What the discovery of gravitational waves means | Allan Adams

Translator: soheila Jafari Reviewer: Leila Ataei

1.3 billion years ago,

۱/۳ میلیارد سال پیش،

in a distant, distant galaxy,

در کهکشانی دوردست،

two black holes locked into a spiral,

دو سیاه‌ چاله در یک چرخش مارپیچی گیر افتادند،

falling inexorably towards each other

و بطور اجتناب‌ناپذیری به طرف هم کشیده شده

and collided,

و با هم برخورد کردند،

converting three Suns' worth of stuff

و موادی به ارزش سه برابر خورشید را تبدیل به

into pure energy in a tenth of a second.

انرژی خالص در ظرف یک دهم ثانیه کردند.

For that brief moment in time,

این لحظه کوتاه،

the glow was brighter than all the stars

درخشش آنها روشن‌تر از همه ستاره‌ها

in all the galaxies

در تمامی کهکشان‌هایی

in all of the known Universe.

در تمامی گیتی‌های شناخته شده بود.

It was a very

انفجاری بسیار

big

بزرگ

bang.

رخ داد. بیگ‌بنگ (مهبانگ)

But they didn't release their energy in light.

اما انرژیشان را بصورت نور آزاد نکردند.

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

منظورم این هست، آنها سیاه‌چاله بودند.

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

همه این انرژی به گستره فضا و زمان خودش پمپ شد،

making the Universe explode in gravitational waves.

و باعث انفجار گیتی در امواج گرانشی شد.

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

بگذارید به شما حسی از مقیاس زمانی کار در اینجا بدهم.

1.3 billion years ago,

۱/۳ میلیارد سال پیش،

Earth had just managed to evolve multicellular life.

زمین تنها به تکامل زندگی چند سلولی موفق شده بود.

Since then, Earth has made and evolved

از آن زمان، زمین مرجان‌ها، ماهی‌ها

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

گیاهان، دایناسورها، و انسان را تکامل داده و ساخته و حتی خدا در پناه خدا- اینترنت.

And about 25 years ago,

و حدود ۲۵ سال پیش،

a particularly audacious set of people --

مجموعه ای از فراد خاص بی پروا ---

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

«ری ویس» از موسسه تکنولوژی ماساچوست و دنالد درور از موسسه فناوری کالیفرنیا--

decided that it would be really neat

تصمیم گرفتند کار شایسته‌ای خواهد بود

to build a giant laser detector

که یک دیتکتور( یابنده) لیزری غول‌پیکر ساخته شود

with which to search for the gravitational waves

برای جستجو در مورد امواج گرانشی

from things like colliding black holes.

از چیزهایی مانند برخورد سیاه‌چاله‌ها.

Now, most people thought they were nuts.

بیشتر مردم فکر می‌کردد آنها دیوانه‌اند.

But enough people realized that they were brilliant nuts

اما به اندازه کافی افرادی بودند که تشخیص دهند که آنها نخبگانِ دیوانه هستند

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

و بنیاد علوم ملی ایالات متحده تصمیم به تامین مالی این ایده دیوانه گرفت.

So after decades of development,

پس از یک دو دهه توسعه آن،

construction and imagination

ساخت و ابتکارات،

and a breathtaking amount of hard work,

و یک کار سخت نفس‌گیر،

they built their detector, called LIGO:

آنها یک دیتکتور به نام لایگو ساختند:

The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

رصدخانه موج گرانشی تداخل لیزری.

For the last several years,

در چند سال گذشته،

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

لایگو گسترش بزرگی در دقت کار،

a tremendous improvement in its detection ability.

بهبود فوق العاده‌ای در توانایی تشخیص کار کرد.

It's now called Advanced LIGO as a result.

به همین دلیل حالا آن را لایگو پیشرفته می‌نامند.

In early September of 2015,

در اوایل سپتامبر ۲۰۱۵،

LIGO turned on for a final test run

لایگو برای آزمایش نهایی روشن شد

while they sorted out a few lingering details.

در حالی که آنها جزئیات طولانی را آماده کردند.

And on September 14 of 2015,

و در ۱۴ سپتامبر ۲۰۱۵،

just days after the detector had gone live,

درست یک روز قبل از اینکه دیتکتور شروع به فعالیت کند،

the gravitational waves from those colliding black holes

امواج گرانشی این سیاه‌چاله ها

passed through the Earth.

از زمین عبور کردند.

And they passed through you and me.

و آنها از درون من و شما عبور کردند.

And they passed through the detector.

و ازداخل دیتکتورعبور کردند.

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

( صدا) اسکات هیوز: دو لحظه در زندگی من هست

more emotionally intense than that.

که بیش از همه عاطفی‌است.

One is the birth of my daughter.

لحظه تولد دخترم.

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

و دیگری هنگامی که باید با پدرم وقتی دچار بیماری علاج ناپذیری بود خداحافظی می‌کردم.

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

می دانید، این اساسا حاصل تخصص من بود.

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

هر چیزی که من روی آنها کار کردم-- دیگر داستانهای تخیلی علمی نیستند!( خنده)

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

آلن آدام: خُب این دوست خوب من و همکارم اسکات هیوز،

a theoretical physicist at MIT,

نظریه پرداز فیزیک در موسسه تکنولوژی ماساچوست هست،

who has been studying gravitational waves from black holes

که امواج گرانشی سیاه‌چاله‌ها و سیگناال‌هایی که می‌توانند

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

از گیرنده‌هایی مانند لایگو استخراج شوند را

for the past 23 years.

برای ۲۳ سل گذشته مطالعه می‌کند.

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

خب کمی به من وقت بدهید تا به شما بگویم امواج گرانشی چیست.

A gravitational wave is a ripple

یک موج گرانشی یک حرکت موجی شکل

in the shape of space and time.

از زمان و فضا هست.

As the wave passes by,

همانطور که موج حرکت می‌کند،

it stretches space and everything in it

این فضا و همه چیز درون آن را

in one direction,

در یک جهت بسط و کشیدگی می‌یابد،

and compresses it in the other.

و جهت دیگر را به هم می فشرده می شود.

This has led to countless instructors of general relativity

این امر منجر به تعداد بیشماری هدایت کننده‌ی نسبیت عام

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

حرکات دیوانه‌واری برای نشان دادن سطح‌شان در نسبیت عام کنند.

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

« کشیدگی و فشردگی، کشیدگی و فشردگی.»

So the trouble with gravitational waves

خب مشکل با امواج گرانشی

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

این هست که آنها خیلی سست و ضعیف هستند؛ آنها غیر طبیعی ضعیف هستند.

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

برای مثال، این امواج که در ۱۴ سپتامبر به ما برخورد کرد--

and yes, every single one of you stretched and compressed

بله، بر هریک از شما کشیدگی و فشردگی

under the action of that wave --

در کنش این امواج ایجاد کرد--

when the waves hit, they stretched the average person

هنگامی این امواج به مردم برخورد می‌کنند، در فردی متوسط

by one part in 10 to the 21.

معادل یک به ۱۰ به توان ۲۱ کشیدگی ایجاد می‌شود.

That's a decimal place, 20 zeroes,

این عدد اعشار با ۲۰ صفر

and a one.

و یک (۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۱/)

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

به همین دلیل هست که همه فکرکردند که افرادی که در لایکو کار می‌کنند دیوانه هستند.

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

حتی با گیرنده لیزری به طول پنج کیلومتر- این دیوانه کننده هست--

they would have to measure the length of those detectors

آنها باید طول این دیتکتور را

to less than one thousandth of the radius of the nucleus

در کمتر از یک هزارم شعاع یک

of an atom.

اتم اندازه بگیرند.

And that's preposterous.

و این نامعقول بود.

So towards the end of his classic text on gravity,

پس در پایان متن کلاسیک گرانشی او،

LIGO co-founder Kip Thorne

بنیان‌گذار دیگر لایگو، کیپ تورن

described the hunt for gravitational waves as follows:

تصمیم گرفت تا امواج گرانشی به شکل زیر جستجو کند:

He said, "The technical difficulties to be surmounted

و گفت،«برای بردشتن مشکل تکنیکی

in constructing such detectors

برای ساخت چنین دیتکتورهای

are enormous.

بسیار زیاد هستند.

But physicists are ingenious,

اما فیزیکدان‌ها نابغه اند،

and with the support of a broad lay public,

و با حمایت گسترده مردمی،

all obstacles will surely be overcome."

تمامی موانع مطمئنن برداشته خواهند شد.»

Thorne published that in 1973,

تورن در سال ۱۹۷۳ منتشر شد،

42 years before he succeeded.

۴۲ سال قبل از او موفق شود.

Now, coming back to LIGO,

حالا برگردیم به لایگو،

Scott likes to say that LIGO acts like an ear

اسکات دوست دارد بگوید که لایگو بیشتر مانند گوش عمل می‌کند

more than it does like an eye.

تا مانند چشم.

I want to explain what that means.

می‌خواهم توضیح دهم که این به چه معناست.

Visible light has a wavelength, a size,

نور مرئی طول موجی ، اندازه،

that's much smaller than the things around you,

که خیلی کوچک از چیزهای پیرامون شماست،

the features on people's faces,

اجزاء صورت افراد،

the size of your cell phone.

اندازه تلفن‌همراه‌ تان.

And that's really useful,

این واقعا مفید هست،

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

چونکه اجازه می‌دهد به شما که تصویر یا نقشه‌ای از چیزهای پیرامونتان بسازید،

by looking at the light coming from different spots

با نگاه کردن به نوری که از نقاط مختلف

in the scene about you.

اطراف شما می‌اید.

Sound is different.

صدا متفاوت هست.

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

صدای قابل شنیدن طول موجی دارد که می‌تواند تا ۱۵ متر بلندی داشته باشد.

And that makes it really difficult --

و این بسیار مشکل خواهد شد--

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

در حقیقت، در اهداف عملی، غیر ممکن هست که تصویری

of something you really care about.

از چیزی که مورد نظرتان هست از آن بسیازید.

Your child's face.

صورت کودک‌تان.

Instead, we use sound to listen for features like pitch

به جای آن، ما از صدا برای شنیدن ویژگیهایی مانند نوا

and tone and rhythm and volume

و لحن و آهنگ و بلندی صدا

to infer a story behind the sounds.

برای پی بردن به داستان پشت صدا استفاده می‌کنیم.

That's Alice talking.

این آلیس هست که صحبت می‌کند

That's Bob interrupting.

و این باب هست که صحبت را قطع می‌کند.

Silly Bob.

باب احمق.

So, the same is true of gravitational waves.

خبُ این دقیقا در مورد امواج گرانشی هست.

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

ما نمی‌توانیم از آنها برای ساختن یک تصویرساده از گیتی استفاده کنیم.

But by listening to changes

اما با شنیدن به تغییرات

in the amplitude and frequency of those waves,

در دامنه و تناوب این امواج،

we can hear the story that those waves are telling.

می‌توانیم داستانی را که این امواج می‌گویند را بشنویم.

And at least for LIGO,

و حداقل برای لایگو،

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

فرکانس‌هایی که می‌تواند شنیده شوند دراین باند صدا هستند.

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

بنابراین اگر الگوی موج به فشار امواج و هوا بر صدا تبدیل کنید،

we can literally hear the Universe speaking to us.

می‌توانید دقیقا بشنوید که گیتی با ما صحبت می‌کند.

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

برای مثال، شنیدن صدای گرانش، درست از این روش،

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

می‌تواند به ما درباره برخورد دو سیاه‌چاله خیلی بگوید،

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

گاهی همکارم اسکات زمان زیادی درباره این فکر می‌کند.

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

( صدا) اسکات هیوز: اگر دو سیاه چاله چرخشی نبودند،

you get a very simple chirp: whoop!

شما یک برخورد ساده داشتید: بووپ!

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

اگر این دو چرخش بسیار سریعی داشتیند، من همان برخورد ساده را داشتم،

but with a modulation on top of it,

اما با نوسان بالای این،

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

این گونه می‌شود: ووی، ووی، ووی

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

این نوعی واژگان حک شده روی این شکل موج هست.

AA: So on September 14, 2015,

آلن آدامز: خُب در ۱۴ سپتامبر ۲۰۱۵،

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

تاریخی که بدون شک همیشه در ذهن من زنده خواهد بود.

LIGO heard this:

لایگو این را شنید:

[Whirring sound]

[ وژژژژژ]

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

خب اگر بدانید که چگونه بشنوید، این صدای-

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

( صدا) اسکات هیوز:... دو سایه‌چاله، هر کدام حدود ۳۰ جرم خورشیدی،

that were whirling around at a rate

که با سرعتی قابل مقایسه با چرخش مخلوط کن شما

comparable to what goes on in your blender.

می‌چرخیدند.

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

آلن آدامز: ارزش این را دارد که لحظه‌ای مکث کنیم و ببینیم به معناست.

Two black holes, the densest thing in the Universe,

دو سیاه‌چاله، که جرم آنها به اندازه این گیتی است،

one with a mass of 29 Suns

یکی با جرمی برابر ۲۹ خورشید

and one with a mass of 36 Suns,

و دیگر با جرمی برای ۳۶ خورشید،

whirling around each other 100 times per second

صد بار در ثانیه به دور هم می‌چرخند

before they collide.

قبل از اینکه به هم برخورد کنند.

Just imagine the power of that.

تنها قدرت آن را تصور کنید.

It's fantastic.

بی‌نظیر‌است.

And we know it because we heard it.

و ما این را می دانیم چونکه آن را شنیدیم.

That's the lasting importance of LIGO.

و برای این ماندگاری لایگو اهمیت دارد.

It's an entirely new way to observe the Universe

این روش کاملا نوی برای مشاهده گیتی است

that we've never had before.

که تاکنون هرگز این روش را نداشتیم.

It's a way that lets us hear the Universe

این روشی است که به ما اجازه می دهد که گیتی را بشنویم

and hear the invisible.

و نامرئی‌ها را بشنویم.

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

و موارد بسیار زیادی را خواهیم شنید--

in practice or even in principle.

در عمل و یا حتی در اساس.

So supernova, for example:

برای مثال، اَبرنواخترها:

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

من عاشق این هستم که بدانم که چرا ستارگان در اَبرنواخترها منفجر می‌شوند.

They're very useful;

آنها بسیار مفید هستند؛

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

ما درباره گیتی از آنها بسیار یاد گرفته‌ایم.

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

مشکل این است که همه چیزهای جالب در فیزیک در یک هسته صورت می‌گیرد،

and the core is hidden behind thousands of kilometers

و این هسته در پشت هزاران کیلومتر از

of iron and carbon and silicon.

آهن و کربن و سیلیکون پنهان شده است.

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

ما هرگز نخواهیم وارد آن شویم، برای نور هم مات و کدر هست.( نور به آن وارد نمی‌شود)

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

امواج گرانشی می‌توانستند وارد آهن شوند اگر شیشه‌ای بودند--

totally transparent.

و کاملا شفاف بودند.

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

مهبانگ: من عاشق این هستم

the first few moments of the Universe,

که نخستین لحظات این گیتی را کاوش کنم،

but we'll never see them,

اما هرگز آنها را نخواهیم دید،

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

زیرا مهبانگ هنوز در پشت پسامد فروزش خود پنهان هست.

With gravitational waves,

با امواج گرانشی،

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

شاید بتوانیم همه راه‌ را تا به ابتدا عقب‌گرد کنیم.

Perhaps most importantly,

شاید مهمتر از همه،

I'm positive that there are things out there

من نظر مثبتی دارم که چیزی بیرون اینجاست

that we've never seen

که ما هرگز آن را ندیده ایم

that we may never be able to see

که شاید هرگز نتوانیم آن را ببینیم

and that we haven't even imagined --

و حتی نتوانیم تصور کنیم--

things that we'll only discover by listening.

چیزهایی که تنها با شنیدن کشف می‌کنیم.

And in fact, even in that very first event,

و در حقیقت، حتی دراولین حادثه،

LIGO found things that we didn't expect.

لایگو چیزی را یافت که انتظارش را نداشتیم.

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

در اینجا همکار من و یکی از اعضای کلیدی همکاران لایگو

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

مت ایونز، همکارم درموسسه تکنولوژی ماساچوست که این را دقیقا آن را توضیح می‌دهند:

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

( صدا) مت لیونز: نوعی از ستاره‌ها که سیاه‌چاله‌ها را بوجود میآورند

that we observed here

و ما در اینجا مشاهد می‌کنیم

are the dinosaurs of the Universe.

دایناسورهای گیتی هستند.

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

آنها چیزهای عظیمی هستند، قدیمی و از دوران ماقبل تاریخ‌اند،

and the black holes are kind of like the dinosaur bones

و سیاه‌چاله‌ها چیزی شبیه استخوان‌های دایناسورها هستند

with which we do this archeology.

با آنها ما باستان‌شناسی می‌کنیم.

So it lets us really get a whole nother angle

خب درواقع به ما اجازه می‌دهند تمامی دیگر زوایایی

on what's out there in the Universe

که خارج از این گیتی هستند را دریابیم

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

و اینکه چگونه ستاره ها بوجود میایند، و پایان می‌پذیرند، و البته،

how we came to be out of this whole mess.

بفهمیم چگونه از این به هم ریختگی بوجود آمدیم.

AA: Our challenge now

آلان آدامز: چالش امروز ما

is to be as audacious as possible.

شنیدن هر چه بیشتر است.

Thanks to LIGO, we know how to build exquisite detectors

به لطف لایگو، می‌دانیم چگونه شناسه‌گرهای نفیسی را بسازیم

that can listen to the Universe,

که بتوان صدای گیتی را با آنها شنید،

to the rustle and the chirp of the cosmos.

همه خش‌خش‌ها و جیرجیرهای جهان هستی.

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

کار ما رویاپردازی و ساخت رصدخانه‌های نوست--

a whole new generation of observatories --

یک مجموعه نو و کامل از رصدخانه‌ها --

on the ground, in space.

بر روی زمین، در فضا.

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

منظورم این هست، که چه چیزی می‌تواند از شنیدن صدای مهبانگ باشکوه‌تر باشد؟

Our job now is to dream big.

کار ما اکنون رویا پردازیست.

Dream with us.

با ما هم رویا شوید.

Thank you.

سپاسگزارم.

(Applause)

( تشویق)