TED日本語 - デビッド・クリスチャン: ビッグ・ヒストリー


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Big history


David Christian






First, a video. (Video) Yes, it is a scrambled egg. But as you look at it, I hope you'll begin to feel just slightly uneasy. Because you may notice that what's actually happening is that the egg is unscrambling itself. And you'll now see the yolk and the white have separated. And now they're going to be poured back into the egg. And we all know in our heart of hearts that this is not the way the universe works. A scrambled egg is mush -- tasty mush -- but it's mush. An egg is a beautiful, sophisticated thing that can create even more sophisticated things, such as chickens. And we know in our heart of hearts that the universe does not travel from mush to complexity. In fact, this gut instinct is reflected in one of the most fundamental laws of physics, the second law of thermodynamics, or the law of entropy. What that says basically is that the general tendency of the universe is to move from order and structure to lack of order, lack of structure -- in fact, to mush. And that's why that video feels a bit strange.

And yet, look around us. What we see around us is staggering complexity. Eric Beinhocker estimates that in New York City alone, there are some 10 billion SKUs, or distinct commodities, being traded. That's hundreds of times as many species as there are on Earth. And they're being traded by a species of almost seven billion individuals, who are linked by trade, travel, and the Internet into a global system of stupendous complexity.

So here's a great puzzle: in a universe ruled by the second law of thermodynamics, how is it possible to generate the sort of complexity I've described, the sort of complexity represented by you and me and the convention center? Well, the answer seems to be, the universe can create complexity, but with great difficulty. In pockets, there appear what my colleague, Fred Spier, calls "Goldilocks conditions" -- not too hot, not too cold, just right for the creation of complexity. And slightly more complex things appear. And where you have slightly more complex things, you can get slightly more complex things. And in this way, complexity builds stage by stage. Each stage is magical because it creates the impression of something utterly new appearing almost out of nowhere in the universe. We refer in big history to these moments as threshold moments. And at each threshold, the going gets tougher. The complex things get more fragile, more vulnerable; the Goldilocks conditions get more stringent, and it's more difficult to create complexity.

Now, we, as extremely complex creatures, desperately need to know this story of how the universe creates complexity despite the second law, and why complexity means vulnerability and fragility. And that's the story that we tell in big history. But to do it, you have do something that may, at first sight, seem completely impossible. You have to survey the whole history of the universe. So let's do it. (Laughter) Let's begin by winding the timeline back 13.7 billion years, to the beginning of time.

Around us, there's nothing. There's not even time or space. Imagine the darkest, emptiest thing you can and cube it a gazillion times and that's where we are. And then suddenly, bang! A universe appears, an entire universe. And we've crossed our first threshold. The universe is tiny; it's smaller than an atom. It's incredibly hot. It contains everything that's in today's universe, so you can imagine, it's busting. And it's expanding at incredible speed. And at first, it's just a blur, but very quickly distinct things begin to appear in that blur. Within the first second, energy itself shatters into distinct forces including electromagnetism and gravity. And energy does something else quite magical: it congeals to form matter -- quarks that will create protons and leptons that include electrons. And all of that happens in the first second.

Now we move forward 380,000 years. That's twice as long as humans have been on this planet. And now simple atoms appear of hydrogen and helium. Now I want to pause for a moment,380,000 years after the origins of the universe, because we actually know quite a lot about the universe at this stage. We know above all that it was extremely simple. It consisted of huge clouds of hydrogen and helium atoms, and they have no structure. They're really a sort of cosmic mush. But that's not completely true. Recent studies by satellites such as the WMAP satellite have shown that, in fact, there are just tiny differences in that background. What you see here, the blue areas are about a thousandth of a degree cooler than the red areas. These are tiny differences, but it was enough for the universe to move on to the next stage of building complexity.

And this is how it works. Gravity is more powerful where there's more stuff. So where you get slightly denser areas, gravity starts compacting clouds of hydrogen and helium atoms. So we can imagine the early universe breaking up into a billion clouds. And each cloud is compacted, gravity gets more powerful as density increases, the temperature begins to rise at the center of each cloud, and then, at the center of each cloud, the temperature crosses the threshold temperature of 10 million degrees, protons start to fuse, there's a huge release of energy, and, bam! We have our first stars. From about 200 million years after the Big Bang, stars begin to appear all through the universe, billions of them. And the universe is now significantly more interesting and more complex.

Stars will create the Goldilocks conditions for crossing two new thresholds. When very large stars die, they create temperatures so high that protons begin to fuse in all sorts of exotic combinations, to form all the elements of the periodic table. If, like me, you're wearing a gold ring, it was forged in a supernova explosion. So now the universe is chemically more complex. And in a chemically more complex universe, it's possible to make more things. And what starts happening is that, around young suns, young stars, all these elements combine, they swirl around, the energy of the star stirs them around, they form particles, they form snowflakes, they form little dust motes, they form rocks, they form asteroids, and eventually, they form planets and moons. And that is how our solar system was formed,four and a half billion years ago. Rocky planets like our Earth are significantly more complex than stars because they contain a much greater diversity of materials. So we've crossed a fourth threshold of complexity.

Now, the going gets tougher. The next stage introduces entities that are significantly more fragile, significantly more vulnerable, but they're also much more creative and much more capable of generating further complexity. I'm talking, of course, about living organisms. Living organisms are created by chemistry. We are huge packages of chemicals. So, chemistry is dominated by the electromagnetic force. That operates over smaller scales than gravity, which explains why you and I are smaller than stars or planets. Now, what are the ideal conditions for chemistry? What are the Goldilocks conditions? Well, first, you need energy, but not too much. In the center of a star, there's so much energy that any atoms that combine will just get busted apart again. But not too little. In intergalactic space, there's so little energy that atoms can't combine. What you want is just the right amount, and planets, it turns out, are just right, because they're close to stars, but not too close.

You also need a great diversity of chemical elements, and you need liquid such as water. Why? Well, in gasses, atoms move past each other so fast that they can't hitch up. In solids, atoms are stuck together, they can't move. In liquids, they can cruise and cuddle and link up to form molecules. Now, where do you find such Goldilocks conditions? Well, planets are great, and our early Earth was almost perfect. It was just the right distance from its star to contain huge oceans of open water. And deep beneath those oceans, at cracks in the Earth's crust, you've got heat seeping up from inside the Earth, and you've got a great diversity of elements. So at those deep oceanic vents, fantastic chemistry began to happen, and atoms combined in all sorts of exotic combinations.

But of course, life is more than just exotic chemistry. How do you stabilize those huge molecules that seem to be viable? Well, it's here that life introduces an entirely new trick. You don't stabilize the individual; you stabilize the template, the thing that carries information, and you allow the template to copy itself. And DNA, of course, is the beautiful molecule that contains that information. You'll be familiar with the double helix of DNA. Each rung contains information. So, DNA contains information about how to make living organisms. And DNA also copies itself. So, it copies itself and scatters the templates through the ocean. So the information spreads. Notice that information has become part of our story. The real beauty of DNA though is in its imperfections. As it copies itself, once in every billion rungs, there tends to be an error. And what that means is that DNA is, in effect, learning. It's accumulating new ways of making living organisms because some of those errors work. So DNA's learning and it's building greater diversity and greater complexity. And we can see this happening over the last four billion years.

For most of that time of life on Earth, living organisms have been relatively simple -- single cells. But they had great diversity, and, inside, great complexity. Then from about 600 to 800 million years ago, multi-celled organisms appear. You get fungi, you get fish, you get plants, you get amphibia, you get reptiles, and then, of course, you get the dinosaurs. And occasionally, there are disasters. Sixty-five million years ago, an asteroid landed on Earth near the Yucatan Peninsula, creating conditions equivalent to those of a nuclear war, and the dinosaurs were wiped out. Terrible news for the dinosaurs, but great news for our mammalian ancestors, who flourished in the niches left empty by the dinosaurs. And we human beings are part of that creative evolutionary pulse that began 65 million years ago with the landing of an asteroid.

Humans appeared about 200,000 years ago. And I believe we count as a threshold in this great story. Let me explain why. We've seen that DNA learns in a sense, it accumulates information. But it is so slow. DNA accumulates information through random errors, some of which just happen to work. But DNA had actually generated a faster way of learning: it had produced organisms with brains, and those organisms can learn in real time. They accumulate information, they learn. The sad thing is, when they die, the information dies with them. Now what makes humans different is human language. We are blessed with a language, a system of communication, so powerful and so precise that we can share what we've learned with such precision that it can accumulate in the collective memory. And that means it can outlast the individuals who learned that information, and it can accumulate from generation to generation. And that's why, as a species, we're so creative and so powerful, and that's why we have a history. We seem to be the only species in four billion years to have this gift.

I call this ability collective learning. It's what makes us different. We can see it at work in the earliest stages of human history. We evolved as a species in the savanna lands of Africa, but then you see humans migrating into new environments, into desert lands, into jungles, into the ice age tundra of Siberia -- tough, tough environment -- into the Americas, into Australasia. Each migration involved learning -- learning new ways of exploiting the environment, new ways of dealing with their surroundings.

Then 10,000 years ago, exploiting a sudden change in global climate with the end of the last ice age, humans learned to farm. Farming was an energy bonanza. And exploiting that energy, human populations multiplied. Human societies got larger, denser, more interconnected. And then from about 500 years ago, humans began to link up globally through shipping, through trains, through telegraph, through the Internet, until now we seem to form a single global brain of almost seven billion individuals. And that brain is learning at warp speed. And in the last 200 years, something else has happened. We've stumbled on another energy bonanza in fossil fuels. So fossil fuels and collective learning together explain the staggering complexity we see around us.

So, here we are, back at the convention center. We've been on a journey, a return journey, of 13.7 billion years. I hope you agree that this is a powerful story. And it's a story in which humans play an astonishing and creative role. But it also contains warnings. Collective learning is a very, very powerful force, and it's not clear that we humans are in charge of it. I remember very vividly as a child growing up in England, living through the Cuban Missile Crisis. For a few days, the entire biosphere seemed to be on the verge of destruction. And the same weapons are still here, and they are still armed. If we avoid that trap, others are waiting for us. We're burning fossil fuels at such a rate that we seem to be undermining the Goldilocks conditions that made it possible for human civilizations to flourish over the last 10,000 years. So what big history can do is show us the nature of our complexity and fragility and the dangers that face us, but it can also show us our power with collective learning.

And now, finally, this is what I want. I want my grandson, Daniel, and his friends and his generation, throughout the world, to know the story of big history, and to know it so well that they understand both the challenges that face us and the opportunities that face us. And that's why a group of us are building a free, online syllabus in big history for high school students throughout the world. We believe that big history will be a vital intellectual tool for them, as Daniel and his generation face the huge challenges and also the huge opportunities ahead of them at this threshold moment in the history of our beautiful planet.

I thank you for your attention.


まず ビデオをご覧下さい そう スクランブルエッグです でも これを見ていると 皆さん 少しだけ違和感を 感じてきませんか? お気付きかもしれませんが 実はこれは 逆回転で玉子が元に戻っているのです 黄身と白身が分けられましたね 今玉子の中に戻っています 我々は皆心の中ではわかっています これは宇宙の動きとは違うと... スクランブルエッグはドロドロです 玉子は美しく、洗練されたもので 更に洗練されたもの、例えば ニワトリを作り出せます 我々は皆心の中ではわかっています 宇宙はドロドロから複雑に 変わったりはしないと... 実はこの直観は 物理学の最も基礎的な法則に反映されています 熱力学第二法則、エントロピーの法則です それが基本的に言っているのは 宇宙の一般的な傾向は 秩序や構造から 無秩序や 無構造に向かうということ... つまり、ドロドロです それであのビデオは ちょっと変に感じたのです

それでも 周りを見渡してみると 周囲には驚くほどの 複雑性があります エリック・ベインホッカーの推定ではニューヨーク市だけで 100億種類もの商品が取引されているそうです それは地球上に住む種の 100倍になります それも一つの種によってです 70億もの個体がいて 貿易や旅行、インターネットで 膨大な複雑性を持った グローバルシステムにリンクされています

ここに大きな謎があります 熱力学第二法則に 支配された宇宙では どうすれば 先程述べたような複雑性を生み出せるのでしょう... あなたや私、そしてこの会場とかに 代表されるような複雑さです 答えはこんな感じでしょう 宇宙は複雑性を作ることができる だがそれはとても難しい ポケットには 私の同僚フレッド・スピアーが 「ゴルディロックス条件」と呼ぶものがあるようです 暑すぎず寒すぎず 複雑性の創造にちょうど良い条件... そこでもう少し複雑なものが現れます もう少し複雑なものが現れた場所では もう少しだけ複雑なものが得られます このようにして、複雑性が段階的に 作られていくのです 各段階はマジックのようです 宇宙の何もないところから 全く新たなものが 生み出されるように見えるからです ビッグヒストリーではこれらの瞬間を 閾値の瞬間 と呼んでいます それぞれの閾値において 行く手は更に厳しくなります 複雑なものはより壊れやすく より脆くなり ゴルディロックス条件はより厳しくなり 複雑性が生み出されるのは より困難になります

我々は極端に複雑な生物として 宇宙がいかにして第二法則に反して 複雑性を生み出すかの物語を 是が非でも知っておくべきです またなぜ複雑性が 脆弱性や虚弱性を 意味するかも... それこそがビッグヒストリーで語られる物語です しかしその為には 一見全く不可能と 思えるようなことをしなければなりません 宇宙の全体の歴史を調べることです では、やってみましょう (笑) まず始めに 時間軸をさかのぼって 137億年前の 時の始まりに行きましょう

周りには何も存在しません 時間や空間すら存在しません 考えうる最も暗くて何も入っていないものを想像し 何億兆回も立方体に詰め込んで下さい そういうところに来たのです そして突然 バン! 宇宙が誕生します 宇宙全体です 最初の閾値を超えました 宇宙は小さく 原子より小さいです 想像できないくらい熱いです 今日の宇宙に含まれる全てが詰まっています 想像してください 破裂し 信じられないスピードで拡がっています 最初はぼやけていますが その中から急速にはっきりしたものが浮かび上がります 最初の1秒間で エネルギー自体が明確な力に砕け散ります 電磁気力や重力などの力です エネルギーはとても不思議なこともします 凝固して物質を形成するのです 光の粒子を作るクォークや 電子を含むレプトンです それらすべてが最初の1秒で起こるのです

では38万年進めます それは人類誕生後の期間の2倍に相当します そこで単純な原子が誕生します 水素とヘリウムです ここでちょっと立ち止まりましょう 宇宙の誕生後38万年です 宇宙がこの段階になると 沢山の事が分かっているからです 中でも重要なのは 非常に簡単な形であったことです 水素とヘリウムの原子の 大きな雲からなっていました 構造化はされていません 本当に宇宙のドロドロのようなものです でもそれは完全には正しくありません WMAP衛星等による 最近の研究が示すには 背景に実はほんの少しの違いがあるのです ここに見える 青い部分は 赤い部分よりも千分の一度だけ 温度が低いのです これらは小さな違いですが 宇宙が次の段階に進んで 複雑性を増すのに十分でした

それはこのようになります 重力は物がより多くあれば より強力になります 少しだけ密度の濃い部分では 重力が水素とヘリウム原子の雲を 圧縮し始めるのです そうして初期の宇宙は数億の雲に 分割されていくのです それぞれの雲は圧縮され 密度が高まると共に重力も増し 雲の中心では温度が上昇し始めます そして雲の中心部では 温度が閾値を超えるのです 1000万度を超えると 陽子は溶解し始めます そこで大量のエネルギーが放出されます そして バン! 最初の星の誕生です ビッグバンの約2億年後から 恒星が宇宙の至る所に現れ始めます 数十億にもなります そして宇宙は遥かに面白くなり 複雑になりました

恒星は二つの新たな閾値を超えるような ゴルディロックス条件を生み出します 巨大な恒星が終期を迎えると 非常に高い温度を生み出して 陽子が解けて様々な変わった組合せを生じ 周期表にあるすべての元素を形成します もし私のように金の指輪をしていれば それは超新星爆発により作られたものです 宇宙は化学的により複雑になります そして化学的により複雑な宇宙では より多くのものを作るのも可能になります そして新たに起こることは 若い太陽、若い恒星の 周りで これらの元素が結合して 渦巻き始めます 恒星のエネルギーによってかき回されるのです 粒子が形成され 雪片が形成され 小さな塵の固まりや 岩や小惑星も形成され 最終的に惑星や月が形成されます わが太陽系もそうして形成されました 45億年前のことです 地球のような岩石の多い惑星は 恒星よりも遥かに複雑です より多様な種類の物質を含んでいるからです ここで4つめの複雑性の閾値を超えました

そして行く手は更に厳しくなります 次の段階では 遥かに壊れやすく 遥かに脆弱であるものの 一方でもっと創造的であり 更なる複雑性を生み出すことができる ものが導入されます それは勿論 生物のことです 生物は化学によって作られました 我々は巨大な化学物質のパッケージです そして化学が電磁気力を支配しました それは重力よりも小さなスケールで働きます それで我々は恒星や 惑星よりも小さいのです では化学にとって理想的な条件とは何でしょう? ゴルディロックス条件とは何でしょう? まずエネルギーが必要ですが 多すぎてもいけません 恒星の中心には大量のエネルギーがあり 結合された原子は全て再度分裂するだけです 少なすぎてもいけません 銀河系間の空間ではエネルギーが少なすぎて 原子は結合できません ちょうどよい量が必要なのです 結果として惑星がちょうど良かったのです 恒星から近くて、近すぎもしなかったので...

化学元素の多様性も必要ですし 水などの液体も必要です なぜでしょう? 気体では 原子が互いに速く通過する為 結びつくことができません 固体では 原子がくっつき合って 動けません 液体では 動き回って寄り添いあい 結合して分子を形成するのです ではどこでそうしたゴルディロックス条件が見つかるのでしょう? 惑星は素晴らしく 初期のわが地球は ほとんど完璧でした 太陽からの距離も程よく 水でできた巨大な海がありました そしてその海の底深くには 地殻の中に亀裂があり 地球の内部から湧き出る熱を得られ 多様な元素も得られました そしてその海底の割れ目で 素晴しい化学反応が始まり 原子が様々な変わった形で結合を始めたのです

勿論 生命は単なる 変わった化学反応ではありません どうすれば この生存可能と 思える巨大な分子を 安定させられるでしょうか? ここで生命は 全く新たな トリックを生み出します 個別に安定化させるのではなく 情報を運ぶための テンプレートを安定させるのです そしてテンプレート自体をコピーさせます 勿論 DNAのことですね 情報を格納する 美しい分子です DNAの二重らせん構造をご存じでしょう はしごの各段が情報を格納します DNAはどうやって生命を作るかの 情報を格納しているのです DNAは自身をコピーします コピーをして 海を越えてテンプレートをまき散らすのです そうやって情報が広がります 情報が我々の物語の一部となりましたね しかしDNAの本当の素晴しさは その不完全さにあります コピーをする過程で 数十億に一つのはしごで エラーが生じるのです それが意味するのは DNAが 学習しているのです 生命を生み出す新たな方法を蓄積しています エラーの幾つかは上手く機能するのです DNAが学習して 更に多様性と複雑性を作り出しているのです 過去40億年にわたりそれが起こっています

地球上の生命は その大半の時間において 比較的簡単な構造でした 単細胞です しかしそれは多様性を持ち また内部は複雑でした そして6~8億年前に登場したのが 多細胞生物です 菌類が誕生し 魚類が誕生し 植物や 両生類や 爬虫類 そして勿論 恐竜が誕生します そして時には 大災害が起こります 6500年前に 小惑星が 地球の ユカタン半島近くにぶつかり 核戦争に相当する条件を作り出し 恐竜は絶滅します 恐竜にとっては悪夢です しかし恐竜が残した隙間で繁栄してきた 我々哺乳類の 先祖にとってそれは吉報でした そして我々人間は その小惑星衝突によって 6500年前に始まったその創造的な 革命的衝撃の一部だったのです

人類は20万年前に誕生しました それはこの偉大な物語の 一つの閾値と言えます その理由を説明します DNAが学習することを知りました 情報を蓄積するのですが とても時間が掛かります DNAが情報を蓄積するのは 不規則なエラーによってで たまたま幾つかが機能したものです しかしDNAはより速く学習する方法を生み出しました 脳を持った生物を作り出したのです それらはリアルタイムで学習できます 情報を蓄積し 学習するのです 悲しいことは 死んだ時には情報も一緒に死ぬことです そこで人間を特別にしたのは 言葉です 我々は伝達のシステムである言語を授かりました とても強力且つ正確で 学んだことを正確に他人と共有できるので 集合記憶としての蓄積も可能になりました それは即ち 情報を得た個人よりも長く生き 世代を越えて蓄積されていくのです それ故に 種として とても創造的で 強力なのです またそれ故に歴史があるのです 40億年の歴史の中で唯一我々が その才能を持っています

私はその能力を 集団学習と呼んでいます それが我々を特別にしています その実例が 人類の歴史の初期段階に見られます 我々はアフリカの サバンナで種として進化しましたが その後新たな環境に移住していきます 砂漠やジャングルに シベリアのツンドラ氷河にも 厳しく辛い環境です アメリカにもオーストラレーシアにも... 移住の度に学習が必要でした 環境を活用する新たな方法 周囲に対処する新たな方法の学習です

そして1万年前に 地球環境の急速な変化、即ち 最後の氷河期の終わりを活用し 農業を学んだのです 農業はエネルギーの大鉱脈でした そのエネルギーを活用して 人口は何倍にもなりました 人間社会はより大きく より密に より繋がったものとなります そして500年前に グローバルに繋がり始めました 船や電車を通じて また電信やインターネットを通じて そして今では世界中の 70億人もの脳が 一つに繋がったようです その脳はワープのような速さで学んでいます そして200年前にまた別のことが起きます 他のエネルギー鉱脈を見つけたのです 石油です 石油と集団学習によって 現在の我々の周囲にある驚くべき 複雑性がもたらされました

そして今ここに 会議場に戻ってきました 我々は過去137億年を 戻ってくる旅をしました 強力な物語だと感じられたと思います それは人間が驚くべき且つ 創造的な役割を果たしています しかしそこには警告もあります 集合学習は大変強力な力ですが 我々人間がそれを 使いこなせるかは不明です 私は英国で育った子供の頃に起こった キューバ危機のことを鮮明に覚えています 数日の間 生物圏全体が 破壊に瀕することになりました それと同じ兵器が今も存在し 依然装備されています 我々がそのワナを避けても 他国が我々を待っています 我々は石油を使いすぎて 過去1万年にわたり人類文明の発展を 可能にしてきたゴルディロックス条件を 弱体化しているようです ビッグヒストリーにできることは 我々の複雑性と脆弱性、そして我々が直面する 危険の本質を示すだけでなく 我々の集団学習の力も 示してくれます

そして最後に これが私の願いです 私の孫ダニエルに そして世界中の彼の友達や 同世代の人たちに ビッグヒストリーの物語を知ってもらい それを十分に知ることで 我々が直面する 課題と機会を 理解してもらいたい その為に我々のグループは 世界中の高校生向けに ビッグヒストリーの 無料オンライン講座を作っています 我々はビッグヒストリーが 不可欠な知的ツールになると信じています ダニエルや彼の世代が 巨大な課題と 巨大な機会に直面した際に... この美しい惑星の歴史における この閾値の瞬間において...



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