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

Переводчик: Olga Zemlyakova Редактор: Yulia Kallistratova

A little over 100 years ago, in 1915,

Немногим больше ста лет назад,

в 1915 году,

Einstein published his theory of general relativity,

Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности.

which is sort of a strange name,

Название теории странновато,

but it's a theory that explains gravity.

ведь теория объясняет силу притяжения.

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

Согласно его теории массы — материя, планеты — притягиваются

not because of an instantaneous force, as Newton claimed,

не под действием непосредственно возникающей силы, как сказал Ньютон,

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

а потому, что материя — люди, планеты —

wrinkles the flexible fabric of space-time.

изгибают ткань пространства-времени.

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

Мы живём в пространстве и времени,

это то, что связывает всех нас.

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

Представьте, что вы лежите на матрасе

и деформируете его.

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

Массы двигаются, но не по законам Ньютона,

but because they see this space-time curvature

а потому, что видят кривизну пространства-времени

and follow the little curves,

и следуют за этими искривлениями,

just like when our bedmate nestles up to us

так же как и тот, кто спит рядом с нами,

прижимается к нам из-за неровности матраса.

because of the mattress curvature.

(Laughter)

(Смех)

A year later, in 1916,

Годом позже, в 1916 году,

Einstein derived from his theory

Эйнштейн на основе своей теории пришёл к выводу

that gravitational waves existed,

о существовании гравитационных волн.

and that these waves were produced when masses move,

Они возникают при движении масс,

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

например, когда две звезды вращаются

вокруг друг друга,

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

они производят сгибы в пространстве-времени,

которые забирают энергию из системы и заставляют звёзды приближаться.

and the stars move toward each other.

However, he also estimated

Однако он также подсчитал,

что эти эффекты настолько малы,

that these effects were so minute,

that it would never be possible to measure them.

что их невозможно измерить.

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

Я расскажу вам, как благодаря сотням учёных из многих стран,

with the work of hundreds of scientists working in many countries

работающих в течение многих десятилетий,

over the course of many decades,

just recently, in 2015,

наконец-то в 2015 году

we discovered those gravitational waves for the first time.

мы впервые смогли увидеть

эти гравитационные волны.

It's a rather long story.

Это довольно длинная история.

It started 1.3 billion years ago.

Всё началось 1,3 миллиарда лет назад.

A long, long time ago,

Давным-давно,

in a galaxy far, far away --

в далёкой-придалёкой галактике,

(Laughter)

(Смех)

two black holes were revolving around one another --

существовало две чёрные дыры,

которые вращались вокруг друг друга,

"dancing the tango," I like to say.

так сказать, «танцуя танго».

It started slowly,

Сначала медленно,

but as they emitted gravitational waves,

но из-за излучения гравитационных волн

they grew closer together, accelerating in speed,

они приближались друг к другу, ускоряясь до тех пор,

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

пока не начали вертеться почти со скоростью света.

they fused into a single black hole

Они слились в одну чёрную дыру,

that had 60 times the mass of the Sun,

которая в 60 раз превышала массу Солнца,

but compressed into the space of 360 kilometers.

и при этом была размером всего в 360 км.

That's the size of the state of Louisiana,

Это размер штата Луизиана,

where I live.

где я живу.

This incredible effect produced gravitational waves

Этот невероятный эффект вызвал гравитационные волны,

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

оповестившие об этом «космическом объятии»

всю Вселенную.

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

Изучение эффекта гравитационных волн заняло у нас много времени,

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

потому что единственный способ их измерить —

это поиск эффектов на расстоянии.

We want to measure longitudes, distances.

Мы хотим измерить длину и расстояние.

When these gravitational waves passed by Earth,

Когда гравитационные волны прошли через Землю

which was in 2015,

в 2015 году,

they produced changes in all distances --

изменения произошли на всех расстояниях —

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

расстояниях между вами, расстояниях между вами и мной,

our heights --

в длине нашего роста —

every one of us stretched and shrank a tiny bit.

мы все немного растянулись и сократились.

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

Мы ожидали, что эффект будет пропорционален расстоянию,

But it's very small:

но он очень мал:

even for distances much greater than my slight height,

даже для расстояний, превышающих мой невысокий рост,

the effect is infinitesimal.

эффект бесконечно мал.

For example, the distance between the Earth and the Sun

Например, расстояние между Землёй и Солнцем

changed by one atomic diameter.

изменилось на один атомный диаметр.

How can that be measured?

Как можно это измерить?

How could we measure it?

Как мы можем это измерить?

Fifty years ago,

Около пятидесяти лет назад

some visionary physicists at Caltech and MIT --

в Калтехе и МТИ работали физики-мечтатели —

Kip Thorne, Ron Drever, Rai Weiss --

Кип Торн, Рон Древер, Рай Вайс,

thought they could precisely measure distances

которые предположили, что могут рассчитать точное расстояние,

using lasers that measured distances between mirrors

используя лазеры, измеряющие расстояния между зеркалами,

расположенными в километрах друг от друга.

kilometers apart.

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

Потребовалось много лет и усилий многих учёных,

to develop the technology and develop the ideas.

чтобы разработать идею и технологию,

And 20 years later,

и спустя 20 лет,

almost 30 years ago,

точнее, почти 30 лет назад, больше 20,

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

началась разработка двух детекторов гравитационных волн —

двух интерферометров

in the United States.

в Соединённых Штатах,

Each one is four kilometers long;

каждый длиной в четыре км.

one is in Livingston, Louisiana,

Один расположен в штате Луизиана,

в живописном лесу города Лигвистон.

in the middle of a beautiful forest,

and the other is in Hanford, Washington,

Другой — в Хэнфорде,

штат Вашингтон, посреди пустыни.

in the middle of the desert.

The interferometers have lasers

Лазеры внутри интерферометров движутся из центра,

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

в четырёхкилометровом вакууме,

are reflected in mirrors and then they return.

отражаются в зеркалах и возвращаются в центр,

и мы измеряем разницу в расстоянии

We measure the difference in the distances

between this arm and this arm.

между этими двумя точками.

These detectors are very, very, very sensitive;

Эти детекторы очень чувствительны,

they're the most precise instruments in the world.

это самые точные инструменты в мире.

Why did we make two?

Почему мы сделали два?

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

Потому что сигналы, которые мы измеряем,

рождаются в пространстве

but the mirrors are moving all the time,

во время движения внутри зеркал,

so in order to distinguish the gravitational wave effects --

поэтому для изучения эффектов гравитационных волн,

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

которые детекторы смогут распознать по астрофизической природе этих эффектов,

we can distinguish them from the local effects,

мы должны распознать их внутри локальных эффектов,

which appear separately, either on one or the other.

которые возникают по отдельности друг от друга.

In September of 2015,

В сентябре 2015 года мы установили

we were finishing installing the second-generation technology

второе поколение технологий

in the detectors,

в этих детекторах,

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

но всё ещё не добились нужной нам точности.

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

Мы ещё не готовы к этому,

даже спустя два года,

but we wanted to gather data.

и тем не менее мы хотим уже начать собирать данные.

We didn't think we'd see anything,

Мы не думали, что мы что-нибудь увидим,

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

и всё же несколько месяцев готовились к этой возможности,

And then nature surprised us.

и природа нас удивила.

On September 14, 2015,

14 сентября 2015 года

we saw, in both detectors,

мы увидели в двух детекторах

a gravitational wave.

гравитационную волну.

In both detectors, we saw a signal

Оба детектора показали сигнал

with cycles that increased in amplitude and frequency

внутри циклов, одинаково растущих и угасающих

and then go back down.

в частотной амплитуде

And they were the same in both detectors.

в обоих детекторах.

They were gravitational waves.

Это были гравитационные волны.

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

И это не всё — расшифровав эту форму волны,

we were able to deduce that they came from black holes

мы могли предположить, что они произошли из чёрных дыр,

fusing together to make one,

слившихся в одно целое

more than a billion years ago.

более миллиарда лет назад.

And that was --

И это было...

(Applause)

(Аплодисменты)

that was fantastic.

Это было потрясающе.

At first, we couldn't believe it.

Сначала мы не могли в это поверить.

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

Этого не могло случиться

так скоро.

it was a surprise for all of us.

Это был сюрприз для всех.

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

Потребовались месяцы, чтобы подтвердить предположения

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

и не допустить ошибки.

But it was true, and to clear up any doubt

Но всё подтвердилось,

и чтобы развеять остатки сомнений,

that the detectors really could measure these things,

что детекторы действительно могут измерить волны,

in December of that same year,

в декабре того же года мы измерили ещё одну гравитационную волну,

we measured another gravitational wave,

smaller than the first one.

меньшую, чем первая.

The first gravitational wave produced a difference in the distance

Первая гравитационная волна показала разницу расстояний

of four-thousandths of a proton

в четыре тысячных протонов.

over four kilometers.

Около четырёх километров.

Yes, the second detection was smaller,

Да, второй замер был меньше,

but still very convincing by our standards.

но по прежнему убедительный по нашим стандартам.

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

Хотя это пространственно-временные,

а не звуковые волны,

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

нам нравится прослушивать их через колонки.

We call this "the music of the universe."

Мы называем это «музыкой Вселенной».

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

Я хочу, чтобы вы услышали

первые две ноты этой музыки.

(Chirping sound)

(Свист)

(Chirping sound)

(Свист)

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

Вторая, более короткая, всего в долю секунды —

of the two black holes which,

это звук двух чёрных дыр,

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

которые в эту долю секунды осуществили выброс энергии,

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

сравнимый по мощностью со взрывом трёх солнц, превращающимся в энергию

following that famous formula,

по известной формуле

E = mc2.

E = mc2.

Remember that one?

Вы помните?

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

Нам настолько нравится эта музыка,

что даже танцуем под неё.

I'm going to have you listen again.

Поэтому я ещё раз заставлю вас её послушать.

(Chirping sound)

(Свист)

(Chirping sound)

(Свист)

It's the music of the universe!

Музыка Вселенной!

(Applause)

(Аплодисменты)

People frequently ask me now:

Люди часто спрашивают меня,

"What can gravitational waves be used for?

для чего нужны гравитационные волны?

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

И теперь, когда вы их обнаружили,

что ещё предстоит сделать?

What can gravitational waves be used for?

Для чего нужны гравитационные волны?

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

Когда Борхеса спросили,

для чего нужна поэзия,

he, in turn, answered,

он задал ответный вопрос:

"What's the purpose of dawn?

«А какова польза от восхода солнца?

What's the purpose of caresses?

Для чего нужна нежность?

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

Зачем кофе его запах?»

He answered,

И сам же ответил:

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

«Поэзия служит для удовольствия, для эмоций, для жизни».

And understanding the universe,

Мы хотим понять Вселенную

this human curiosity for knowing how everything works,

из человеческого любопытства — мы хотим знать,

is similar.

как всё работает.

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

Человечество с незапамятных времён,

включая всех нас,

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

впервые посмотрев на небо и увидев звёзды,

задаётся вопросом:

we wonder,

"What are stars?"

«Что такое звёзды?»

That curiosity is what makes us human.

Это любопытство делает нас людьми,

And that's what we do with science.

а мы, люди, делаем это наукой.

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

Нам нравится считать,

что гравитационные волны уже приносят нам пользу,

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

потому что мы открываем новый способ изучения Вселенной.

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

До сих пор мы могли видеть свет звёзд

via electromagnetic waves.

через электромагнитные волны.

Now we can listen to the sound of the universe,

Теперь мы можем услышать звуки Вселенной через субстанции, не излучающие свет, —

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

через гравитационные волны.

(Applause)

(Аплодисменты)

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)

But are they useful?

Но разве они служат только для этого?

Can't we derive any technology from gravitational waves?

Могут ли гравитационные волны стать частью какой-либо технологии?

Yes, probably.

Мы надеемся, что да.

But it will probably take a lot of time.

Однако её разработка — вопрос будущего.

We've developed the technology to detect them,

Мы разработали технологию для обнаружения волн,

but in terms of the waves themselves,

но нам потребуется не менее ста лет, чтобы понять,

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

могут ли сами волны служить для чего-то.

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

Разработка научных технологий требует много времени,

and that's not why we do it.

а мы изучаем волны не для этого.

All technology is derived from science,

Все технологии основаны на науке,

but we practice science for the enjoyment.

но наука, которой мы занимаемся,

служит для удовольствия.

What's left to do?

Что ещё предстоит сделать?

A lot.

Очень многое.

A lot; this is only the beginning.

Очень, очень многое. Это только начало.

As we make the detectors more and more sensitive --

Поскольку мы создаём очень чувствительные детекторы

and we have lots of work to do there --

и нам ещё предстоит многое сделать,

not only are we going to see more black holes

мы не только увидим больше чёрных дыр,

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

мы сможем сделать каталог, чтобы узнать, сколько их там, где они,

and how big they are,

насколько они велики,

we'll also be able to see other objects.

а так же увидим и другие объекты.

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

Мы сможем увидеть слияние нейтронных звёзд,

которые превратятся в чёрную дыру.

We'll see a black holes being born.

Мы сможем увидеть рождение чёрной дыры.

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

Мы сможем увидеть вращающиеся звёзды в нашей галактике,

produce sinusoidal waves.

создающие синусоидальные волны.

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

Мы сможем увидеть взрывы сверхновых в нашей галактике.

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

Есть целый спектр новых источников, которые мы сможем увидеть.

We like to say

Нам нравится говорить,

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

что мы добавили новое чувство человеческому телу:

now, in addition to seeing,

теперь, помимо возможности видеть,

we're able to hear.

мы можем ещё и слышать.

This is a revolution in astronomy,

Это революция в астрономии,

like when Galileo invented the telescope.

так же, как когда Галилей изобрёл телескоп

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

или когда в немом фильме впервые появился звук.

This is just the beginning.

Это только начало.

We like to think

Нам нравится думать,

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

что путь науки очень длинный —

очень весёлый, но очень долгий —

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

огромное международное сообщество учёных

working from many countries, together as a team,

работает в командах из многих стран,

are helping to build that road;

чтобы вместе построить дорогу,

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

обеспечить свет,

иногда находить обходные пути

and building, perhaps,

и сконструировать настоящую

a highway to the universe.

автостраду во Вселенную.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)