What the discovery of gravitational waves means | Allan Adams

Translator: Artur Tatsianin Reviewer: Hanna Baradzina

1.3 billion years ago,

1,3 мільярды гадоў таму

in a distant, distant galaxy,

ў вельмі далёкай галактыцы

дзве чорныя дзіркі рухаліся няўмольна

two black holes locked into a spiral,

адна да адной перад тым,

falling inexorably towards each other

каб замкнуцца ў спіраль

і сутыкнуцца,

and collided,

ператварыўшы за дзесятую долю секунды

converting three Suns' worth of stuff

моц трох сонцаў

into pure energy in a tenth of a second.

у чыстую энергію.

For that brief moment in time,

У гэты момант

the glow was brighter than all the stars

свячэнне было больш яркім

in all the galaxies

за ўсе зоркі ўсіх галактык

in all of the known Universe.

вядомага нам сусвету.

It was a very

Гэта быў

big

велізарны

bang.

выбух.

But they didn't release their energy in light.

Але энергія не паратварылася ў святло.

I mean, you know, they're black holes.

Я маю на ўвазе чорныя дзіркі.

All that energy was pumped into the fabric of space and time itself,

Уся гэтая энергія ўвайшла ў матэрыю прасторы і часу.

making the Universe explode in gravitational waves.

І сусвет пачаў выбухаць гравітацыйнымі хвалямі.

Let me give you a sense of the timescale at work here.

Дазвольце растлумачыць функцыянаванне шкалы часу.

1.3 billion years ago,

1,3 мільярды гадоў таму

Earth had just managed to evolve multicellular life.

на Зямлі адбываліся працэсы эвалюцыі шматклеткавых форм жыцця.

Since then, Earth has made and evolved

З таго часу Зямля змянілася, і эвалюцыя прывяла да

corals, fish, plants, dinosaurs, people and even -- God save us -- the Internet.

каралаў, рыбаў, дыназаўраў, людзей і, нават, Інтэрнэту.

And about 25 years ago,

Каля 25 гадоў таму

a particularly audacious set of people --

група вельмі смелых людзей --

Rai Weiss at MIT, Kip Thorne and Ronald Drever at Caltech --

Рэй Вейс з Мічыганскага інстытуту тэхналогій,

Кіп Сорн і Рональд Дрэвар

з Каліфарнійскага тэхналагічнага інстытуту

decided that it would be really neat

to build a giant laser detector

вырашылі, што было б добра

стварыць велізарны лазерны дэтэктар,

with which to search for the gravitational waves

каб знайсці гравітацыйныя хвалі,

from things like colliding black holes.

створаныя сутыкненнем чорных дзірак.

Now, most people thought they were nuts.

Шмат хто лічыў іх дзівакамі.

But enough people realized that they were brilliant nuts

Але былі і тыя, хто ўсведамляў, што яны кемлівыя дзівакі.

У выніку, Нацыянальны навуковы фонд ЗША

that the US National Science Foundation decided to fund their crazy idea.

вырашыў падтрымаць іхнюю шалёную ідэю.

Такім чынам, пасля дэкад распрацоўкі,

So after decades of development,

construction and imagination

будаўніцтва, фантазій

і цяжкай працы

and a breathtaking amount of hard work,

яны ўсё ж пабудавалі дэтэктар, які назвалі ЛІГА:

they built their detector, called LIGO:

The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

лазерна-інтэрфераметрычная гравітацыйна-хвалявая абсерваторыя.

For the last several years,

LIGO's been undergoing a huge expansion in its accuracy,

У апошнія гады паспяхова вядуцца няспынныя работы

a tremendous improvement in its detection ability.

па павелічэнні дакладнасці

і здольнасці дэтэктара.

It's now called Advanced LIGO as a result.

У выніку, цяпер яго называюць палепшанай версіяй ЛІГА.

In early September of 2015,

У пачатку верасня 2015

LIGO turned on for a final test run

ЛіГА быў запушчаны для апошніх тэставых эксплуатацый,

while they sorted out a few lingering details.

каб адрэгуляваць некаторыя недапрацаваныя дэталі.

And on September 14 of 2015,

14 верасня 2015,

пасля некалькіх дзён эксплуатацыі ЛІГА

just days after the detector had gone live,

гравітацыйныя хвалі, створаныя чорнымі дзіркамі,

the gravitational waves from those colliding black holes

праходзілі праз Зямлю.

passed through the Earth.

And they passed through you and me.

Яны праходзілі праз мяне і вас.

And they passed through the detector.

І таксама праз дэтэктар.

(Audio) Scott Hughes: There's two moments in my life

(Гукавы запіс) Скот Хьюз: Толькі два моманты майго жыцця

more emotionally intense than that.

былі больш эмацыйна ўзрушальнымі.

One is the birth of my daughter.

Нараджэнне маёй дачкі

The other is when I had to say goodbye to my father when he was terminally ill.

і момант, калі я развітваўся

са сваім цяжка хворым бацькам.

You know, it was the payoff of my career, basically.

Ведаеце, гэта як галоўная ўзнагарода маёй кар'еры.

Everything I'd been working on -- it's no longer science fiction! (Laughs)

Усё, над чым я працаваў,

перастала быць навуковай фантастыкай. (Смех)

Allan Adams: So that's my very good friend and collaborator, Scott Hughes,

Алан Адамс: Гэта мой добры сябар і калега Скот Хьюз,

a theoretical physicist at MIT,

фізік-тэарэтык з Мічыгана.

who has been studying gravitational waves from black holes

Апошнія 23 гады ён вывучае гравітацыйныя хвалі,

and the signals that they could impart on observatories like LIGO,

створаныя чорнымі дзіркамі,

і тыя сігналы, што яны могуць дасылаць

for the past 23 years.

такім абсерваторыям, як ЛІГА.

So let me take a moment to tell you what I mean by a gravitational wave.

Трэба ж растлумачыць, што такое гравітацыйная хваля.

A gravitational wave is a ripple

Гравітацыйная хваля --

in the shape of space and time.

гэта пульсацыя ў выглядзе прасторы і часу.

As the wave passes by,

Калі хваля праходзіць побач,

it stretches space and everything in it

яна расцягвае прастору і ўсё ў ёй

in one direction,

у адным кірунку.

and compresses it in the other.

І сціскае ў іншым.

This has led to countless instructors of general relativity

Таму й шмат выкладчыкаў тэорыі агульнай адноснасці,

doing a really silly dance to demonstrate in their classes on general relativity.

спрабуючы паказаць гэтыя хвалі,

так няўдала танчылі перад вамі.

"It stretches and expands, it stretches and expands."

"Расцягваецца і сціскаецца,

расцягваецца і сціскаецца".

Праблема ў тым, што гэтыя хвалі неверагодна слабыя.

So the trouble with gravitational waves

is that they're very weak; they're preposterously weak.

For example, the waves that hit us on September 14 --

Напрыклад, тая хваля,

and yes, every single one of you stretched and compressed

што кожны з нас адчуў 14 верасня,

under the action of that wave --

а яна расцягнула і сціснула кожнага.

when the waves hit, they stretched the average person

У сярэднім, гэтая хваля расцягнула кожнага з нас

by one part in 10 to the 21.

з сілай 1 на дзесяць у 21-ай ступені.

That's a decimal place, 20 zeroes,

Гэта дзесятковы дроб с 21 нулямі

and a one.

і адзінкай.

That's why everyone thought the LIGO people were nuts.

Вось чаму ўсё лічылі навукоўцаў з ЛІГА дзівакамі.

Even with a laser detector five kilometers long -- and that's already crazy --

Нават с дэтэктарам працягласцю ў 5 кіламетраў,

што ўжо дзіўна,

they would have to measure the length of those detectors

яны былі вымушаны вымяраць даўжыню рэчаў,

to less than one thousandth of the radius of the nucleus

якія ў сотню разоў меншыя

за радыюс ядра атаму.

of an atom.

And that's preposterous.

І гэта ашаламляльна.

So towards the end of his classic text on gravity,

І ў канцы гэтага класічнага расповеду

пра гравітацыю

паслухайце, як Кір Торн,

LIGO co-founder Kip Thorne

супрацоўнік ЛІГА,

апісаў паляванне на гравітацыйныя хвалі:

described the hunt for gravitational waves as follows:

"Тэхнічныя складанасці,

He said, "The technical difficulties to be surmounted

што неабходна пераадолець, каб збудаваць такі дэтэктар,

in constructing such detectors

неверагодна вялікія.

are enormous.

Але фізікі -- геніяльныя людзі.

But physicists are ingenious,

І пры падтрымцы шырокай публікі

and with the support of a broad lay public,

можна пераадолець

all obstacles will surely be overcome."

усе перашкоды".

Thorne published that in 1973,

Гэта было ў 1973 годзе,

42 years before he succeeded.

за 42 гады да поспеху.

Now, coming back to LIGO,

Вернемся да ЛІГА.

Scott likes to say that LIGO acts like an ear

Скот любіць казаць,

што ЛІГА паводзіць сябе больш,

more than it does like an eye.

як вуха, чым як вока.

I want to explain what that means.

Я хацеў бы гэта растлумачыць.

Visible light has a wavelength, a size,

Святло, якое мы бачым,

мае даўжыню хвалі і памер,

that's much smaller than the things around you,

якія значна меншыя за рэчы вакол нас.

the features on people's faces,

Менш за рысы твару,

the size of your cell phone.

менш за ваш тэлефон.

And that's really useful,

І гэта вельмі важна,

because it lets you make an image or a map of the things around you,

бо гэта дазваляе вам ствараць

карцінку ці мапу рэчаў вакол вас

by looking at the light coming from different spots

проста гледзячы на святло,

якое зыходзіць з розных месцаў

in the scene about you.

навокал.

Sound is different.

Гук -- іншая рэч.

Audible sound has a wavelength that can be up to 50 feet long.

Гукі, якія мы можам пачуць,

могуць мець даўжыню хвалі да 50 футаў.

And that makes it really difficult --

І гэта робіць немагчымым у практычных мэтах

in fact, in practical purposes, impossible -- to make an image

стварыць карцінку таго,

of something you really care about.

што для вас важнае.

Your child's face.

Напрыклад, твар вашага дзіцяці.

Instead, we use sound to listen for features like pitch

Замест гэтага, праз гук, праз такія яго асаблівасці,

and tone and rhythm and volume

як вышыня голасу, рытм, гучнасць,

to infer a story behind the sounds.

мы разумеем, што адбываецца.

That's Alice talking.

Гэта Аліса нешта кажа.

That's Bob interrupting.

А вось Боб яе перапыняе.

Silly Bob.

Дурань нейкі.

So, the same is true of gravitational waves.

Такі ж прынцып дзейнічае і для гравітацыйных хваляў.

We can't use them to make simple images of things out in the Universe.

Мы не можам выкарыстоўваць іх,

каб зразумець,

як выглядае сусвет і рэчы ў ім.

But by listening to changes

Але ж, слухаючы змены ў амплітудзе і частаце гэтых хваляў,

in the amplitude and frequency of those waves,

we can hear the story that those waves are telling.

мы можам даведацца, што яны нам распавядаюць.

And at least for LIGO,

Тыя частоты, што можна пачуць ЛІГА,

the frequencies that it can hear are in the audio band.

знаходзяцца ў гукавай дасяжнасці.

So if we convert the wave patterns into pressure waves and air, into sound,

Такім чынам, калі мы ператворым узоры хваляў

у сціснутыя хвалі і паветра,

у гукі,

we can literally hear the Universe speaking to us.

мы літаральна можам пачуць, аб чым гаворыць нам сусвет.

Напрыклад, слухаючы гравітацыю гэтым спосабам,

For example, listening to gravity, just in this way,

can tell us a lot about the collision of two black holes,

можна шмат чаго даведацца пра сутыкненне дзвюх чорных дзірак.

something my colleague Scott has spent an awful lot of time thinking about.

Мой калега Скот шмат пра гэта разважаў.

(Audio) SH: If the two black holes are non-spinning,

(Гукавы завіс) Скот:

"Калі дзве чорныя дзіркі не круцяцца,

you get a very simple chirp: whoop!

вы пачуеце хуткі, рэзкі і высокі гук: уууп!

If the two bodies are spinning very rapidly, I have that same chirp,

А калі дзве дзіркі круцяцца вельмі хутка,

вы пачуеце такі ж самы гук,

but with a modulation on top of it,

але з мадуляцыяй уверсе.

so it kind of goes: whir, whir, whir!

Штосьці такое: уууууп!

It's sort of the vocabulary of spin imprinted on this waveform.

Гэта асаблівы слоўнік, закладзены ў выглядзе хвалі.

AA: So on September 14, 2015,

Алан Адамс: Такім чынам, 14 верасня 2015

a date that's definitely going to live in my memory,

заўсёды застанецца ў маёй памяці.

LIGO heard this:

Тады ЛІГА пачуў наступнае:

[Whirring sound]

(Гук шуму)

So if you know how to listen, that is the sound of --

Калі вы ведаеце, як гэта слухаць, вы зразумееце, што гэта за гук.

(Audio) SH: ... two black holes, each of about 30 solar masses,

(Гукавы запіс) Скот: "...гэта дзве чорныя дзіркі,

кожная памерам у 30 сонцаў,

that were whirling around at a rate

якія круціліся адна каля адной

comparable to what goes on in your blender.

з хуткасцю вашага блэндара".

AA: It's worth pausing here to think about what that means.

Адамс: Важна спыніцца і паспрабаваць зразумець,

што гэта азначае.

Two black holes, the densest thing in the Universe,

Дзве чорныя дзіркі -- найшчыльнейшыя рэчы сусвету.

one with a mass of 29 Suns

Адна -- памерам у 29 сонцаў,

and one with a mass of 36 Suns,

іншая -- у 36.

whirling around each other 100 times per second

Яны круцяцца адна каля адной 100 разоў за секунду

before they collide.

перад тым, як сутыкнуцца.

Just imagine the power of that.

Толькі ўявіце гэтую моц.

It's fantastic.

Проста фантастычна!

And we know it because we heard it.

І мы ведаем, бо мы чуем гэта.

That's the lasting importance of LIGO.

У гэтым і ёсць трывалая значнасць ЛІГА.

It's an entirely new way to observe the Universe

Гэта зусім новы спосаб назірання за сусветам,

that we've never had before.

пра які мы раней не ведалі.

It's a way that lets us hear the Universe

Ён надае нам магчымасць пачуць сусвет

and hear the invisible.

і тое, што нельга пабачыць.

And there's a lot out there that we can't see --

А мы шмат чаго не можам пабачыць.

in practice or even in principle.

Практычна і тэарэтычна.

So supernova, for example:

Напрыклад, звышновыя зоркі.

I would love to know why very massive stars explode in supernovae.

Мне было б цікава даведацца,

чаму буйныя зоркі выбухаюць

і ператвараюцца ў звышновыя.

They're very useful;

we've learned a lot about the Universe from them.

Яны -- крыніца ведаў пра сусвет.

Праблема ў тым,

The problem is, all the interesting physics happens in the core,

што самая цікавая фізіка адбываецца ў ядры.

and the core is hidden behind thousands of kilometers

А ядро звычайна схаванае сотнямі кіламетраў

of iron and carbon and silicon.

жалеза, вуглявода і крэмнія.

We'll never see through it, it's opaque to light.

Праз якія святло не можа прайсці.

І мы ніколі не пабачым, што там.

Gravitational waves go through iron as if it were glass --

А гравітацыйныя хвалі праходзяць праз жалеза нібыта

праз празрыстае шкло.

totally transparent.

The Big Bang: I would love to be able to explore

Я б хацеў вывучаць першыя моманты Вялікага выбуху,

the first few moments of the Universe,

першыя секунды сусвету.

but we'll never see them,

Але мы ніколі не пабачым іх.

because the Big Bang itself is obscured by its own afterglow.

Таму што Вялікі выбух схаваны

сваім жа свячэннем.

With gravitational waves,

Праз гравітацыйны хвалі

we should be able to see all the way back to the beginning.

мы павінны пабачыць увесь шлях да пачатку сусвету.

Perhaps most importantly,

Магчыма, самае галоўнае тое,

I'm positive that there are things out there

што я веру, што існуюць рэчы,

that we've never seen

that we may never be able to see

якія мы ніколі не здолеем убачыць

and that we haven't even imagined --

і ўявіць,

things that we'll only discover by listening.

а толькі пачуць.

And in fact, even in that very first event,

На самой справе,

нават падчас першага карыстання

LIGO found things that we didn't expect.

ЛІГА знайшоў рэчы, якія мы і не чакалі.

Here's my colleague and one of the key members of the LIGO collaboration,

Мой калега, важны ўдзельнік ЛІГА,

Matt Evans, my colleague at MIT, addressing exactly that:

хоча данесці наступнае:

(Audio) Matt Evans: The kinds of stars which produce the black holes

(Гукавы запіс) Мэт Іванс: "Зоркі, што мы тут назіраем,

that we observed here

і якія ствараюць чорныя дзіркі,

are the dinosaurs of the Universe.

можна назваць дыназаўрамі нашага сусвету,

They're these massive things that are old, from prehistoric times,

якія захаваліся з дагістарычных часоў.

and the black holes are kind of like the dinosaur bones

А гэтыя чорныя дзіркі можна параўнаць з касцьмі дыназаўраў,

with which we do this archeology.

пры дапамозе якіх мы займаемся археалогіяй.

So it lets us really get a whole nother angle

Яны даюць нам зусім іншы погляд на тое,

on what's out there in the Universe

што адбываецца ў сусвеце,

and how the stars came to be, and in the end, of course,

як утварыліся зоркі, і, нарэшце,

how we came to be out of this whole mess.

як мы захаваліся

і не паглынуліся ў гэтым гармідары".

AA: Our challenge now

Алан Адамс: Выклік у тым,

is to be as audacious as possible.

каб быць як мага больш смелымі.

Thanks to LIGO, we know how to build exquisite detectors

Дзякуючы ЛІГА, мы ведаем, як пабудаваць дасканалы дэтэктар,

that can listen to the Universe,

што можна пачуць сусвет,

to the rustle and the chirp of the cosmos.

шолах і шчабятанне космасу.

Our job is to dream up and build new observatories --

Наша мэта цяпер -- выдумляць і будаваць новыя абсерваторыі,

a whole new generation of observatories --

новыя пакаленні абсерваторый

on the ground, in space.

на зямлі і прасторы.

I mean, what could be more glorious than listening to the Big Bang itself?

Што можа быць лепш за тое, каб паслухаць гукі Вялікага выбуху?

Our job now is to dream big.

Наша праца -- не баяцца марыць.

Dream with us.

Далучайцеся.

Thank you.

Дзякуй.

(Applause)

(Воплескі)