Gabriela González: How LIGO discovered gravitational waves (with English subtitles) | TED

Translator: sadegh zabihi Reviewer: masoud paktinat

A little over 100 years ago, in 1915,

کمی بیش از ۱۰۰ سال پیش، در سال ۱۹۱۵،

Einstein published his theory of general relativity,

انیشتین نظریه نسبیت عام خود را منتشر کرد،

which is sort of a strange name,

که نامی غریب است،

but it's a theory that explains gravity.

اما نظریه‌ای است که گرانش را توضیح می‌دهد.

It states that mass -- all matter, the planets -- attracts mass,

مطرح می‌کند که جرم -- همه اجرام، سیاره‌ها -- جرم را جذب می‌کند،

not because of an instantaneous force, as Newton claimed,

نه به خاطر نیرویی آنی، آن طور که نیوتن ادعا کرد،

but because all matter -- all of us, all the planets --

بلکه به خاطر اینکه ماده -- همه ما، همه سیاره‌ها --

wrinkles the flexible fabric of space-time.

در تار و پود انعطاف‌پذیر فضا-زمان چروک می‌اندازند.

Space-time is this thing in which we live and that connects us all.

فضا-زمان چیزی است که در آن زندگی می‌کنیم و همه ما را به هم وصل می‌کند.

It's like when we lie down on a mattress and distort its contour.

مثل وقتی که روی تشک دراز می‌کشیم و یکنواختی آن را به هم می‌زنیم.

The masses move -- again, not according to Newton's laws,

اجسام حرکت می‌کنند -- بار دیگر نه به خاطر قانون نیوتن،

but because they see this space-time curvature

بلکه چون این انحنای فضا-زمان را می‌بینند

and follow the little curves,

و منحنی‌های کوچک را دنبال می‌کنند،

just like when our bedmate nestles up to us

درست مثل وقتی که هم‌بستر شما به خاطر انحنای تشک

because of the mattress curvature.

در آغوش‌تان به خواب می‌رود.

(Laughter)

(خنده)

A year later, in 1916,

یک سال بعد، در سال ۱۹۱۶،

Einstein derived from his theory

انیشتین از نظریه خودش نتیجه گرفت

that gravitational waves existed,

که امواج گرانشی وجود دارند،

and that these waves were produced when masses move,

و وقتی اجرام جابجا می‌شوند این امواج به وجود می‌آیند،

like, for example, when two stars revolve around one another

مثل وقتی که دو ستاره دور هم می‌چرخند

and create folds in space-time which carry energy from the system,

و در فضا-زمان چروکی می‌اندازند که انرژی را از سیستم بیرون می‌برد،

and the stars move toward each other.

و ستاره‌ها به سمت هم حرکت می‌کنند.

However, he also estimated

با این وجود، او همچنین تخمین زد

that these effects were so minute,

که این اثرات آن قدر کوچک هستند،

that it would never be possible to measure them.

که شاید هیچ وقت اندازه‌گیری آنها ممکن نباشد.

I'm going to tell you the story of how,

می‌خواهم داستان آن را برایتان بگویم که چطور

with the work of hundreds of scientists working in many countries

با کار صدها دانشمند در چندین کشور

over the course of many decades,

در بازه زمانی چندین دهه،

just recently, in 2015,

همین اخیراً، در سال ۲۰۱۵،

we discovered those gravitational waves for the first time.

برای اولین بار آن امواج گرانشی را کشف کردیم.

It's a rather long story.

داستانش طولانی است.

It started 1.3 billion years ago.

از ۱٫۳ میلیارد سال پیش شروع می‌شود.

A long, long time ago,

سال‌ها پیش،

in a galaxy far, far away --

در کهکشانی خیلی، خیلی دور --

(Laughter)

(خنده)

two black holes were revolving around one another --

دو سیاه‌چاله دور هم می‌گشتند --

"dancing the tango," I like to say.

دوست دارم بگویم، "تانگو می‌رقصیدند."

It started slowly,

آهسته شروع شد،

but as they emitted gravitational waves,

اما همین‌طور که امواج گرانشی منتشر می‌کردند،

they grew closer together, accelerating in speed,

به هم نزدیک‌تر شدند، و سرعت‌شان شتاب پیدا کرد،

until, when they were revolving at almost the speed of light,

تا آنکه وقتی داشتند تقریباً با سرعت نور می‌چرخیدند،

they fused into a single black hole

در یک سیاه‌چاله واحد ذوب شدند

that had 60 times the mass of the Sun,

که جرم آن ۶۰ برابر خورشید بود،

but compressed into the space of 360 kilometers.

اما در فضایی ۳۶۰ کیلومتری فشرده شده بود.

That's the size of the state of Louisiana,

این اندازه ایالت لویزیانا است،

where I live.

جایی که من زندگی می‌کنم.

This incredible effect produced gravitational waves

این اثر باورنکردنی امواج گرانشی تولید کرد

that carried the news of this cosmic hug to the rest of the universe.

که خبر این هم‌آغوشی کیهانی را در سراسر کائنات پخش کرد.

It took us a long time to figure out the effects of these gravitational waves,

مدت زیادی طول کشید تا اثر این امواج گرانشی را بفهمیم،

because the way we measure them is by looking for effects in distances.

چون ما با جستجوی اثرات آنها بر فاصله‌ها آنها را اندازه می‌گیریم.

We want to measure longitudes, distances.

می‌خواهیم طول فواصل را اندازه بگیریم.

When these gravitational waves passed by Earth,

وقتی که این امواج گرانشی از زمین عبور می‌کنند،

which was in 2015,

که سال ۲۰۱۵ اتفاق افتاد،

they produced changes in all distances --

در تمام فواصل تغییر ایجاد می‌کنند --

the distances between all of you, the distances between you and me,

فاصله بین همه شما، فاصله بین من و شما،

our heights --

بلندی‌مان --

every one of us stretched and shrank a tiny bit.

همه ما کمی منبسط و منقبض می‌شویم.

The prediction is that the effect is proportional to the distance.

پیش‌بینی این است که اثر با فاصله تناسب دارد.

But it's very small:

اما خیلی کوچک است:

even for distances much greater than my slight height,

حتی برای فاصله‌های بسیار بزرگ‌تر از قد کوتاه من هم

the effect is infinitesimal.

اثر بی‌نهایت اندک است.

For example, the distance between the Earth and the Sun

برای مثال، فاصله بین زمین و خورشید

changed by one atomic diameter.

به اندازه قطر یک اتم تغییر می‌کند.

How can that be measured?

چطور می‌شود آن را اندازه‌گیری کرد؟

How could we measure it?

چطور ما می‌توانیم آن را اندازه‌گیری کنیم؟

Fifty years ago,

پنجاه سال پیش،

some visionary physicists at Caltech and MIT --

چند فیزیک‌دان نظری در کلتک و MIT --

Kip Thorne, Ron Drever, Rai Weiss --

کیپ تورن، ران درور، ری وایس --

thought they could precisely measure distances

فکر کردند می‌توانند فاصله را

using lasers that measured distances between mirrors

با لیزرهایی که فاصله بین آینه‌های کیلومتر‌ها دور از هم را اندازه می‌گرفتند

kilometers apart.

با دقت بالایی اندازه گیری کنند.

It took many years, a lot of work and many scientists

سال‌ها تلاش سخت دانشمندان بسیاری لازم بود

to develop the technology and develop the ideas.

تا فناوری و ایده‌ها توسعه بیابند.

And 20 years later,

و ۲۰ سال بعد،

almost 30 years ago,

تقریباً ۳۰ سال پیش،

they started to build two gravitational wave detectors, two interferometers,

نصب دو ردیاب امواج گرانشی، دو تداخل‌سنج را

in the United States.

در ایالات متحده آغاز کردند.

Each one is four kilometers long;

هر کدام چهار کیلومتر طول دارد؛

one is in Livingston, Louisiana,

یکی در لیوینگستون لویزیانا است،

in the middle of a beautiful forest,

در دل جنگلی زیبا،

and the other is in Hanford, Washington,

و دیگری در هانفورد واشنگتون قرار دارد،

in the middle of the desert.

وسط بیابان.

The interferometers have lasers

تداخل‌سنج‌ها لیزرهایی دارند

that travel from the center through four kilometers in-vacuum,

که از مرکز چهار کیلومتر در خلاء حرکت می‌کند،

are reflected in mirrors and then they return.

در آینه‌ها بازتاب می‌شود و سپس بازمی‌گردد‌.

We measure the difference in the distances

ما اختلاف فاصله را

between this arm and this arm.

بین این بازو و این بازو اندازه می‌گیریم.

These detectors are very, very, very sensitive;

آشکارسازها خیلی، خیلی، خیلی حساس هستند؛

they're the most precise instruments in the world.

آنها دقیق‌ترین ابزار دنیا هستند.

Why did we make two?

چرا دوتا ساختیم؟

It's because the signals that we want to measure come from space,

چون سیگنال‌هایی که می‌خواهیم اندازه بگیریم از فضا می‌آیند،

but the mirrors are moving all the time,

اما آینه‌ها دائماً در حال حرکت هستند،

so in order to distinguish the gravitational wave effects --

پس به منظور تشخیص آثار امواج گرانشی --

which are astrophysical effects and should show up on the two detectors --

که آثار کیهانی هستند و در دو آشکارساز ظاهر می‌شوند --

we can distinguish them from the local effects,

می‌توانیم آنها را از وقایع محلی

which appear separately, either on one or the other.

که به صورت مجزا در یکی از این دو ظاهر می‌شوند، تشخیص دهیم.

In September of 2015,

در سپتامبر ۲۰۱۵،

we were finishing installing the second-generation technology

داشتیم کار نصب فناوری نسل دوم در آشکارسازها را

in the detectors,

به پایان می‌رساندیم،

and we still weren't at the optimal sensitivity that we wanted --

و هنوز به حساسیت بهینه مد نظرمان نرسیده بودیم --

we're still not, even now, two years later --

حالا که دو سال گذشته هنوز هم نرسیده‌ایم --

but we wanted to gather data.

اما می‌خواستیم اطلاعات جمع کنیم.

We didn't think we'd see anything,

فکر نمی‌کردیم چیزی ببینیم،

but we were getting ready to start collecting a few months' worth of data.

اما داشتیم آماده می‌شدیم که اطلاعات چند ماه را جمع‌آوری کنیم.

And then nature surprised us.

و بعد طبیعت ما را غافلگیر کرد.

On September 14, 2015,

در ۱۴ سپتامبر ۲۰۱۵،

we saw, in both detectors,

در هر دو ردیاب،

a gravitational wave.

یک موج گرانشی دیدیم.

In both detectors, we saw a signal

در هردو ردیاب سیگنالی دیدیم

with cycles that increased in amplitude and frequency

که در چرخه‌هایی شدت و بسامد را افزایش می‌داد

and then go back down.

و بعد دوباره کم می‌شد.

And they were the same in both detectors.

و در هر دو ردیاب یکسان بودند.

They were gravitational waves.

آنها امواج گرانشی بودند.

And not only that -- in decoding this type of wave,

و نه تنها آن -- در رمزگشایی این گونه امواج،

we were able to deduce that they came from black holes

توانستیم نتیجه بگیریم که از بیش از یک میلیارد سال پیش

fusing together to make one,

از دو سیاه‌چاله می‌آیند

more than a billion years ago.

که در هم ذوب می‌شدند تا یکی شوند.

And that was --

و آن --

(Applause)

(تشویق)

that was fantastic.

خارق‌العاده بود.

At first, we couldn't believe it.

در ابتدا، باورمان نمی‌شد.

We didn't imagine this would happen until much later;

تصور نمی‌کردیم تا خیلی بعد اتفاق بیافتد،

it was a surprise for all of us.

همه‌مان غافلگیر شدیم.

It took us months to convince ourselves that it was true,

ماه‌ها طول کشید تا خودمان را قانع کنیم که حقیقت دارد،

because we didn't want to leave any room for error.

چون نمی‌خواستیم هیچ جایی برای خطا باقی بگذاریم.

But it was true, and to clear up any doubt

اما حقیقت داشت، و برای اینکه هیچ شکی باقی نماند

that the detectors really could measure these things,

که این ردیاب‌ها می‌توانند این چیزها را اندازه بگیرند،

in December of that same year,

در دسامبر همان سال،

we measured another gravitational wave,

موج گرانشی دیگری اندازه گیری کردیم،

smaller than the first one.

که از اولی کوچک‌تر بود.

The first gravitational wave produced a difference in the distance

موج گرانشی اول تفاوت طولی معادل

of four-thousandths of a proton

یک چهارهزارم یک پروتون

over four kilometers.

در طول چهار کیلومتر ایجاد کرد.

Yes, the second detection was smaller,

بله، ردیابی دوم کوچک‌تر بود،

but still very convincing by our standards.

اما هنوز هم با استانداردهای ما خیلی متقاعد کننده بود.

Despite the fact that these are space-time waves and not sound waves,

با وجود اینکه این‌ها امواج فضا-زمان هستند نه امواج صوتی،

we like to put them into loudspeakers and listen to them.

دوست داریم که آنها را وارد بلندگو کنیم تا صدایشان را بشنویم.

We call this "the music of the universe."

ما اسم این را "موسیقی کائنات" گذاشته‌ایم.

I'd like you to listen to the first two notes of that music.

دوست دارم دو نوت اول آن را گوش کنید.

(Chirping sound)

(صدای جیر جیر)

(Chirping sound)

(صدای جیر جیر)

The second, shorter sound was the last fraction of a second

صدای دوم که کوتاه‌تر است آخرین کسری از ثانیه

of the two black holes which,

از دو سیاه‌چاله است

in that fraction of a second, emitted vast amounts of energy --

که در آن کسر از ثانیه، مقادیر زیادی انرژی آزاد می‌کنند --

so much energy, it was like three Suns converting into energy,

انرژی خیلی زیاد، مثل اینکه سه خورشید به انرژی تبدیل شوند،

following that famous formula,

که از فرمول مشهور پیروی می‌کنند،

E = mc2.

E=mc۲.

Remember that one?

آن را به یاد دارید؟

We love this music so much we actually dance to it.

ما این موسیقی را خیلی دوست داریم واقعاً با آن می‌رقصیم.

I'm going to have you listen again.

دوباره می‌خواهم به آن گوش کنید.

(Chirping sound)

(صدای جیر جیر)

(Chirping sound)

(صدای جیر جیر)

It's the music of the universe!

این موسیقی کائنات است!

(Applause)

(تشویق)

People frequently ask me now:

مردم حالا مکرراً از من می‌پرسند،

"What can gravitational waves be used for?

"از امواج گرانشی در چه کاری می‌توان استفاده کرد؟

And now that you've discovered them, what else is there left to do?"

و حالا که آنها را کشف کرده‌اید، دیگر چه کاری باقی مانده است؟"

What can gravitational waves be used for?

امواج گرانشی به چه دردی می‌خورند؟

When they asked Borges, "What is the purpose of poetry?"

وقتی از بورخس پرسیدند، "هدف شعر چیست؟"

he, in turn, answered,

او در پاسخ گفت،

"What's the purpose of dawn?

"هدف سپیده‌دم چیست؟

What's the purpose of caresses?

هدف نوازش چیست؟

What's the purpose of the smell of coffee?"

هدف بوی قهوه چیست؟"

He answered,

او پاسخ داد،

"The purpose of poetry is pleasure; it's for emotion, it's for living."

"هدف شعر لذت است، برای احساس است، برای زندگی‌ست."

And understanding the universe,

و درک کائنات،

this human curiosity for knowing how everything works,

این کنجکاوی بشر برای دانستن طرز کار همه چیز،

is similar.

مثل همان است.

Since time immemorial, humanity -- all of us, everyone, as kids --

از زمان‌های قدیم، انسان‌ها -- همه ما، همه، از بچگی --

when we look up at the sky for the first time and see the stars,

وقتی برای اولین بار بالا را نگاه می‌کنیم و ستاره‌ها را می‌بینیم،

we wonder,

می‌پرسیم،

"What are stars?"

"ستاره‌ها چه هستند؟"

That curiosity is what makes us human.

این کنجکاوی چیزی است که ما را انسان ساخته است.

And that's what we do with science.

و این کاری است که با علم می‌کنیم.

We like to say that gravitational waves now have a purpose,

دوست داریم بگوییم که حالا امواج گرانشی هدفی دارند،

because we're opening up a new way to explore the universe.

چون راه جدیدی برای کاوش کائنات باز شده است.

Until now, we were able to see the light of the stars

تا به حال، می‌توانستیم نور ستاره‌ها را

via electromagnetic waves.

از طریق امواج الکترومغناطیسی ببینیم.

Now we can listen to the sound of the universe,

حال می‌توانیم به صدای گیتی گوش کنیم،

even of things that don't emit light, like gravitational waves.

حتی چیزهایی که نوری ندارند، مثل امواج گرانشی.

(Applause)

(تشویق)

Thank you.

متشکرم.

(Applause)

(تشویق)

But are they useful?

اما آیا فایده‌ای دارند؟

Can't we derive any technology from gravitational waves?

آیا می‌توانیم از امواج گرانشی فناوری استخراج کنیم؟

Yes, probably.

احتمالاً بله.

But it will probably take a lot of time.

اما احتمالاً زمان زیادی می‌برد.

We've developed the technology to detect them,

ما فناوری ردیابی آنها را توسعه داده‌ایم،

but in terms of the waves themselves,

اما درباره خود آن امواج،

maybe we'll discover 100 years from now that they are useful.

شاید ۱۰۰ سال دیگر کشف کنیم که به دردی می‌خورند.

But it takes a lot of time to derive technology from science,

اما مدت زیادی طول می‌کشد که دانش به فناوری منجر شود،

and that's not why we do it.

و این دلیل کار ما نیست.

All technology is derived from science,

تمام فناوری‌ها از دانش نشأت می‌گیرند،

but we practice science for the enjoyment.

اما ما برای لذت دانش را دنبال می‌کنیم.

What's left to do?

چه کاری باقی مانده؟

A lot.

خیلی کارها.

A lot; this is only the beginning.

خیلی؛ این تنها آغاز کار است.

As we make the detectors more and more sensitive --

هر چه حساسیت این حسگرها را بیشتر و بیشتر بالا ببریم --

and we have lots of work to do there --

و در این زمینه کارهای زیادی باقی مانده است --

not only are we going to see more black holes

نه تنها سیاه‌چاله‌های بیشتری خواهیم دید

and be able to catalog how many there are, where they are

و خواهیم توانست تعداد، موقعیت

and how big they are,

و ابعاد آنها را دسته‌بندی کنیم،

we'll also be able to see other objects.

بلکه قادر به دیدن اجسام دیگر هم خواهیم بود.

We'll see neutron stars fuse and turn into black holes.

ذوب شدن ستاره‌های نوترونی و تبدیل آنها به سیاه‌چاله را خواهیم دید.

We'll see a black holes being born.

شاهد تولد یک سیاه‌چاله خواهیم بود.

We'll be able to see rotating stars in our galaxy

ستاره‌هایی که در کهکشانمان می‌چرخند

produce sinusoidal waves.

و امواج سینوسی تولید می‌کنند را خواهیم دید.

We'll be able to see explosions of supernovas in our galaxy.

انفجار ابرنواخترها را در کهکشان‌مان خواهیم دید.

We'll be seeing a whole spectrum of new sources.

طیف کاملاً جدیدی از شواهد را مشاهده خواهیم کرد.

We like to say

دوست داریم بگوییم

that we've added a new sense to the human body:

که حس جدیدی به حواس انسان اضافه کرده ایم:

now, in addition to seeing,

حال، علاوه بر دیدن،

we're able to hear.

می‌توانیم بشنویم.

This is a revolution in astronomy,

این انقلابی در اخترشناسی است،

like when Galileo invented the telescope.

مثل وقتی که گالیله تلسکوپ را اختراع کرد.

It's like when they added sound to silent movies.

مثل وقتی است که صدا را به فیلم‌های صامت اضافه کردند.

This is just the beginning.

این تنها ابتداست.

We like to think

دوست داریم فکر کنیم

that the road to science is very long -- very fun, but very long --

جاده دانش خیلی طولانی است -- خیلی سرگرم کننده، اما بسیار طولانی است --

and that we, this large, international community of scientists,

و ما، این جامعه بزرگ بین‌المللی دانشمندان،

که از کشورهای مختلف، به عنوان یک گروه با هم کار می‌کنیم،

working from many countries, together as a team,

are helping to build that road;

داریم به ساخت آن راه کمک می‌کنیم؛

that we're shedding light -- sometimes encountering detours --

ما داریم راه را روشن می‌کنیم -- گاهی با پیچیدگی روبرو می‌شویم --

and building, perhaps,

و شاید داریم

a highway to the universe.

بزرگراهی به کیهان می‌سازیم.

Thank you.

متشکرم.

(Applause)

(تشویق)