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

מתרגם: Zeeva Livshitz מבקר: Ido Dekkers

A little over 100 years ago, in 1915,

לפני קצת יותר ממאה שנה,

בשנת 1915,

Einstein published his theory of general relativity,

איינשטיין פרסם את התיאוריה שלו של תורת היחסות הכללית,

which is sort of a strange name,

שזה שם די מוזר,

but it's a theory that explains gravity.

אבל זו תיאוריה שמסבירה את כוח הכבידה.

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

היא גורסת שהמסה כולה -- כל החומר, כוכבי הלכת, נמשכים,

not because of an instantaneous force, as Newton claimed,

לא בגלל כוח מיידי, כפי שטען ניוטון,

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

אלא משום שכל החומר - כולנו, כל כוכבי הלכת -

wrinkles the flexible fabric of space-time.

מקמטים את האריג הגמיש של מרחב-זמן.

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

מרחב-זמן זה המקום בו אנו חיים.

ושמחבר את כולנו.

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

זה כמו שאנו שוכבים על מזרן

ומעוותים אותו.

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

וגופי המסה נעים, לא על פי חוקי ניוטון,

but because they see this space-time curvature

אלא משום שהם רואים את העקמומיות של המרחב-זמן

and follow the little curves,

ועוקבים אחרי עקמומיות אלו.

just like when our bedmate nestles up to us

ממש כפי שזה שחולק איתנו את המיטה

זז אלינו בגלל ההתעקלות של המזרן.

because of the mattress curvature.

(Laughter)

(צחוק)

A year later, in 1916,

שנה לאחר מכן, ב 1916,

Einstein derived from his theory

איינשטיין הקיש מהתאוריה שלו

that gravitational waves existed,

שגלי כבידה קיימים.

and that these waves were produced when masses move,

ושהם נוצרים כשגופי המסה נעים

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

כמו לדוגמה, כששני כוכבים מסתובבים

אחד סביב השני,

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

ויוצרים קפלים במרחב-זמן

שנושאים אנרגיה מהמערכת, והכוכבים מתקרבים זה לזה.

and the stars move toward each other.

However, he also estimated

עם זאת, הוא גם העריך

שאפקטים אלה יהיו כל כך קטנים

that these effects were so minute,

that it would never be possible to measure them.

שלעולם לא יתאפשר למדוד אותם.

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

אספר לכם כיצד בעזרת עבודתם של מאות מדענים

with the work of hundreds of scientists working in many countries

ממדינות רבות, שעבדו עשרות רבות של שנים,

over the course of many decades,

just recently, in 2015,

ממש לפני זמן לא רב ב 2015,

we discovered those gravitational waves for the first time.

גילינו את גלי הכבידה האלו

בפעם הראשונה.

It's a rather long story.

זה סיפור ארוך למדי.

It started 1.3 billion years ago.

הוא התחיל לפני 1.3 מיליארד שנה.

A long, long time ago,

לפני הרבה מאוד זמן,

in a galaxy far, far away --

בגלקסיה מרוחקת מאוד -

(Laughter)

(צחוק)

two black holes were revolving around one another --

היו שם שני חורים שחורים

שהסתובבו אחד סביב השני,

"dancing the tango," I like to say.

"רוקדים טנגו", אני אוהבת לומר,

It started slowly,

זה התחיל לאט,

but as they emitted gravitational waves,

אבל בעודם מייצרים גלי כבידה,

they grew closer together, accelerating in speed,

הם התקרבו, הם האיצו,

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

עד שהם הסתובבו כמעט במהירות האור,

they fused into a single black hole

והתמזגו לתוך חור שחור אחד

that had 60 times the mass of the Sun,

שהמסה שלו היתה גדולה פי 60 מזו של השמש

but compressed into the space of 360 kilometers.

אבל דחוסה לתוך 360 קילומטרים.

That's the size of the state of Louisiana,

שזה גודלה של מדינת לואיזיאנה,

where I live.

שם אני מתגוררת.

This incredible effect produced gravitational waves

אפקט מדהים זה יצר גלי כבידה

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

שהוליכו את החדשות אודות חיבוק קוסמי זה

אל שאר היקום.

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

לקח לנו זמן רב לגלות את האפקט של גלי כבידה אלה,

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

כי מה שעושים, האופן שבו אנו מודדים אותם,

הוא בעזרת חיפוש אפקטים במרחקים,

We want to measure longitudes, distances.

אנחנו רוצים למדוד אורכים, מרחקים.

When these gravitational waves passed by Earth,

כאשר גלי כבידה אלה עברו דרך הארץ,

which was in 2015,

בשנת 2015,

they produced changes in all distances --

הם גרמו לשינויים בכל המרחקים

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

המרחקים שביניכם, המרחקים ביניכם לביני,

our heights --

הגבהים שלנו -

every one of us stretched and shrank a tiny bit.

כולנו נמתחנו, והתכווצנו מעט.

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

התחזית היא שהאפקט פרופורציונלי למרחק.

But it's very small:

אבל הוא קטן מאוד:

even for distances much greater than my slight height,

אפילו למרחקים גדולים בהרבה מהגובה הקטן שלי,

the effect is infinitesimal.

האפקט הוא זערורי.

For example, the distance between the Earth and the Sun

לדוגמה, המרחק בין כדור הארץ לשמש

changed by one atomic diameter.

השתנה בקוטר אטומי אחד.

How can that be measured?

איך אפשר למדוד את זה?

How could we measure it?

איך נוכל למדוד את זה?

Fifty years ago,

לפני כחמישים שנה,

some visionary physicists at Caltech and MIT --

היו כמה פיזיקאים בעלי חזון ב Caltech וב MIT,

Kip Thorne, Ron Drever, Rai Weiss --

קיפ תורן, רון דריבר, ראי וייס,

thought they could precisely measure distances

שחשבו שאפשר למדוד מרחקים במדויק

using lasers that measured distances between mirrors

באמצעות לייזרים שמדדו מרחקים בין מראות

שהיו במרחק של קילומטרים.

kilometers apart.

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

נדרשו לכך הרבה שנים, הרבה עבודה ומדענים רבים

to develop the technology and develop the ideas.

כדי לפתח טכנולוגיה, ולפתח רעיונות,

And 20 years later,

ו 20 שנה מאוחר יותר,

almost 30 years ago,

כמעט לפני 30 שנה, יותר מ -20,

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

הם התחילו לבנות שני גלאים של גלי כבידה,

שני אינטרפרומטרים,

in the United States.

בארצות הברית,

Each one is four kilometers long;

כל אחד באורך של 4 קילומטרים.

one is in Livingston, Louisiana,

אחד במדינת לואיזיאנה,

בליווינגסטון, לואיזיאנה, באמצע יער יפהפה;

in the middle of a beautiful forest,

and the other is in Hanford, Washington,

והשני בהאנפורד, וושינגטון,

במדינת וושינגטון, באמצע המדבר.

in the middle of the desert.

The interferometers have lasers

באינטרפרומטרים אלה יש לייזרים שנורים מהמרכז,

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

4 קילומטרים בוואקום,

are reflected in mirrors and then they return.

משתקפים במראות וחוזרים,

ואנחנו מודדים את ההבדל במרחק

We measure the difference in the distances

between this arm and this arm.

בין זרוע זאת לזרוע הזאת.

These detectors are very, very, very sensitive;

גלאים אלה הם מאוד מאוד מאוד רגישים,

they're the most precise instruments in the world.

הם המכשירים המדויקים ביותר בעולם.

Why did we make two?

למה עשינו שניים?

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

בגלל שהאותות שאנחנו רוצים למדוד מגיעים מהחלל,

ואת אלה אנו רוצים למדוד,

but the mirrors are moving all the time,

אבל המראות נעות כל הזמן,

so in order to distinguish the gravitational wave effects --

וכדי להבחין באפקטים של גלי הכבידה,

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

שהם אפקטים אסטרופיסיקלים וצריכים להופיע בשני הגלאים,

we can distinguish them from the local effects,

אנו יכולים להבדיל אותם מהאפקטים המקומיים,

which appear separately, either on one or the other.

שמופיעים שונים באחד, או באחר.

In September of 2015,

בספטמבר 2015,

we were finishing installing the second-generation technology

סיימנו את התקנת הדור השני של הטכנולוגיה

in the detectors,

בגלאים אלה,

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

ועדיין אין לנו את הרגישות האופטימלית שרצינו -

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

אנחנו עדיין לא שם,

אפילו כעת, שנתיים לאחר מכן,

but we wanted to gather data.

אבל רצינו לאסוף נתונים.

We didn't think we'd see anything,

לא חשבנו שבאמת נראה משהו,

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

אבל התכוננו להתחיל לאסוף נתונים במשך כמה חודשים.

And then nature surprised us.

והטבע הפתיע אותנו.

On September 14, 2015,

ב 14 בספטמבר 2015,

we saw, in both detectors,

ראינו על 2 הגלאים

a gravitational wave.

גל כבידה.

In both detectors, we saw a signal

בשני הגלאים ראינו אות

with cycles that increased in amplitude and frequency

עם מחזורים שגדלים במשרעת התדר

and then go back down.

שלאחר מכן דעכו,

And they were the same in both detectors.

וכך היה בשני הגלאים.

They were gravitational waves.

הם היו גלי כבידה.

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

ולא רק זה, בעזרת פענוח של צורת גל זו,

we were able to deduce that they came from black holes

יכולנו להסיק שהם הגיעו מחורים שחורים

fusing together to make one,

שמתמזגים לאחד,

more than a billion years ago.

זה היה לפני יותר ממיליארד שנים.

And that was --

וזה היה --

(Applause)

(מחיאות כפיים)

that was fantastic.

זה היה פנטסטי.

At first, we couldn't believe it.

בהתחלה לא יכולנו להאמין לזה.

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

זה לא היה אמור לקרות

עד זמן מאוחר יותר,

it was a surprise for all of us.

זו היתה הפתעה לכולם.

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

לקח לנו חודשים לשכנע את עצמנו שזה היה נכון,

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

כי לא רצינו להותיר מקום לשום טעות.

But it was true, and to clear up any doubt

אבל זה היה נכון,

וכדי להסיר כל ספק

that the detectors really could measure these things,

שבאמת הגלאים יכלו למדוד את הדברים האלה,

in December of that same year,

בדצמבר של אותה שנה, מדדנו גל כבידה נוסף

we measured another gravitational wave,

smaller than the first one.

קטן בהרבה מהראשון.

The first gravitational wave produced a difference in the distance

גל הכבידה הראשון יצר הבדל במרחק

of four-thousandths of a proton

של אחד חלקי ארבעת אלפים פרוטון.

over four kilometers.

על מרחק של ארבעה קילומטרים.

Yes, the second detection was smaller,

כן, הזיהוי השני היה קטן יותר

but still very convincing by our standards.

אבל עדיין משכנע מאוד על פי הסטנדרטים שלנו

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

למרות העובדה שאלה הם גלי מרחב-זמן,

ולא גלי קול,

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

אנחנו אוהבים להשמיע אותם ברמקולים ולהקשיב להם.

We call this "the music of the universe."

אנו קוראים לזה "המוזיקה של היקום".

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

כעת אני רוצה שתקשיבו ל 2 הצלילים הראשונים

של המוזיקה הזאת.

(Chirping sound)

(שריקה)

(Chirping sound)

(שריקה)

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

השני, הקצר יותר היה בחלק האחרון של שבריר שנייה

of the two black holes which,

של שני חורים שחורים אלה,

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

שבשבריר זה של שנייה הם פלטו הרבה אנרגיה -

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

כל כך הרבה אנרגיה - כאילו שלוש שמשות הופכות לאנרגיה

following that famous formula,

בעקבות הנוסחה המפורסמת הזו,

E = mc2.

E = mc2.

Remember that one?

אתם זוכרים?

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

את המוזיקה הזו אנחנו באמת אוהבים מאוד,

אנחנו רוקדים לפיה,

I'm going to have you listen again.

אני אשמיע אותה לכם שוב.

(Chirping sound)

(שריקה)

(Chirping sound)

(שריקה)

It's the music of the universe!

זוהי המוסיקה של היקום!

(Applause)

(מחיאות כפיים)

People frequently ask me now:

לעתים קרובות אנשים שואלים אותי עכשיו:

"What can gravitational waves be used for?

לשם מה הם משמשים, גלי הכבידה?

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

ועכשיו, לאחר שהתגלו,

מה נותר לעשות?

What can gravitational waves be used for?

לשם מה הם משמשים? גלי הכבידה?

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

כששאלו את בורחס:

"למה משמשת השירה?"

he, in turn, answered,

הוא השיב:

"What's the purpose of dawn?

"למה משמש השחר?

What's the purpose of caresses?

למה משמשים הליטופים?

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

ולשם מה משמש ריחו של הקפה?"

He answered,

והוא המשיך והשיב:

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

" השירה משמשת לשם העונג, עבור הרגש, כדי לחיות."

And understanding the universe,

ולהבין את היקום,

this human curiosity for knowing how everything works,

סקרנות אנושית זו לדעת איך הכל פועל.

is similar.

דומה לכך.

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

האנושות, מאז ומעולם,

וכולנו, וכולכם, כילדים,

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

כשאנחנו מסתכלים על השמים בפעם הראשונה

ורואים כוכבים, אנו שואלים את עצמנו:

we wonder,

"What are stars?"

"מהם הכוכבים?"

That curiosity is what makes us human.

סקרנות זו היא מה שעושה אותנו אנושיים.

And that's what we do with science.

וזה מה שאנחנו עושים עם המדע.

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

אנחנו אוהבים לומר

שבגלי כבידה כבר יש תועלת,

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

כי אנחנו סוללים דרך חדשה לחקור את היקום.

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

עד עכשיו, יכולנו לראות את אור הכוכבים

via electromagnetic waves.

באמצעות גלים אלקטרומגנטיים.

Now we can listen to the sound of the universe,

עכשיו אנחנו יכולים להקשיב לצליל היקום

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

אפילו בדברים שאינם פולטים אור, כמו גלי כבידה.

(Applause)

(מחיאות כפיים)

Thank you.

(אנגלית) תודה.

(Applause)

(מחיאות כפיים)

But are they useful?

אבל האם רק לשם כך הם משמשים?

Can't we derive any technology from gravitational waves?

האם שום טכנולוגיה אינה נגזרת מגלי כבידה?

Yes, probably.

אולי, כן.

But it will probably take a lot of time.

אבל זה יקח כנראה הרבה זמן.

We've developed the technology to detect them,

פיתחנו טכנולוגיה כדי לזהות אותם,

but in terms of the waves themselves,

אבל במובן של הגלים עצמם, אולי נגלה בעוד מאה שנים מהיום

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

שהם משמשים למשהו.

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

אבל הרבה זמן לוקח לגזור טכנולוגיה מהמדע

and that's not why we do it.

ולא לשם כך אנו עושים זאת.

All technology is derived from science,

כל הטכנולוגיה נגזרת מהמדע,

but we practice science for the enjoyment.

אבל המדע שאנחנו עוסקים בו

הוא לשם ההנאה.

What's left to do?

מה נשאר לנו לעשות?

A lot.

הרבה מאוד.

A lot; this is only the beginning.

הרבה מאוד. זוהי רק ההתחלה.

As we make the detectors more and more sensitive --

כמו שאנו עושים את הגלאים הרגישים ביותר --

and we have lots of work to do there --

ונשאר לנו הרבה מה לעשות --

not only are we going to see more black holes

לא רק שאנו הולכים לראות יותר חורים שחורים,

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

אלא נוכל ליצור קטלוג כדי לדעת כמה יש? והיכן?

and how big they are,

מהו גודלם,

we'll also be able to see other objects.

נוכל לצאת ולראות, אובייקטים אחרים.

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

נלך ונראה כוכבי נויטרונים מתמזגים,

והופכים לחור שחור.

We'll see a black holes being born.

נצפה בלידתו של חור שחור.

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

נוכל לראות כוכבים מסתובבים בגלקסיה שלנו

produce sinusoidal waves.

מפיקים גלים סינוסואידלים.

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

נוכל לראות פיצוצים של סופרנובות בגלקסיה שלנו.

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

נראה ספקטרום שלם של מקורות חדשים

We like to say

אנחנו אוהבים לומר

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

שהוספנו משמעות חדשה לגוף האדם:

now, in addition to seeing,

עכשיו, בנוסף ליכולת לראות,

we're able to hear.

אנחנו יכולים לשמוע.

This is a revolution in astronomy,

זוהי מהפכה באסטרונומיה,

like when Galileo invented the telescope.

כמו זו כשגלילאו המציא את הטלסקופ,

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

או כמו שהוסיפו קול לסרטים אילמים.

This is just the beginning.

זוהי רק ההתחלה.

We like to think

אנחנו אוהבים לחשוב

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

שנתיב המדע ארוך מאוד --

מאוד מהנה, אך מאוד ארוך--

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

וקהילה בינלאומית גדולה זו של מדענים שעובדים כצוות

working from many countries, together as a team,

ממדינות רבות, כולנו יחד,

are helping to build that road;

עוזרים לבנות את הנתיב הזה,

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

להציב אורות,

לפעמים אנו מוצאים מעקפים

and building, perhaps,

ובונים, אולי

a highway to the universe.

כביש מהיר ליקום.

Thank you.

תודה,

(Applause)

(מחיאות כפיים)