What the discovery of gravitational waves means | Allan Adams

מתרגם: Shlomo Adam מבקר: Ido Dekkers

1.3 billion years ago,

לפני 1.3 מיליארד שנה,

in a distant, distant galaxy,

בגלקסיה מרוחקת מאד,

two black holes locked into a spiral,

שני חורים שחורים נלכדו בסחרור,

falling inexorably towards each other

נפלו באכזריות זה אל זה

and collided,

והתנגשו,

converting three Suns' worth of stuff

כשהם ממירים חומר שווה-ערך לשלוש שמשות

into pure energy in a tenth of a second.

לאנרגיה טהורה בתוך עשירית שניה.

For that brief moment in time,

באותו הרף-עין בזמן,

the glow was brighter than all the stars

הלהט היה בהיר יותר מכל הכוכבים

in all the galaxies

בכל הגלקסיות

in all of the known Universe.

שבכל היקום המוכר.

It was a very

זה היה

big

מפץ

bang.

גדול מאד.

But they didn't release their energy in light.

אבל הם לא שחררו את האנרגיה שלהם בצורת אור.

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

מדובר הרי בחורים שחורים.

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

כל האנרגיה נהדפה לתוך מארג המרחב-זמן עצמו

making the Universe explode in gravitational waves.

וגרמה ליקום להתפוצץ בגלי כבידה.

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

הבה ואתן לכם מושג לגבי ציר הזמן שלנו.

1.3 billion years ago,

לפני 1.3 מיליארד שנים,

Earth had just managed to evolve multicellular life.

כדור הארץ זה עתה הצליח לפתח חיים רב-תאיים.

Since then, Earth has made and evolved

מאז ועד היום כדור הארץ יצר ופיתח

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

אלמוגים, דגים, צמחים, דינוזאורים, בני-אדם ואפילו - שלא נדע - את האינטרנט.

And about 25 years ago,

ולפני כ-25 שנה,

a particularly audacious set of people --

קבוצת אנשים עזי-מצח במיוחד --

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

ריי וייס מהאם-איי-טי, קיפ תורן ורונלד דרייוור מ"קאלטק" --

decided that it would be really neat

החליטו שיהיה נחמד מאד

to build a giant laser detector

לבנות גלאי לייזר ענקי

with which to search for the gravitational waves

ולחפש בעזרתו גלי כבידה

שנוצרים מדברים כמו התנגשויות של חורים שחורים.

from things like colliding black holes.

Now, most people thought they were nuts.

רוב האנשים חשבו שהם משוגעים.

But enough people realized that they were brilliant nuts

אבל היו מספיק אנשים שהבינו שהם משוגעים מבריקים,

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

כך שמכון המדע הלאומי של ארה"ב החליט לממן את הרעיון המטורף שלהם.

So after decades of development,

אז אחרי עשרות שנים של פיתוח,

construction and imagination

בניה ודמיון,

and a breathtaking amount of hard work,

ועבודה קשה בכמות עוצרת-נשימה,

they built their detector, called LIGO:

הם בנו את הגלאי שלהם, שכונה "ליגו",

The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

או "מצפה מד-איבוך לייזר לזיהוי גלי כבידה".

For the last several years,

בשנים האחרונות שופרה במידה עצומה רמת הדיוק של "ליגו",

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

a tremendous improvement in its detection ability.

השתפרה עד מאד יכולת הזיהוי שלו,

It's now called Advanced LIGO as a result.

ולכן הוא קרוי היום "ליגו" מתקדם.

In early September of 2015,

בתחילת ספמטבר 2015,

LIGO turned on for a final test run

"ליגו" הופעל להרצה נסיונית אחרונה

while they sorted out a few lingering details.

בעוד הצוות מטפל בכמה פרטים אחרונים.

And on September 14 of 2015,

וב-14 לספטמבר 2015,

just days after the detector had gone live,

ימים ספורים בלבד אחרי שהגלאי הופעל,

the gravitational waves from those colliding black holes

גלי הכבידה מאותה התנגשות של חורים שחורים

passed through the Earth.

חלפו דרך כדור הארץ.

And they passed through you and me.

הם חלפו דרככם ודרכי,

And they passed through the detector.

והם חלפו גם דרך הגלאי.

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

(הקלטה) סקוט יוז: "יש בחיי רק 2 רגעים מרגשים יותר מהרגע הזה.

more emotionally intense than that.

"האחד הוא לידת בתי,

One is the birth of my daughter.

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

"השני הוא הפרידה מאבי כשהיה חולה סופני.

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

"זהו בעצם הגמול על כל מפעל חיי.

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

"כל מה שעבדתי עליו כבר איננו מדע בדיוני!" (צוחק)

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

אלן אדמס: זהו חברי הטוב ושותפי, סקוט יוז,

a theoretical physicist at MIT,

פיזיקאי תיאורטיקן באם-איי-טי

who has been studying gravitational waves from black holes

שחקר גלי כבידה שנובעים מחורים שחורים

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

ואת האותות שהם עשויים להותיר במצפים כמו "ליגו",

for the past 23 years.

מזה 23 שנה.

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

הבה אקדיש רגע ואומר לכם למה כוונתי ב"גל כבידה".

A gravitational wave is a ripple

גל כבידה הוא אדווה

in the shape of space and time.

בצורה של המרחב והזמן.

As the wave passes by,

כשהגל חולף,

it stretches space and everything in it

הוא מותח את המרחב ואת כל מה שבו

in one direction,

בכיוון אחד,

and compresses it in the other.

ודוחס אותו בכיוון השני.

This has led to countless instructors of general relativity

זה גרם לאינספור מורים בנושא היחסות הכללית

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

לרקוד ריקוד הדגמה מטופש בשיעורי היחסות הכללית שלהם.

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

"זה נמתח ומתכווץ, זה נמתח ומתכווץ."

So the trouble with gravitational waves

הבעיה עם גלי הכבידה

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

היא היותם חלשים ביותר; חלשים עד גיחוך.

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

למשל, הגל שפגע בנו ב-14 לספטמבר --

and yes, every single one of you stretched and compressed

נכון, כולכם נמתחתם ונדחסתם

under the action of that wave --

עקב פעולת הגל הזה --

when the waves hit, they stretched the average person

כשהגלים פגעו, הם מתחו את האדם הממוצע

by one part in 10 to the 21.

במידה של 1 חלקי 10 בחזקת 21.

That's a decimal place, 20 zeroes,

זהו מספר עשרוני עם 20 אפסים

and a one.

ו-1.

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

מסיבה זו כולם חשבו שאנשי "ליגו" הם משוגעים.

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

אפילו עם גלאי לייזר שאורכו 5 ק"מ -- וזה לכשעצמו מטורף --

they would have to measure the length of those detectors

יהיה עליהם למדוד את אורך הגלאים האלה

to less than one thousandth of the radius of the nucleus

ברמה של אלפית רדיוס הגרעין

of an atom.

של אטום.

And that's preposterous.

וזה מגוחך.

So towards the end of his classic text on gravity,

אז לקראת סופו של הטקסט הקלאסי שלו בנושא הכבידה,

LIGO co-founder Kip Thorne

המייסד-השותף של "ליגו", קיפ תורן,

described the hunt for gravitational waves as follows:

תיאר כך את ציד גלי הכבידה.

He said, "The technical difficulties to be surmounted

הוא אמר: "הקשיים הטכניים שמולנו

in constructing such detectors

"בבנייתם של גלאים כאלה

"הם אדירים.

are enormous.

But physicists are ingenious,

"אבל פיזיקאים הן בעלי כושר המצאה,

and with the support of a broad lay public,

"ועם תמיכת הציבור הרחב והממוצע,

all obstacles will surely be overcome."

"אין ספק שנתגבר על כל המכשולים."

Thorne published that in 1973,

תורן פירסם את זה ב-1973,

42 years before he succeeded.

42 שנה בטרם זכה להצלחה.

Now, coming back to LIGO,

כעת, אם לחזור ל"ליגו",

Scott likes to say that LIGO acts like an ear

סקוט אוהב לומר ש"ליגו" פועל כמו אוזן

more than it does like an eye.

יותר מאשר כמו עין.

I want to explain what that means.

אני רוצה להסביר זאת.

Visible light has a wavelength, a size,

לאור נראה יש אורך-גל, גודל,

that's much smaller than the things around you,

והוא קטן בהרבה מהדברים שסביבכם,

the features on people's faces,

ממאפייני פני האנשים,

the size of your cell phone.

מגודלו של הטלפון הנייד שלכם.

And that's really useful,

וזה מועיל מאד,

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

כי זה מאפשר לכם ליצור תמונה או מפה של העצמים שסביבכם,

ע"י ראיית האור שמגיע מנקודות שונות באזור סביבכם.

by looking at the light coming from different spots

in the scene about you.

Sound is different.

הקול שונה.

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

לצליל נשמע יש אורך-גל שאורכו עשוי להיות עד 15 מטרים.

And that makes it really difficult --

וזה מקשה מאד --

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

בעצם, בלתי-אפשרי לצרכים מעשיים --

ליצור תמונה של משהו חשוב לכם.

of something you really care about.

Your child's face.

כמו פני הילד או הילדה שלכם.

Instead, we use sound to listen for features like pitch

אלא אנו משתמשים בצליל כדי להקשיב לתכונות כמו גובה,

and tone and rhythm and volume

טון, מקצב ועוצמה

כדי להסיק לגבי הסיפור שמאחורי הצלילים.

to infer a story behind the sounds.

That's Alice talking.

הנה אליס מדברת.

That's Bob interrupting.

הנה בוב שקוטע אותה.

Silly Bob.

בוב הטמבל.

So, the same is true of gravitational waves.

כך גם עם גלי כבידה.

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

איננו יכולים לנצל אותם כדי ליצור תמונות פשוטות של דברים ביקום.

But by listening to changes

אבל מתוך הקשבה לשינויים

in the amplitude and frequency of those waves,

במשרעת ובתדירות של גלים אלה,

we can hear the story that those waves are telling.

אנו יכולים לשמוע את הסיפור שגלים אלה מספרים.

And at least for LIGO,

ומבחינת "ליגו", לפחות,

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

התדירויות שהוא מסוגל לשמוע נמצאות בתחום הנשמע.

אז אם נמיר את דפוסי הגל לגלי לחץ ואוויר, לצליל,

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

we can literally hear the Universe speaking to us.

נוכל ממש לשמוע את היקום מדבר אלינו.

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

למשל, ההאזנה לכבידה, בדרך זו בדיוק,

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

יכולה לספר לנו המון על התנגשות שני חורים שחורים,

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

ועמיתי סקוט הקדיש זמן רב מאד למחשבה על זה.

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

(הקלטה) ס"ה: "אם 2 החורים השחורים לא מסתחררים,

"שומעים "צ'ירפ"-"וופ" פשוטים מאד.

you get a very simple chirp: whoop!

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

"אם שני הגופים מסתחררים מהר מאד, יש לי אותו צ'ירפ,

but with a modulation on top of it,

"אבל עם אפנון,

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

"וזה הולך בערך כך: וויר וויר, וויר!

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

"כאילו שאוצר המלים של הסחרור מוטבע בצורת הגל."

AA: So on September 14, 2015,

א"א: אז ב-14 לספטמבר 2015,

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

תאריך שאזכור לעולם,

LIGO heard this:

"ליגו" שמע את זה:

[Whirring sound]

[קול זמזום]

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

ואם יודעים למה להקשיב, זהו הצליל של --

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

(הקלטה) ס"ה: 2 חורים שחורים, כ"א בעל מסה של כ-30 שמשות,

that were whirling around at a rate

שהסתחררו בקצב

comparable to what goes on in your blender.

שאפשר להשוותו למה שקורה במערבל מזון.

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

א"א: כדאי לעצור כאן לרגע כדי לחשוב מה זה אומר.

Two black holes, the densest thing in the Universe,

שני חורים שחורים, הדבר הכי דחוס ביקום,

one with a mass of 29 Suns

האחד בעל מסה של 29 שמשות

and one with a mass of 36 Suns,

והשני בעל מסה של 36 שמשות,

whirling around each other 100 times per second

מסתחררים זה סביב זה במהירות של 100 סיבובים בשניה

before they collide.

לפני שהתנגשו.

Just imagine the power of that.

דמיינו את העוצמה הזאת.

It's fantastic.

זה פנטסטי.

And we know it because we heard it.

וזה ידוע לנו כי שמענו זאת.

That's the lasting importance of LIGO.

זאת החשיבות הנצחית של "ליגו".

It's an entirely new way to observe the Universe

זאת דרך חדשה לגמרי לצפות ביקום,

that we've never had before.

שמעולם עד כה לא היתה לנו.

It's a way that lets us hear the Universe

זאת דרך שמאפשרת לנו לשמוע את היקום

and hear the invisible.

ולשמוע את הבלתי-נראה.

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

ויש הרבה שאיננו יכולים לראות --

in practice or even in principle.

למעשה או אפילו בעקרון.

So supernova, for example:

סופרנובה, למשל:

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

הייתי שמח לדעת מדוע כוכבי ענק מתפוצצים בסופרנובות.

They're very useful;

יש בכך המון תועלת:

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

למדנו מהם המון על היקום.

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

הבעיה היא שכל הפיזיקה המעניינת מתרחשת בליבה,

and the core is hidden behind thousands of kilometers

והליבה מוסתרת מאחורי אלפי קילומטרים

of iron and carbon and silicon.

של ברזל, פחמן וצורן.

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

לעולם לא נוכל לראות דרכם. הם אטומים לאור.

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

גלי כבידה עוברים דרך ברזל כאילו היה זכוכית --

totally transparent.

הוא שקוף לגמרי.

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

המפץ הגדול: הייתי שמח אילו יכולתי לחקור

the first few moments of the Universe,

את הרגעים הראשונים של היקום,

but we'll never see them,

אבל לעולם לא נראה אותם,

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

כי את המפץ הגדול מסתיר הזוהר שלו עצמו.

With gravitational waves,

בעזרת גלי הכבידה,

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

אנו אמורים לראות הכל, עד להתחלה.

Perhaps most importantly,

אולי, חשוב יותר,

I'm positive that there are things out there

אני בטוח שיש דברים

that we've never seen

שמעולם לא ראינו

that we may never be able to see

שאולי לעולם לא נוכל לראות,

and that we haven't even imagined --

ושמעולם לא העלינו בדעתנו --

things that we'll only discover by listening.

דברים שנגלה רק באמצעות האזנה.

And in fact, even in that very first event,

ובעצם, כבר באותו אירוע ראשון,

LIGO found things that we didn't expect.

"ליגו" מצא דברים שלא ציפינו להם.

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

הנה עמיתי עם אחד מהחברים העיקריים בצוות "ליגו",

מאט אוונס, עמיתי באם-איי-טי, שמתייחס בדיוק לכך.

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

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

(הקלטה) מאט אוונס: "סוג הכוכבים שיוצרים חורים שחורים שזיהינו כאן,

that we observed here

are the dinosaurs of the Universe.

"הם הדינוזאורים של היקום.

"אלו הם דברים מסיביים עתיקים, פרהיסטוריים,

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

and the black holes are kind of like the dinosaur bones

"והחורים השחורים הם כמו עצמות הדינוזאורים

with which we do this archeology.

"שמאפשרים לנו את המחקר הארכיאולוגי.

"כך שזה באמת מאפשר לנו לקבל זווית חדשה לגמרי

So it lets us really get a whole nother angle

on what's out there in the Universe

"לגבי מה שיש ביקום

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

"ואיך נוצרו כוכבים אלה, ובסופו של דבר, כמובן,

how we came to be out of this whole mess.

"איך נוצרנו אנו מכל הבלגן הזה."

AA: Our challenge now

א"א: האתגר שלנו, עכשיו,

is to be as audacious as possible.

הוא להיות עזי-מצח ככל האפשר.

Thanks to LIGO, we know how to build exquisite detectors

הודות ל"ליגו" אנו יודעים היום לבנות גלאים מעולים

that can listen to the Universe,

שמסוגלים להאזין ליקום,

to the rustle and the chirp of the cosmos.

לרשרושים ולצפצופים של הקוסמוס.

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

משימתנו היא להגות ולבנות מצפים חדשים --

a whole new generation of observatories --

דור חדש לגמרי של מצפים --

on the ground, in space.

על האדמה, בחלל.

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

הרי מה יכול להיות יותר נהדר מלהקשיב למפץ הגדול עצמו?

Our job now is to dream big.

משימתנו כעת היא לחלום בגדול.

Dream with us.

בואו לחלום איתנו.

Thank you.

תודה לכם.

(Applause)

(מחיאות כפיים)