian physicist in the 19th century.

これに対する理解の一部はオーストリアの物理学者

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

ルートヴィッヒ・ボルツマンが19世紀に提示しました

You've heard of entropy.

そしてエントロピーの理解を深めてくれました

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

エントロピーは聞いたことがありますね

Boltzmann gave us a formula --

ある体系における不確定さ 乱雑さ 無秩序さです

engraved on his tombstone now --

ボルツマンは方程式を作り―

that really quantifies what entropy is.

彼の墓石に刻まれていますが―

And it's basically just saying

エントロピーを見事に数量化しました

that entropy is the number of ways

基本的にはエントロピーとは

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

ある体系の構成物質を

so that macroscopically it looks the same.

マクロ的には同じに見える状態で幾通り

If you have the air in this room,

並び替えられるかです

you don't notice each individual atom.

この会場には空気がありますが

A low entropy configuration

私たちに個々の原子は見分けられません

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

低エントロピーな構造は

A high entropy arrangement

外見がそう見える並べ方が少ないもので

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

高エントロピーの構造は

This is a crucially important insight

外見がそう見える並べ方が多いものです

because it helps us explain

これは非常に重要な見識です

the second law of thermodynamics --

熱力学第二法則の

the law that says that entropy increases in the universe,

説明に役立つからです

or in some isolated bit of the universe.

この法則によると 宇宙のエントロピーは増加します

The reason why entropy increases

隔離された宇宙の片隅もそうです

is simply because there are many more ways

なぜ増加するかと言うと

to be high entropy than to be low entropy.

単純に 低エントロピーより高エントロピーとなる

That's a wonderful insight,

状態の方が多いからです

but it leaves something out.

これは素晴らしい見識ですが

This insight that entropy increases, by the way,

欠けているものがあります

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

エントロピーが増加する見識は

the difference between the past and the future.

いわゆる｢時間の矢｣の背景にあるものです

Every difference that there is

過去と未来の違いです

between the past and the future

過去と未来の間にある

is because entropy is increasing --

違いのすべては

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

エントロピーの増加のため起こります

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

過去を思い出せても未来は思い出せないという事実

always in that order,

人は生まれ 生き 死ぬという事実

that's because entropy is increasing.

常にこの順番であること　これらは

Boltzmann explained that if you start with low entropy,

エントロピーが増加しているからです

it's very natural for it to increase

ボルツマンはエントロピーが低いものが

because there's more ways to be high entropy.

高くなるのは全く自然だと説明しました

What he didn't explain

高エントロピーの形の方が多いからです

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

でも説明されなかったのは

The fact that the entropy of the universe was low

エントロピーがなぜ最初の時点で低いのかということです

was a reflection of the fact

宇宙のエントロピーが低かったのは

that the early universe was very, very smooth.

初期の宇宙が非常に

We'd like to understand that.

均一的だった事実を反映するものです

That's our job as cosmologists.

これを理解したいのです

Unfortunately, it's actually not a problem

それが宇宙学者の使命です

that we've been giving enough attention to.

残念なことに この課題は実際

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

十分に検討されているものでありません

if you asked a modern cosmologist,

「取り組んでいる課題は何ですか？」と

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

近代の宇宙学者に聞いても

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

最初に挙げられたりしません

was Richard Feynman.

これが課題であると理解した１人は

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

リチャード・ファインマンでした

He gave the popular lectures

50年前に様々な講座を教え

that became "The Character of Physical Law."

のちに「物理法則の特性」として

He gave lectures to Caltech undergrads

出版された人気の講義も教えました

that became "The Feynman Lectures on Physics."

Caltechの学部生向けの講義が

He gave lectures to Caltech graduate students

「ファインマン物理学」となったり

that became "The Feynman Lectures on Gravitation."

Caltechの院生向けの講義が

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

「ファインマン重力学｣となりました

he emphasized this puzzle:

彼はこれら全部の本と講義で

Why did the early universe have such a small entropy?

次の疑問を強調しました：

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

初期の宇宙のエントロピーがこれほど小さかったのはなぜだ？

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

口真似はしませんが こう言いました

had a very low entropy for its energy content,

「なぜか宇宙のエントロピーは一時期

and since then the entropy has increased.

そのエネルギー量に対して非常に低かったのだが

The arrow of time cannot be completely understood

その後高くなったのである

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

宇宙の歴史の始まりの謎がさらに解かれて

are reduced still further

臆測から理解となるまで

from speculation to understanding."

この時間の方向性を完全に

So that's our job.

理解することはできない」

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

ですからこれが私たちの使命です

"we've figured it out by now."

50年前の話ですから「さすがに

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

もう解明しただろう」と思うでしょう

The reason the problem has gotten worse,

でも解明していません

rather than better,

この課題は解明に近づく代わりに

is because in 1998

遠ざかりました

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

宇宙について知られていなかった

We learned that it's accelerating.

重要なことが1998年に明らかになったからです

The universe is not only expanding.

宇宙は加速していたのです

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

膨張だけではありませんでした

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

銀河を見ると遠ざかっています

it will be moving away faster.

でも10億年後に再び見たら

Individual galaxies are speeding away from us faster and faster

もっと速く遠ざかっているのです

so we say the universe is accelerating.

個々の銀河は加速して私たちから遠ざかっています

Unlike the low entropy of the early universe,

宇宙は加速しているわけです

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

初期の宇宙の低エントロピーと違い

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

解明はしていなくても この件には

if that theory is right,

少なくとも優れた学説があり

and that's the theory of dark energy.

その説が正しければ説明もつきます

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

これはダークエネルギーの学説で

In every little cubic centimeter of space,

何もない空間そのものにエネルギーがあるという説です

whether or not there's stuff,

空間の隅々まで

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

物質があってもなくても

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

粒子 物質 放射物などの有無に限らず

And this energy, according to Einstein,

空間そのものにエネルギーがあるということです

exerts a push on the universe.

アインシュタインによると

It is a perpetual impulse

このエネルギーが宇宙を押しているとのことです

that pushes galaxies apart from each other.

銀河を押し離す

Because dark energy, unlike matter or radiation,

果てしない力積なのです

does not dilute away as the universe expands.

これはダークエネルギーは物質や放射物と違い

The amount of energy in each cubic centimeter

宇宙が膨張しても密度が下がらないからです

remains the same,

たとえ宇宙がどんどん広くなっても

even as the universe gets bigger and bigger.

１立方センチの空間にあるエネルギー量は

This has crucial implications

変わらないのです

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

これは今後宇宙がどうなるかに対して

For one thing, the universe will expand forever.

重要な意味合いを持ちます

Back when I was your age,

まず 宇宙は永遠に膨張します

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

私がみなさんの年齢だった頃は

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

宇宙がどうなるのか分かっておらず

Einstein was fond of this idea.

未来には再収縮すると思う人もいました

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

アインシュタインはこの考えが好きでした

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

でも尽きることのないダークエネルギーがあるのなら

14 billion years in the past,

宇宙はただ永遠に膨張し続けます

100 billion dog years,

過去は140億年

but an infinite number of years into the future.

犬年齢でも１千億年

Meanwhile, for all intents and purposes,

でも未来の年数は無限なのです

space looks finite to us.

一方 私たちからはどうしても

Space may be finite or infinite,

宇宙には限りがあるように見えます

but because the universe is accelerating,

有限かも無限かもしれませんが

there are parts of it we cannot see

宇宙は加速しているので

and never will see.

今までもこれからも私たちが

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

目にすることのない部分があります

surrounded by a horizon.

宇宙で手が届くのは地平線に囲まれた

So even though time goes on forever,

限られた領域だけだからです

space is limited to us.

ですから時間が永遠でも

Finally, empty space has a temperature.

私たちの宇宙は限られています

In the 1970s, Stephen Hawking told us

最後に 何もない空間にも温度があります

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

70年代にスティーブン・ホーキングが

it actually emits radiation

ブラックホールは暗黒に見えても

when you take into account quantum mechanics.

量子力学を考慮すると

The curvature of space-time around the black hole

放射線を放出していると言いました

brings to life the quantum mechanical fluctuation,

ブラックホール周辺の時空の歪みが

and the black hole radiates.

量子力学的な揺らぎを生み出し

A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons

放射線が放出されるのです

showed that if you have dark energy in empty space,

ホーキングとゲリー・ギボンスの非常に似た計算によると

then the whole universe radiates.

ダークエネルギーが何もない空間にあると

The energy of empty space

宇宙全体が放射線を発するとのことです

brings to life quantum fluctuations.

何もない空間のエネルギーが

And so even though the universe will last forever,

量子的揺らぎを引き起こすのです

and ordinary matter and radiation will dilute away,

つまり宇宙が永遠に続いて

there will always be some radiation,

平凡な物質と放射線の密度が下がっても

some thermal fluctuations,

一定の放射物や熱揺動は

even in empty space.

何もない空間にでも

So what this means

存在し続けるのです

is that the universe is like a box of gas

つまり宇宙は

that lasts forever.

永遠に無くならない気体が入った

Well what is the implication of that?

箱のようなものだということです

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

だとしたらどうなるのか？

He said, well, entropy increases

これついてはボルツマンが19世紀に研究しています

because there are many, many more ways

彼は｢低エントロピーより高エントロピーの方が

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

多くのバリエーションがあるから

But that's a probabilistic statement.

宇宙のエントロピーは増加する｣と言いました

It will probably increase,

でもこれは確率的な話です

and the probability is enormously huge.

たぶん増加するだろうし

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

その確率は非常に高いので

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

心配することではありません

It's very, very unlikely.

会場の空気が１カ所に集まって私たちを窒息させるようなことは

Except if they locked the doors

まずあり得ないことです

and kept us here literally forever,

ただドアが閉鎖され

that would happen.

永遠に出られないとしたら

Everything that is allowed,

いずれ起こることです

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

起こり得ることすべて

would eventually be obtained.

会場内の分子の構造で可能なものすべてが

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

最終的には起こるのです

that was in thermal equilibrium.

そこでボルツマンは｢熱平衡である宇宙から始まったと

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

することもできる｣と言いました

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