What the discovery of gravitational waves means | Allan Adams

Překladatel: Samuel Titera Korektor: Štefan Švec

1.3 billion years ago,

Před 1,3 miliardami let,

in a distant, distant galaxy,

se ve velmi, velmi vzdálené galaxii

two black holes locked into a spiral,

dvě černé díry vzájemně chytily do spirály

falling inexorably towards each other

a řítily se nevyhnutelně jedna ke druhé.

and collided,

Srazily se,

converting three Suns' worth of stuff

a při tom v desetině sekundy proměnily hmotu

into pure energy in a tenth of a second.

odpovídající třem Sluncím v čistou energii.

For that brief moment in time,

V ten kratičký okamžik

the glow was brighter than all the stars

vznikl záblesk jasnější než všechny hvězdy

in all the galaxies

všech galaxií

in all of the known Universe.

celého známého vesmíru.

It was a very

Nastal pořádně

big

velký

bang.

třesk.

But they didn't release their energy in light.

Ty černé díry ale nevypustily svou energii ven coby světlo.

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

Pochopitelně, jsou to černé díry.

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

Všechnu tu energii napumpovaly do samotného přediva prostoru a času,

making the Universe explode in gravitational waves.

díky čemuž vesmír vybuchl v gravitačních vlnách.

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

Rád bych vám přiblížil, o jakém časovém měřítku tu mluvíme.

1.3 billion years ago,

Před 1,3 miliardami let

Earth had just managed to evolve multicellular life.

se na Zemi zrovna zvládl vyvinout mnohobuněčný život.

Since then, Earth has made and evolved

Od té doby Země dala vzniknout a rozvinout se

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

korálům, rybám, rostlinám, dinousarům, lidem a – propána – i internetu.

And about 25 years ago,

A zhruba před 25 lety

a particularly audacious set of people --

se skupina velice odvážných lidí –

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

Rai Weiss na MIT, Kip Thorne a Ronald Drever na Caltechu –

decided that it would be really neat

rozhodla, že by bylo opravdu pěkné

to build a giant laser detector

postavit obří laserový detektor

with which to search for the gravitational waves

a s jeho pomocí hledat gravitační vlny

from things like colliding black holes.

z událostí, jako jsou srážky černých děr.

Now, most people thought they were nuts.

Většina lidí si o nich myslela, že jsou blázni.

But enough people realized that they were brilliant nuts

Ale celkem dost lidí pochopilo, že jde o geniální blázny,

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

takže se americká Národní nadace pro vědu rozhodla jejich šílený nápad financovat.

So after decades of development,

A tak, po desetiletích vývoje,

construction and imagination

konstrukcí a imaginace,

and a breathtaking amount of hard work,

a po neskutečném množství těžké práce,

they built their detector, called LIGO:

postavili svůj detektor a nazvali ho LIGO:

The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

Laserová interferometrová observatoř gravitačních vln.

For the last several years,

V posledních letech

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

prochází LIGO velkým zpřesňováním

a tremendous improvement in its detection ability.

a fantastickým zlepšováním svých pátracích schopností.

It's now called Advanced LIGO as a result.

Proto se mu už říká Pokročilé LIGO.

In early September of 2015,

Začátkem září 2015

LIGO turned on for a final test run

zahájilo LIGO konečný testovací provoz,

while they sorted out a few lingering details.

pro doladění pár posledních detailů.

And on September 14 of 2015,

Dne 14. září 2015,

just days after the detector had gone live,

pár dní poté, co byl detektor spuštěn,

the gravitational waves from those colliding black holes

prostoupily gravitační vlny ze srážky černých děr

passed through the Earth.

skrz Zemi.

And they passed through you and me.

Prošly i vámi a mnou.

And they passed through the detector.

Prošly také detektorem.

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

(Audio) Scott Hughes: Prožil jsem jen dvě chvíle

more emotionally intense than that.

emočně nabitější, než je tahle.

One is the birth of my daughter.

První byla narození mé dcery.

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

Ta druhá, když jsem se musel rozloučit se svým na smrt nemocným otcem.

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

Ale tohle bylo v podstatě završení mé kariéry.

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

Všeho, na čem jsem kdy pracoval – a už to není jenom sci-fi! (smích)

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

Allan Adams: Tohle je můj velmi dobrý přítel a kolega Scott Hughes,

a theoretical physicist at MIT,

teoretický fyzik na MIT,

who has been studying gravitational waves from black holes

který studuje gravitační vlny z černých děr

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

a signály, které mohou vysílat k observatořím jako je LIGO,

for the past 23 years.

už 23 let.

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

Pojďme si teď říci, co myslím tou gravitační vlnou.

A gravitational wave is a ripple

Gravitační vlna je série zavlnění

in the shape of space and time.

ve struktuře prostoru a času.

As the wave passes by,

Jak se vlnění šíří,

it stretches space and everything in it

natahuje prostor a všechno v něm

in one direction,

jedním směrem,

and compresses it in the other.

a ve druhém směru vše smršťuje.

This has led to countless instructors of general relativity

Spousta učitelů obecné teorie relativity

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

kvůlii tomu v hodinách legračně poskakuje, aby předvedla tento princip:

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

"smrší a natáhne, smrští a natáhne."

So the trouble with gravitational waves

Problém s gravitačními vlnami je ten,

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

že jsou velmi slabé; nemožně slabé.

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

Například: vlny, které nás zasáhly 14. září –

and yes, every single one of you stretched and compressed

a ano, každého z vás to natáhlo a smrštilo,

under the action of that wave --

když jím vlna procházela –

when the waves hit, they stretched the average person

natáhly při svém průchodu průměrého člověka

by one part in 10 to the 21.

o 1 lomeno 10 na dvacátou první velký dílek jeho samého.

That's a decimal place, 20 zeroes,

To je nula, čárka, dvacet nul

and a one.

a jednička.

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

Proto si všichni mysleli, že lidé kolem LIGO jsou blázni.

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

Dokonce i s pětikilometrovým laserovým detektorem – což je šílené samo o sobě –

they would have to measure the length of those detectors

by museli přeměřovat délku svých detektorů

to less than one thousandth of the radius of the nucleus

s přesností na méně než tisícinu poloměru

of an atom.

jádra atomu.

And that's preposterous.

A to je absurdní.

So towards the end of his classic text on gravity,

Ke konci svého slavného textu o gravitaci

LIGO co-founder Kip Thorne

popisuje Kip Thorne, spoluzakladatel LIGO,

described the hunt for gravitational waves as follows:

hon za gravitačními vlnami následovně:

He said, "The technical difficulties to be surmounted

"Technické obtíže, které musíme překonat

in constructing such detectors

při konstruování takových detektorů,

are enormous.

jsou ohromné.

But physicists are ingenious,

Ale fyzici jsou geniální

and with the support of a broad lay public,

a s podporou široké veřejnosti

all obstacles will surely be overcome."

se všechny překážky jistě podaří překonat."

Thorne published that in 1973,

Thorne to publikoval v roce 1973,

42 years before he succeeded.

42 let před tím, než uspěl.

Now, coming back to LIGO,

Když se vrátíme zpět k LIGO,

Scott likes to say that LIGO acts like an ear

Scott o něm říká, že funguje víc jako ucho,

more than it does like an eye.

než jako oko.

I want to explain what that means.

Rád bych vám vysvětlil, co to znamená.

Visible light has a wavelength, a size,

Viditelné světlo má vlnovou délku, rozměr,

that's much smaller than the things around you,

který je mnohem menší, než věci kolem vás,

the features on people's faces,

než rysy na lidských tvářích,

the size of your cell phone.

než vaše telefony.

And that's really useful,

To je velmi praktické,

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

protože si můžete tvořit obrazy nebo mapy věcí kolem vás,

tím, že že sledujete světlo přicházející z různých míst

by looking at the light coming from different spots

in the scene about you.

scény, která je před vámi.

Sound is different.

Zvuk je jiný.

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

Vlnová délka slyšeitelného zvuku dosahuje až 15 metrů.

And that makes it really difficult --

A kvůli tomu je velmi nesnadné –

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

popravdě prakticky nemožné – si vytvořit obrázek

of something you really care about.

něčeho, na čem vám záleží.

Your child's face.

Třeba tváře vašeho dítěte.

Instead, we use sound to listen for features like pitch

Místo toho rozlišujeme u zvuku rysy jako je výška,

and tone and rhythm and volume

barva, rytmus a síla,

to infer a story behind the sounds.

abychom odhalili, co je za tím zvukem za událost.

That's Alice talking.

Teď mluví Alice.

That's Bob interrupting.

Teď ji Bob přerušuje.

Silly Bob.

Chyba Bobe.

So, the same is true of gravitational waves.

Stejné to je s gravitačními vlnami.

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

Nemůžeme je použít k vytváření jednoduchých obrázků vesmíru.

But by listening to changes

Když se ale zaposloucháme do změn

in the amplitude and frequency of those waves,

v síle a frekvenci těchto vln,

we can hear the story that those waves are telling.

uslyšíme příběh, který vlny vypráví.

And at least for LIGO,

Přinejmenším pro LIGO platí,

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

že frekvence, které slyší, jsou ve stejném spektru jako zvuk.

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

Když konvertujeme vlnová schémata na tlakové vlny vzduchu – tedy zvuk –

we can literally hear the Universe speaking to us.

můžeme doslova slyšet, jak k nám vesmír promlouvá.

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

Už jen toto naslouchání gravitaci

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

nám toho může hodně říct o kolizi dvou černých děr,

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

o něčem, nad čím můj kolega Scott přemýšlí už tak strašně dlouho.

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

(Audio) SH: Pokud ty dvě černé díry nerotují,

you get a very simple chirp: whoop!

ozve se velmi jednoduché "hůp".

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

Když ale ta dvě tělesa rotují rychle, dostaneme stejný zvuk,

but with a modulation on top of it,

který má ale navíc modulaci,

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

takže to zní jako "uir, uir, uir!"

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

Je to trochu jako slovníček způsobu, jakým se rotace vepisuje do vlnění.

AA: So on September 14, 2015,

AA: A tak, dne 14. září 2015,

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

v den který se mi každopádně zapsal do paměti,

LIGO heard this:

LIGO uslyšelo:

[Whirring sound]

[zvuk hučení]

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

Pokud umíte poslouchat, tak tohle je zvuk –

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

(Audio) SH: ... dvou černých děr, každé o hmotnosti asi 30 Sluncí,

that were whirling around at a rate

které se točí zhruba rychlostí

comparable to what goes on in your blender.

srovnoatelnou s kuchyňským mixérem.

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

AA: Stojí za to se teď zastavit a zamyslet se, co to znamená.

Two black holes, the densest thing in the Universe,

Dvě černé díry, nejhustší objekty ve vesmíru,

one with a mass of 29 Suns

jedna s hmotou 29 Sluncí

and one with a mass of 36 Suns,

a jedna s hmotou 39 Sluncí,

whirling around each other 100 times per second

okolo sebe rotují rychlostí 100 otáček za sekundu

before they collide.

a pak do sebe narazí.

Just imagine the power of that.

Představte si tu energii.

It's fantastic.

To je fantastické.

And we know it because we heard it.

A víme to, protože jsme to slyšeli.

That's the lasting importance of LIGO.

A v tom je trvalá důležitost LIGO.

It's an entirely new way to observe the Universe

Získali jsme nový způsob, jak pozorovat vesmír,

that we've never had before.

naprosto nebývalý.

It's a way that lets us hear the Universe

Můžeme tak naslouchat vesmíru

and hear the invisible.

a zaslechnout, co je neviditelné.

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

A ono toho existuje mnoho, co nelze spatřit –

in practice or even in principle.

ani prakticky, ani teoreticky.

So supernova, for example:

Vezměte si třeba supernovu.

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

Strašně rád bych věděl, proč se obří, masivní hvězdy výbuchem mění na supernovy.

They're very useful;

Jsou velice užitečné,

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

spoustu jsme se toho díky nim naučili o vesmíru.

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

Problém je, že všechna zajímavý fyzika se děje v jádře,

and the core is hidden behind thousands of kilometers

které je skyté za tisíci kilometrů

of iron and carbon and silicon.

železa, uhlíku a křemíku.

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

Na to se nikdy nepodíváme, světlo tím neprojde.

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

Gravitační vlny však procházejí železem, jako by to bylo sklo –

totally transparent.

naprosto čiré.

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

Nebo Velký třesk: bylo by báječné moci prozkoumat

the first few moments of the Universe,

první okamžiky vesmíru,

but we'll never see them,

jenže je nikdy neuvidíme,

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

protože sám Velký třesk je skryt za svým vlastním zábleskem.

With gravitational waves,

Pomocí gravitačních vln

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

bychom měli být schopni dohlédnout až na samý počátek.

Perhaps most importantly,

A co je možná nejdůležitější,

I'm positive that there are things out there

jsem přesvědčen, že existují věci,

that we've never seen

které jsme ještě nikdy nespatřili,

that we may never be able to see

které možná nikdy neuvidíme,

and that we haven't even imagined --

a které si ani nepředstavujeme –

things that we'll only discover by listening.

věci, které objevíme jen tím, že budeme naslouchat.

And in fact, even in that very first event,

Popravdě řečeno, už při svém prvním spuštění

LIGO found things that we didn't expect.

našlo LIGO věci, které jsme nečekali.

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

Tohle k tomu říká Matt Evans, jeden z klíčových členů

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

týmu LIGO, můj kolega z MIT:

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

(Audio) Matt Evans: ten druh hvězd, ze kterého vznikají černé díry,

that we observed here

které tady pozorujeme,

are the dinosaurs of the Universe.

to jsou dinosauři vesmíru.

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

Jsou to masivní objekty, staré, prehistorické,

and the black holes are kind of like the dinosaur bones

a černé díry jsou něco jako kosti dinosaurů, které jsou

with which we do this archeology.

předmětem naší archeologie.

So it lets us really get a whole nother angle

Můžeme díky tomu opravdu získat nový pohled na to,

on what's out there in the Universe

co všechno je tam venku ve vesmíru,

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

jak vznikly hvězdy, a konečně, samozřejmě,

how we came to be out of this whole mess.

jak jsme z tohohle zmatku vznikli my.

AA: Our challenge now

AA: Naší výzvou teď je

is to be as audacious as possible.

být co možná nejodvážnější.

Thanks to LIGO, we know how to build exquisite detectors

Díky LIGO víme, jak postavit fantastické detektory,

that can listen to the Universe,

které dokáží naslouchat vesmíru,

to the rustle and the chirp of the cosmos.

všemu tomu bzučení a hučení kosmu.

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

Naším úkolem je snít a stavět nové observatoře –

a whole new generation of observatories --

celou novou generaci observatoří –

on the ground, in space.

na zemi i ve vesmíru.

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

Řekněte: co by mohlo být vznešenějšího, než poslechnout si Velký třesk?

Our job now is to dream big.

Naše práce je snít ve velkém.

Dream with us.

Pojďte snít s námi.

Thank you.

Děkuji vám.

(Applause)

(potlesk)