What the discovery of gravitational waves means | Allan Adams

Translator: Ilze Garda Reviewer: Kristaps Kadiķis

1.3 billion years ago,

Pirms 1,3 miljardiem gadu

in a distant, distant galaxy,

tāltālā galaktikā

two black holes locked into a spiral,

divi melnie caurumi saslēdzās spirālē,

falling inexorably towards each other

nenovēršami pievilkās

and collided,

un tad sadūrās,

converting three Suns' worth of stuff

sekundes desmitdaļā enerģijā pārvēršot matēriju trīs sauļu apjomā.

into pure energy in a tenth of a second.

For that brief moment in time,

Tajā īsajā laika sprīdī

the glow was brighter than all the stars

mirdzums bija spožāks par visām zvaigznēm

in all the galaxies

visās galaktikās,

in all of the known Universe.

visā mums zināmajā Visumā.

It was a very

Tas bija ļoti

big

liels

bang.

sprādziens.

But they didn't release their energy in light.

Taču no šiem caurumiem enerģija neizdalījās kā gaisma.

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

Tie, kā nekā, ir melnie caurumi.

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

Visa šī enerģija tika iebliezta pašas laiktelpas audumā,

making the Universe explode in gravitational waves.

liekot Visumam uzsprāgt gravitācijas viļņos.

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

Palīdzēšu jums apjaust laika skalu, par ko runājam.

1.3 billion years ago,

Pirms 1,3 miljardiem gadu

Earth had just managed to evolve multicellular life.

uz Zemes tikko bija parādījušās daudzšūnu dzīvības formas.

Since then, Earth has made and evolved

Kopš tā laika uz Zemes ir radušies un attīstījušies

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

koraļļi, zivis, augi, dinozauri, cilvēki un pat – pasarg, Dievs! – internets.

And about 25 years ago,

Un pirms aptuveni 25 gadiem

a particularly audacious set of people --

bariņš īpaši bezbailīgu cilvēku –

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

Rainers Veiss no MIT, Kips Torns un Ronalds Drēvers no Caltech –

decided that it would be really neat

nolēma, ka būtu patiešām vareni

to build a giant laser detector

uzbūvēt milzu lāzerdetektoru

with which to search for the gravitational waves

gravitācijas viļņu meklēšanai,

from things like colliding black holes.

kas rodas, piemēram, saduroties melnajiem caurumiem.

Now, most people thought they were nuts.

Vairums domāja, ka viņi ir ķerti.

But enough people realized that they were brilliant nuts

Tomēr gana daudz cilvēku saprata, ka viņi ir ģeniāli ķertie,

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

lai ASV Nacionālais zinātnes fonds nolemtu viņu trako ideju finansēt.

So after decades of development,

Pēc gadu desmitiem ilgas izstrādes,

construction and imagination

celtniecības un iztēles,

and a breathtaking amount of hard work,

un elpu aizraujoša daudzuma smaga darba

they built their detector, called LIGO:

viņi uzbūvēja detektoru, tā saukto LIGO –

The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

lāzera interferometra gravitācijas viļņu observatoriju.

For the last several years,

Pēdējo gadu laikā

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

LIGO ir kļuvis daudz precīzāks

a tremendous improvement in its detection ability.

un piedzīvojis apjomīgus uzlabojumus savā uztveršanas spējā,

It's now called Advanced LIGO as a result.

tāpēc tagad to sauc par Augsta līmeņa LIGO.

In early September of 2015,

2015. gada septembra sākumā

LIGO turned on for a final test run

LIGO ieslēdza, lai veiktu gala pārbaudi,

while they sorted out a few lingering details.

kamēr tiek risināti vēl daži atlikušie sīkumi.

And on September 14 of 2015,

Un 2015. gada 14. septembrī,

just days after the detector had gone live,

tikai dažas dienas pēc detektora ieslēgšanas,

the gravitational waves from those colliding black holes

šo melno caurumu sadursmes izraisītie gravitācijas viļņi

passed through the Earth.

izgāja caur Zemi.

And they passed through you and me.

Tie izgāja caur jums un caur mani.

And they passed through the detector.

Un tie izgāja caur detektoru.

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

(Audio) Skots Hjūzs: Manā dzīvē ir bijuši divi

more emotionally intense than that.

emocionāli piesātinātāki brīži par šo.

One is the birth of my daughter.

Pirmais ir manas meitas piedzimšana.

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

Otrs – kad man bija jāatvadās no sava neārstējami slimā tēva.

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

Ziniet, tā būtībā bija manas karjeras zvaigžņu stunda.

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

Viss, pie kā biju strādājis... tā vairs nebija zinātniskā fantastika!

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

Alans Adamss: Tas bija mans ļoti labs draugs un kolēģis Skots Hjūzs,

a theoretical physicist at MIT,

fizikas teorētiķis MIT,

who has been studying gravitational waves from black holes

kurš pētījis melno caurumu izraisītos gravitācijas viļņus

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

un to signālus, kas varētu būt uztverami tādās observatorijās kā LIGO

for the past 23 years.

jau 23 gadus.

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

Ļaujiet paskaidrot, ko domāju ar gravitācijas vilni.

A gravitational wave is a ripple

Gravitācijas vilnis

ir laiktelpas formas viļņošanās.

in the shape of space and time.

As the wave passes by,

Vilnim aizplūstot garām,

it stretches space and everything in it

tas pastiepj telpu un visu, kas tajā,

in one direction,

vienā virzienā

and compresses it in the other.

un saspiež – otrā virzienā.

This has led to countless instructors of general relativity

Tas novedis pie tā, ka daudzi vispārīgās relativitātes pasniedzēji

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

savās vispārīgās relativitātes lekcijās izpilda šo varen muļķīgo deju:

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

„Tā izstiepjas un izplešas, tā izstiepjas un izplešas.”

So the trouble with gravitational waves

Gravitācijas viļņu nelaime ir tā,

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

ka tie ir ļoti vāji, tie ir nejēdzīgi vāji.

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

Piemēram, viļņi, kas skāra mūs 14. septembrī,

and yes, every single one of you stretched and compressed

– un, jā, ikviens no mums pastiepās un saspiedās

under the action of that wave --

šī viļņa iedarbībā –

when the waves hit, they stretched the average person

šie viļņi vidusmēra cilvēku pastiepa

by one part in 10 to the 21.

par daļiņu viens pret desmit 21. pakāpē.

That's a decimal place, 20 zeroes,

Tā ir decimāldaļa, ar 20 nullēm

and a one.

un vieninieku.

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

Tieši tāpēc visi LIGO cilvēkus uzskatīja par ķertiem.

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

Pat ar piecus kilometrus garu lāzerdetektoru, kas jau ir gana traki,

they would have to measure the length of those detectors

viņiem šo detektoru garums būs jāmēra

to less than one thousandth of the radius of the nucleus

ar precizitāti, kas mazāka nekā viena tūkstošā daļa

no atoma kodola izmēra.

of an atom.

And that's preposterous.

Un tas ir nejēdzīgi!

So towards the end of his classic text on gravity,

Tāpēc sava populārā darba par gravitāti beigās

LIGO co-founder Kip Thorne

LIGO līdzdibinātājs Kips Torns

described the hunt for gravitational waves as follows:

gravitācijas viļņu medības aprakstīja šādi:

He said, "The technical difficulties to be surmounted

„Tehniskās grūtības, kas jāpārvar,

in constructing such detectors

lai šādus detektorus uzbūvētu,

are enormous.

ir milzīgas.

But physicists are ingenious,

Taču fiziķi ir ļoti atjautīgi,

and with the support of a broad lay public,

un ar plašākas sabiedrības atbalstu

all obstacles will surely be overcome."

visi šķēršļi noteikti tiks pārvarēti.”

Thorne published that in 1973,

To Torns publicēja 1973. gadā,

42 years before he succeeded.

42 gadus, pirms viņam tas izdevās.

Now, coming back to LIGO,

Atgriežoties pie LIGO...

Scott likes to say that LIGO acts like an ear

Skotam patīk sacīt, ka LIGO vairāk darbojas kā auss,

more than it does like an eye.

nevis acs.

I want to explain what that means.

Gribu paskaidrot, ko tas nozīmē.

Visible light has a wavelength, a size,

Redzamajai gaismai piemīt viļņa garums, izmērs,

that's much smaller than the things around you,

kas ir daudz mazāks nekā apkārt esošās lietas,

the features on people's faces,

vaibsti cilvēku sejās,

the size of your cell phone.

jūsu mobilais telefons.

And that's really useful,

Un tas ir ļoti noderīgi,

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

jo ļauj izveidot apkārtējo lietu attēlu vai karti,

skatoties uz gaismu,

by looking at the light coming from different spots

kas nāk no dažādām apkārtējās telpas vietām.

in the scene about you.

Sound is different.

Ar skaņu ir citādi.

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

Dzirdamās skaņas viļņu garums var būt līdz pat 15 metriem.

And that makes it really difficult --

Tādējādi kļūst ļoti grūti, praktiskā nozīmē neiespējami,

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

izveidot attēlu kaut kam,

of something you really care about.

kas jums patiešām rūp.

Your child's face.

Piemēram, jūsu bērna seja.

Instead, we use sound to listen for features like pitch

Tā vietā, mēs izmantojam skaņu, lai saklausītu augstumu,

and tone and rhythm and volume

un toni, un ritmu, un skaļumu,

to infer a story behind the sounds.

lai noprastu skaņās slēpto stāstu.

That's Alice talking.

Tur runā Alise.

That's Bob interrupting.

Tas ir Bobs, kas iejaucas.

Silly Bob.

Nelga Bobs.

So, the same is true of gravitational waves.

Tāpat ir ar gravitācijas viļņiem.

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

Mēs nevaram tos izmantot vienkāršu Visuma attēlu radīšanai.

But by listening to changes

Taču, klausoties šo viļņu amplitūdas un frekvences izmaiņās,

in the amplitude and frequency of those waves,

we can hear the story that those waves are telling.

varam saklausīt šo viļņu stāstīto.

And at least for LIGO,

Un vismaz priekš LIGO...

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

frekvences, ko tā spēj saklausīt, atrodas skaņu frekvences diapazonā.

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

Ja pārvēršam viļņu svārstības spiediena viļņos gaisā, proti, skaņā,

we can literally hear the Universe speaking to us.

mēs burtiski varam dzirdēt, kā ar mums runā Visums.

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

Piemēram, šādi klausoties gravitācijā,

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

varam daudz uzzināt par divu melno caurumu sadursmi;

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

domājot par to, mans kolēģis Skots ir pavadījis bezgala daudz laika.

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

(Audio) S.H.: Ja šie divi melnie caurumi negriežas,

you get a very simple chirp: whoop!

mēs dzirdam ļoti vienkāršu čirkstu: vūp!

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

Ja šie divi ķermeņi griežas ļoti ātri, ir tas pats čirksts,

but with a modulation on top of it,

bet ar modulāciju noslēgumā,

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

tas skan apmēram šādi: vr, vr, vrr!

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

Tas ir tāds kā griešanās vārdu krājums, kas ietverts šajā viļņa formā.

AA: So on September 14, 2015,

A.A.: Tā nu 2015. gada 14. septembrī,

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

datumā, kas man noteikti paliks atmiņā,

LIGO heard this:

LIGO sadzirdēja šo:

[Whirring sound]

[čirkstoša skaņa]

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

Ja zināt, kā klausīties, tad tā skan...

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

(Audio) S.H.: ...divi melnie caurumi, katrs no tiem apmēram 30 sauļu svarā,

that were whirling around at a rate

kas virpuļo apkārt ātrumā,

comparable to what goes on in your blender.

kas pielīdzināms jūsu blenderim.

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

A.A.: Šeit ir vērts apstāties, lai padomātu, ko tas nozīmē.

Two black holes, the densest thing in the Universe,

Divi melnie caurumi, Visuma visblīvākie objekti,

one with a mass of 29 Suns

viens 29 sauļu svarā

and one with a mass of 36 Suns,

un otrs 36 sauļu svarā,

whirling around each other 100 times per second

apvirpuļo viens ap otru 100 reizes sekundē,

before they collide.

līdz saduras.

Just imagine the power of that.

Iedomājieties to spēku!

It's fantastic.

Tas ir fantastiski!

And we know it because we heard it.

Un mēs zinām, jo to dzirdējām.

That's the lasting importance of LIGO.

Tā ir LIGO paliekošā nozīme.

It's an entirely new way to observe the Universe

Tas ir pilnīgi jauns veids, kā vērot Visumu,

that we've never had before.

nekad agrāk mums tāda nav bijis.

It's a way that lets us hear the Universe

Tas ir veids, kas ļauj mums Visumu dzirdēt

and hear the invisible.

un dzirdēt neredzamo.

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

Un Visumā ir daudz kas neredzams...

in practice or even in principle.

praktiski un pat idejiski.

So supernova, for example:

Piemēram, pārnovas.

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

Es ļoti gribētu zināt, kāpēc milzu zvaigznes eksplodē pārnovās.

They're very useful;

Tās ir ļoti noderīgas,

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

no tām mēs esam uzzinājuši ļoti daudz par Visumu.

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

Problēma ir tā, ka visa interesantā fizika notiek kodolā,

and the core is hidden behind thousands of kilometers

un kodols ir paslēpts aiz tūkstošiem kilometru

of iron and carbon and silicon.

dzelzs un oglekļa, un silīcija.

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

Mēs nekad neredzēsim tam cauri, tas ir gaismas necaurlaidīgs.

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

Gravitācijas viļņi iziet caur dzelzi, it kā tas būtu stikls,

totally transparent.

pilnīgi caurspīdīgs.

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

Lielais sprādziens – es ļoti gribētu spēt izpētīt

the first few moments of the Universe,

pašus pirmos Visuma mirkļus,

but we'll never see them,

taču mēs tos nekad neieraudzīsim,

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

jo Lielo sprādzienu ir aizsegusi paša sprādziena atblāzma.

With gravitational waves,

Ar gravitācijas viļņiem

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

mums vajadzētu spēt ieskatīties līdz pat pirmsākumiem.

Perhaps most importantly,

Varbūt pats svarīgākais –

I'm positive that there are things out there

esmu pārliecināts, ka Visumā ir lietas,

that we've never seen

ko nekad neesam redzējuši,

that we may never be able to see

ko, iespējams, nekad nespēsim ieraudzīt

and that we haven't even imagined --

un ko neesam pat iztēlojušies,

things that we'll only discover by listening.

lietas, ko varam atklāt tikai klausoties.

And in fact, even in that very first event,

Un patiesībā pat pašā pirmajā notikumā

LIGO found things that we didn't expect.

LIGO saklausīja to, ko nebijām gaidījuši.

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

Lūk, mans kolēģis un viens no galvenajiem LIGO sadarbības biedriem, Mets Evanss,

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

mans MIT kolēģis, runā tieši par to:

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

(Audio) Mets Evanss: Zvaigznes, kas rada tādus melnos caurumus,

that we observed here

kā šeit novērojām,

are the dinosaurs of the Universe.

ir Visuma dinozauri.

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

Tās ir masīvas, senas, no aizvēsturiskiem laikiem,

and the black holes are kind of like the dinosaur bones

un šie melnie caurumi ir kā dinozauru kauli,

with which we do this archeology.

ar ko veicam šo arheoloģiju.

So it lets us really get a whole nother angle

Tas ļauj mums no pavisam cita skatpunkta

on what's out there in the Universe

paskatīties uz Visumā esošo,

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

uz to, kā radās zvaigznes,

un galu galā, protams, kā visā šajā juceklī radāmies mēs.

how we came to be out of this whole mess.

AA: Our challenge now

A.A.: Tagad mūsu izaicinājums

is to be as audacious as possible.

ir būt tik drosmīgiem, cik vien iespējams.

Thanks to LIGO, we know how to build exquisite detectors

Pateicoties LIGO, mēs zinām, kā uzbūvēt izcilus detektorus,

that can listen to the Universe,

kas spēj sadzirdēt Visumu,

to the rustle and the chirp of the cosmos.

kosmosa šalkoņu un čirkstus.

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

Mūsu uzdevums ir izsapņot un uzbūvēt jaunas observatorijas,

a whole new generation of observatories --

jaunu observatoriju paaudzi,

on the ground, in space.

uz zemes un kosmosā.

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

Kas gan varētu būt vēl ievērojamāk nekā dzirdēt pašu Lielo sprādzienu?

Our job now is to dream big.

Nu mūsu uzdevums ir sapņot lielus sapņus.

Dream with us.

Sapņojiet ar mums!

Thank you.

Paldies.

(Applause)

(Aplausi)