What the discovery of gravitational waves means | Allan Adams

Tłumaczenie: Agata Szczytnicka Korekta: Robert Jeżyk

1.3 billion years ago,

1.3 miliarda lat temu

in a distant, distant galaxy,

w odległej, odległej galaktyce,

two black holes locked into a spiral,

dwie czarne dziury splecione w uścisku

falling inexorably towards each other

krążyły wokół siebie,

i zderzyły się,

and collided,

converting three Suns' worth of stuff

przetwarzając w ułamku sekundy

into pure energy in a tenth of a second.

masę trzech słońc w czystą energię.

For that brief moment in time,

W tym krótkim czasie

the glow was brighter than all the stars

światło z tego wybuchu było jaśniejsze

in all the galaxies

niż gwiazdy z wszystkich galaktyk

in all of the known Universe.

w całym Wszechświecie.

It was a very

To był naprawdę

big

wielki

bang.

wybuch.

But they didn't release their energy in light.

Uwolniona energia nie była emitowana jako światło.

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

Rozumiecie, to były czarne dziury.

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

Cała ta energia zasiliła istniejącą tkankę Czasoprzestrzeni,

making the Universe explode in gravitational waves.

wywołując ruch fal grawitacyjnych, przechodzących przez Wszechświat.

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

Postaram się przybliżyć skalę czasową tego wydarzenia.

1.3 billion years ago,

1.3 miliarda late temu

Earth had just managed to evolve multicellular life.

Ziemi udało się wyewoluować organizmy wielokomórkowe.

Since then, Earth has made and evolved

Od tego czasu ewolucja doprowadziła do powstania koralowców,

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

ryb, roślin, dinozaurów, ludzi a nawet, Boże, chroń nas, Internetu.

And about 25 years ago,

Około 25 lat temu

a particularly audacious set of people --

grupa zuchwałych ludzi,

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

Rai Weiss z MIT, Kip Thorne i Ronald Drever z Caltech,

decided that it would be really neat

zdecydowała, że byłoby genialnie

to build a giant laser detector

zbudować gigantyczny laserowy detektor

with which to search for the gravitational waves

i użyć go do szukania fal grawitacyjnych,

from things like colliding black holes.

powstających przy zderzeniach czarnych dziur.

Now, most people thought they were nuts.

Większość ludzi uważała ich za stukniętych.

But enough people realized that they were brilliant nuts

Lecz dostatecznie dużo uznało, że w tym szaleństwie jest metoda.

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

Amerykańska Narodowa Fundacja Nauki NSF zadecydowała o finansowaniu pomysłu.

So after decades of development,

Po dziesięcioleciach przygotowań,

construction and imagination

prac, kreatywnego myślenia

and a breathtaking amount of hard work,

i oszałamiająco ciężkiej pracy

they built their detector, called LIGO:

zbudowali detektor LIGO:

The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

Laserowe Obserwatorium Interferometryczne Fal Grawitacyjnych.

For the last several years,

W ciągu ostatnich kilku lat

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

renowacja LIGO miała na celu zwiększenie jego precyzji,

a tremendous improvement in its detection ability.

a przez to polepszenie możliwości detekcyjnych.

It's now called Advanced LIGO as a result.

Teraz nazywa się Zaawansowanym LIGO.

In early September of 2015,

Na początku września 2015 roku

LIGO turned on for a final test run

dokonano końcowych testów LIGO

while they sorted out a few lingering details.

i poprawiono kilka zbyt już zastałych problemów.

And on September 14 of 2015,

14 września 2015 roku,

just days after the detector had gone live,

tylko kilka dni po uruchomieniu detektora,

the gravitational waves from those colliding black holes

fale grawitacyjne, pochodzące z tej kolizji,

passed through the Earth.

przeszły przez Ziemię.

And they passed through you and me.

Przeszły przeze mnie i przez Was.

And they passed through the detector.

Przeszły też przez detektor.

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

(Audio) Scott Hughes: W moim życiu były dwie chwile

more emotionally intense than that.

bardziej emocjonujące, niż to wydarzenie.

One is the birth of my daughter.

Jedno to narodziny mojej córki.

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

Drugie to pożegnanie z moim śmiertelnie chorym ojcem.

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

Rozumiecie, to była zapłata za cały mój wysiłek zawodowy.

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

Wszystko, nad czym pracowałem, przestało być fantastyką naukową! (śmiech)

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

Allan Adams: To mój przyjaciel oraz współpracownik, Scott Hughes,

a theoretical physicist at MIT,

fizyk teoretyczny na uniwersytecie MIT,

who has been studying gravitational waves from black holes

pracujący przez ostatnie 23 lata nad falami grawitacyjnymi

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

z czarnych dziur oraz nad sygnałami, które mogłyby być odkryte

for the past 23 years.

przez obserwatoria takie jak LIGO.

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

Pozwólcie mi powiedzieć, co rozumiem przez fale grawitacyjne.

A gravitational wave is a ripple

Fala grawitacyjna jest zmarszczką

in the shape of space and time.

w czasoprzestrzeni.

As the wave passes by,

Kiedy fala przechodzi,

it stretches space and everything in it

Czasoprzestrzeń jest rozciągana, ze wszystkim w środku,

in one direction,

w jednym wymiarze,

and compresses it in the other.

i zgniatana w drugim.

This has led to countless instructors of general relativity

To doprowadziło niezliczonych wykładowców ogólnej teorii

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

względności do dziwnych tańców podczas wykładów.

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

"To się rozciąga i kurczy, rozciąga i kurczy."

So the trouble with gravitational waves

Kłopot z falami grawitacyjnymi

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

jest taki, że są bardzo słabe; niedorzecznie słabe.

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

Na przykład, fala, która uderzyła nas 14 września-

and yes, every single one of you stretched and compressed

i tak, każdy z nas jest rozciągany i zgniatany

under the action of that wave --

podczas przejścia takiej fali -

when the waves hit, they stretched the average person

kiedy ta fala uderzyła, średnio każdy był rozciągnięty

by one part in 10 to the 21.

w skali 1: 10 do 21 potęgi.

That's a decimal place, 20 zeroes,

To przecinek, 20 zer i

and a one.

jedynka.

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

To dlatego wszyscy uważali ekipę LIGO za szaleńców.

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

Nawet posiadając pięciokilometrowy detektor laserowy - co już jest szaleństwem -

they would have to measure the length of those detectors

musieliby zmierzyć długość detektora

to less than one thousandth of the radius of the nucleus

z dokładnością mniejszą niż średnica jądra

of an atom.

atomu.

And that's preposterous.

To jest niedorzeczne.

So towards the end of his classic text on gravity,

Żeby zakończyć swój klasyczny wykład o grawitacji,

LIGO co-founder Kip Thorne

współtwórca LIGO, Kip Thorne,

described the hunt for gravitational waves as follows:

tak opisał polowanie na fale grawitacyjne:

He said, "The technical difficulties to be surmounted

Powiedział: "Kłopoty techniczne do pokonania w budowie

in constructing such detectors

takiego detektora

are enormous.

są kolosalne.

But physicists are ingenious,

Lecz fizycy są sprytni,

and with the support of a broad lay public,

i z pomocą szerokiej rzeszy obserwatorów,

all obstacles will surely be overcome."

trudności z pewnością zostaną pokonane."

Thorne published that in 1973,

Thorne opublikował to w 1973,

42 years before he succeeded.

42 lata przed tym, zanim mu się udało.

Now, coming back to LIGO,

Wracając do LIGO,

Scott likes to say that LIGO acts like an ear

Scott mawiał, że LIGO działa bardziej jak ucho,

more than it does like an eye.

niż jak oko.

I want to explain what that means.

Chcę wytłumaczyć co to znaczy.

Visible light has a wavelength, a size,

Światło widzialne ma długość fali, długość,

that's much smaller than the things around you,

która jest znacznie mniejsza od otaczających nas rzeczy.

the features on people's faces,

Mniejsza niż rysy twarzy.

the size of your cell phone.

mniejsza, niż telefon komórkowy.

And that's really useful,

Co jest naprawdę przydatne,

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

ponieważ pozwala stworzyć obraz wszystkiego wokół nas,

by looking at the light coming from different spots

przez obserwowanie światła, dochodzącego z różnych

in the scene about you.

kierunków przed nami.

Sound is different.

Z dźwiękiem jest inaczej.

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

Dźwięki, które słyszymy, mogą mieć długość do 15 metrów.

And that makes it really difficult --

To powoduję, że naprawdę trudno -

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

w rzeczywistości, niemożliwe - jest stworzenie obrazów

of something you really care about.

rzeczy dla nas ważnych.

Your child's face.

Jak twarz dziecka.

Instead, we use sound to listen for features like pitch

Zamiast tego, słuchając dźwięków, szukamy takich cech jak wysokość

and tone and rhythm and volume

barwa, rytm i głośność,

to infer a story behind the sounds.

żeby wnioskować o wydarzeniach ukrytych za dźwiękiem.

That's Alice talking.

To mówi Alicja.

That's Bob interrupting.

Tu Robert przeszkadza.

Silly Bob.

Głupi Robert.

So, the same is true of gravitational waves.

Tak samo jest z falami grawitacyjnymi.

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

Nie możemy ich użyć do stworzenia prostego obrazu Wszechświata.

But by listening to changes

Lecz słuchając zmian

in the amplitude and frequency of those waves,

w amplitudzie i częstości tych fal,

we can hear the story that those waves are telling.

możemy usłyszeć historię opowiedzianą przez fale.

And at least for LIGO,

LIGO słyszy częstostotliwość

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

fal grawitacyjnych jak my fali dźwiękowych.

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

Jeśli przetłumaczymy fale grawitacyjne w fale ciśnienia w powietrzu, w dźwięki,

we can literally hear the Universe speaking to us.

możemy dosłownie usłyszeć, jak Wszechświat do nas mówi.

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

Na przykład, słuchanie grawitacji, w ten właśnie sposób, może

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

nam powiedzieć mnóstwo o zderzeniu dwóch czarnych dziur,

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

coś, nad czym mój kolega Scott zastanawiał się przez okropnie dużo czasu.

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

(Audio) SH: Jeśli dwie czarne dziury nie obracałyby się,

you get a very simple chirp: whoop!

to byłby bardzo krótki dźwięk: uup!

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

Jeśli dwa ciała obracają się bardzo szybko, dźwięk byłby prawie taki,

but with a modulation on top of it,

z tylko małym zafalowaniem na końcu

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

i brzmiałby jak łił, łił, łił!

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

To coś w rodzaju charakterystyki spinu, zapisanego w postaci fali.

AA: So on September 14, 2015,

AA: A więc, 14 września 2015,

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

w dniu, którego na pewno nie zapomnę,

LIGO heard this:

LIGO usłyszało taki dźwięk:

[Whirring sound]

[szum]

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

Jeśli wiesz jak słuchać, to jest dzwięk -

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

(audio) SH: dwie czarne dziury, każda o masie około 30 Słońc,

that were whirling around at a rate

wirujące wokół siebie w tempie

comparable to what goes on in your blender.

porównywalnym do domowego miksera.

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

AA: warto się zatrzymać, żeby zrozumieć co to znaczy.

Two black holes, the densest thing in the Universe,

Dwie czarne dziury, najgęstsze rzeczy we Wszechświecie,

one with a mass of 29 Suns

jedna o masie 29 Słońc,

and one with a mass of 36 Suns,

druga o masie 36 Słońc,

whirling around each other 100 times per second

obracające się wokół siebie 100 razy na sekundę

before they collide.

zanim się zderzyły.

Just imagine the power of that.

Wyobraźcie sobie co za siła.

It's fantastic.

Fantastyczne.

And we know it because we heard it.

Wiemy o tym, bo to usłyszeliśmy.

That's the lasting importance of LIGO.

To jest ta ponadczasowa wartość LIGO.

It's an entirely new way to observe the Universe

Zupełnie nowy sposób obserwacji Wszechświata,

that we've never had before.

wcześniej nieznany.

It's a way that lets us hear the Universe

Możemy usłyszeć Wszechświat,

and hear the invisible.

usłyszeć niewidzialne.

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

A jest mnóstwo rzeczy, których nie możemy zobaczyć -

in practice or even in principle.

ani praktycznie, a czasem i teoretycznie.

So supernova, for example:

Na przykład supernowe:

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

marzę, żeby zrozumieć, czemu bardzo ciężkie gwiazdy eksplodują jako supernowe.

They're very useful;

Supernowe są bardzo pożyteczne.

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

Od nich nauczyliśmy się mnóstwo o Wszechświecie.

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

Problemem jest, że wszystko, co ważne, dzieje się w jądrze,

and the core is hidden behind thousands of kilometers

a jądro jest ukryte pod tysiącami kilometrów

of iron and carbon and silicon.

żelaza, węgla i krzemu.

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

Nigdy nie zdołamy zajrzeć do środka, to nieprzezroczyste.

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

Fale grawitacyjne przenikają przez żelazo jak przez szkło -

totally transparent.

jest zupełnie przejrzyste.

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

Wielki Wybuch - marzę, żeby być w stanie zbadać

the first few moments of the Universe,

pierwsze chwile Wszechświata,

but we'll never see them,

lecz nigdy ich nie zobaczymy,

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

ponieważ Wielki Wybuch jest przesłonięty swoją własną poświatą.

With gravitational waves,

Lecz fale grawitacyjne

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

powinny nam pozwolić zajrzeć w głąb czasu, do samego początku.

Perhaps most importantly,

I, co pewnie najważniejsze,

I'm positive that there are things out there

jestem pewien, że tam gdzieś są rzeczy,

that we've never seen

których nigdy nie widzieliśmy

that we may never be able to see

i których nigdy nie będziemy mogli

and that we haven't even imagined --

zobaczyć ani wyobrazić sobie.

things that we'll only discover by listening.

Rzeczy, które możemy odkryć, tylko słuchając.

And in fact, even in that very first event,

W rzeczywistości, nawet wtedy, za pierwszym razem,

LIGO found things that we didn't expect.

LIGO odkryło rzeczy, których się nie spodziewaliśmy.

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

Tu jest mój kolega, jeden z kluczowych członków zespołu LIGO,

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

Matt Evans, mój kolega z MIT, opowiadający właśnie o tym:

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

(audio): Matt Evans: Gwiazdy, które zmieniły się w te czarne dziury,

that we observed here

które zaobserwowaliśmy,

are the dinosaurs of the Universe.

są dinozaurami Wszechświata.

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

Były bardzo starymi, masywnymi tworami, z zamierzchłych czasów,

and the black holes are kind of like the dinosaur bones

a te czarne dziury to coś w rodzaju kości dinozaura,

with which we do this archeology.

które badają archeologowie.

So it lets us really get a whole nother angle

To nam pozwoliło spojrzeć na Wszechświat

on what's out there in the Universe

z zupełnie nowego kierunku,

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

i na sposób, w jaki powstały gwiazdy, a w końcu i na to,

how we came to be out of this whole mess.

jak z tego całego bałaganu powstaliśmy my.

AA: Our challenge now

AA: Teraz naszym wyzwaniem,

is to be as audacious as possible.

jest żeby być jak najbardziej zuchwałym.

Thanks to LIGO, we know how to build exquisite detectors

Dzięki LIGO wiemy, jak budować świetne detektory,

that can listen to the Universe,

które mogą usłyszeć Wszechświat,

to the rustle and the chirp of the cosmos.

do najcichszego szelestu i ćwierku.

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

Nasza praca to wymyślać i budować nowe obserwatoria;

a whole new generation of observatories --

całe generacje nowych obserwatoriów;

on the ground, in space.

i na Ziemi, i w przestrzeni.

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

Co mogłoby być bardziej wspaniałego od usłyszenia samego Wielkiego Wybuchu?

Our job now is to dream big.

Nasza praca to marzyć o wielkich rzeczach.

Dream with us.

Marz razem z nami.

Thank you.

Dziekuję.

(Applause)

(brawa)