What the discovery of gravitational waves means | Allan Adams

Переводчик: Myo Aung Редактор: Svetlana Stinchcomb

1.3 billion years ago,

1,3 миллиарда лет назад

in a distant, distant galaxy,

в далёкой, далёкой галактике

two black holes locked into a spiral,

две чёрные дыры замкнулись в спираль,

falling inexorably towards each other

неумолимо падая навстречу друг другу,

and collided,

и столкнулись,

converting three Suns' worth of stuff

преобразуя три солнечных массы вещества

into pure energy in a tenth of a second.

в чистую энергию за десятую долю секунды.

For that brief moment in time,

В этот короткий миг

the glow was brighter than all the stars

зарево было ярче всех звёзд

in all the galaxies

во всех галактиках

in all of the known Universe.

во всей известной Вселенной.

It was a very

Это был очень

big

большой

bang.

взрыв.

But they didn't release their energy in light.

Но их энергия выделилась не в виде света.

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

Вы же понимаете — это чёрные дыры.

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

Вся эта энергия была вброшена в саму ткань пространства и времени,

making the Universe explode in gravitational waves.

заставляя Вселенную взорваться гравитационными волнами.

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

Давайте я поясню, о каких временных масштабах идёт речь.

1.3 billion years ago,

1,3 миллиарда лет назад

Earth had just managed to evolve multicellular life.

на Земле только что зародилась многоклеточная жизнь.

Since then, Earth has made and evolved

С тех пор на Земле появились и развились

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

кораллы, рыбы, растения, динозавры, люди и даже — боже упаси — Интернет.

And about 25 years ago,

И приблизительно 25 лет назад

a particularly audacious set of people --

особо дерзкая группа людей —

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

Рэй Вайс из МТИ, Кип Торн и Рональд Древер из Калтеха —

решили, что было бы просто замечательно

decided that it would be really neat

to build a giant laser detector

построить гигантский лазерный детектор

with which to search for the gravitational waves

для поиска гравитационных волн

from things like colliding black holes.

от таких объектов, как сталкивающиеся чёрные дыры.

Now, most people thought they were nuts.

Большинство людей считали их сумасшедшими.

But enough people realized that they were brilliant nuts

Но достаточное количество людей осознало, что они умные сумасшедшие.

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

Национальный научный фонд США решил финансировать их безумную идею.

So after decades of development,

Поэтому после десятилетий разработок,

construction and imagination

конструирования, творческого воображения

and a breathtaking amount of hard work,

и потрясающего объёма тяжёлой работы

they built their detector, called LIGO:

они построили свой детектор, называемый LIGO:

The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория.

For the last several years,

За несколько последних лет

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

в LIGO добились огромного повышения точности,

a tremendous improvement in its detection ability.

потрясающего усовершенствования способности обнаружения.

It's now called Advanced LIGO as a result.

В результате сейчас он называется Advanced (усовершенствованный) LIGO.

In early September of 2015,

В начале сентября 2015 года

LIGO turned on for a final test run

LIGO был включён для последней проверки

while they sorted out a few lingering details.

для отлаживания нескольких оставшихся проблем.

And on September 14 of 2015,

И 14-го сентября 2015 года,

just days after the detector had gone live,

всего через пару дней после того, как детектор включили,

the gravitational waves from those colliding black holes

гравитационные волны двух столкнувшихся чёрных дыр

passed through the Earth.

прошли сквозь Землю.

And they passed through you and me.

И они прошли сквозь вас и меня.

And they passed through the detector.

И они прошли сквозь детектор,

(Аудио) Скот Хьюз: В моей жизни было два момента

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

более эмоциональных, чем этот.

more emotionally intense than that.

Первый — рождение моей дочери.

One is the birth of my daughter.

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

Второй — когда мне пришлось прощаться с моим смертельно больным отцом.

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

Знаете, это, по существу, стало вознаграждением всей моей карьеры.

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

Всё над чем я работал — уже больше не научная фантастика! (Смех)

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

Алан Адамс: Это мой очень хороший друг и коллега Скот Хьюз,

a theoretical physicist at MIT,

физик-теоретик из МТИ,

who has been studying gravitational waves from black holes

который изучал гравитационные волны от чёрных дыр,

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

и их сигналы, которые могут приниматься такими обсерваториями, как LIGO,

for the past 23 years.

в течении последних 23 лет.

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

Разрешите мне остановиться на минуту

и объяснить, что я подразумеваю под гравитационной волной.

A gravitational wave is a ripple

Гравитационная волна — это рябь

in the shape of space and time.

в конфигурации пространства и времени.

As the wave passes by,

Когда волна проходит,

it stretches space and everything in it

она растягивает пространство и всё, что в нем есть,

in one direction,

в одном направлении

and compresses it in the other.

и сжимает в другом.

This has led to countless instructors of general relativity

Это вынудило множество преподавателей общей теории относительности

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

показывать на уроках весьма глупый танец для демонстрации этой теории.

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

«Она растягивается и расширяется, растягивается и расширяется».

Проблема с гравитационными волнами в том,

So the trouble with gravitational waves

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

что они очень слабые; они немыслимо слабые.

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

Например, волны, которые достигли нас 14-го сентября, —

and yes, every single one of you stretched and compressed

и да, каждый из нас был растянут и сжат

under the action of that wave --

под действием этих волн —

when the waves hit, they stretched the average person

когда они пришли, они растянули среднестатического человека

by one part in 10 to the 21.

на десять в минус 21-ой степени.

That's a decimal place, 20 zeroes,

Это 20 нулей после запятой

and a one.

и единица.

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

Вот почему все считали работников LIGO сумасшедшими.

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

Даже с лазерным детектором длиной в пять километров — а это уже безумие —

they would have to measure the length of those detectors

им нужно было замерить длину этих детекторов

с точностью до одной тысячной

to less than one thousandth of the radius of the nucleus

радиуса атомного ядра.

of an atom.

And that's preposterous.

И это абсурд.

So towards the end of his classic text on gravity,

Поэтому в конце своего классического трактата по гравитации

LIGO co-founder Kip Thorne

соучредитель LIGO Кип Торн

described the hunt for gravitational waves as follows:

описал охоту за гравитационными волнами следующим образом:

He said, "The technical difficulties to be surmounted

«Технические трудности, которые нужно преодолеть

in constructing such detectors

в создании таких детекторов,

are enormous.

огромны.

But physicists are ingenious,

Но физики изобретательны,

and with the support of a broad lay public,

и с поддержкой широких масс

all obstacles will surely be overcome."

все препятствия будут непременно преодолены».

Thorne published that in 1973,

Торн опубликовал это в 1973 году,

42 years before he succeeded.

42 года до того, как он добился успеха.

Но вернёмся к LIGO,

Now, coming back to LIGO,

Scott likes to say that LIGO acts like an ear

Скот любит говорить, что LIGO, скорее, действует как ухо,

more than it does like an eye.

чем как глаз.

I want to explain what that means.

Я хочу объяснить, что это значит.

Visible light has a wavelength, a size,

Видимый свет имеет длину волны размером

that's much smaller than the things around you,

намного меньше всех окружающих нас вещей:

the features on people's faces,

черт человеческого лица,

the size of your cell phone.

размера вашего мобильного телефона.

And that's really useful,

И это, кстати, очень удобно,

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

потому что позволяет создать картину окружающих вас вещей

за счёт восприятия света, исходящего из разных точек

by looking at the light coming from different spots

in the scene about you.

вашего окружения.

Sound is different.

Звук — это другое.

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

Длина волн слышимого звука может быть более 15 метров.

And that makes it really difficult --

И это делает очень сложным —

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

практически невозможным — создание образа

of something you really care about.

чего-то очень важного для вас.

Your child's face.

Лицá вашего ребёнка.

Instead, we use sound to listen for features like pitch

Взамен мы используем звук для выявления таких особенностей, как высота звука,

and tone and rhythm and volume

тон, ритм и громкость,

to infer a story behind the sounds.

чтобы раскрыть историю, скрытую за этими звуками.

That's Alice talking.

Это говорит Алиса.

That's Bob interrupting.

Это перебивает Боб.

Silly Bob.

Глупый Боб.

So, the same is true of gravitational waves.

То же самое справедливо для гравитационных волн.

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

Мы не можем использовать их для создания простых картин объектов Вселенной.

But by listening to changes

Но прислушиваясь к изменениям

in the amplitude and frequency of those waves,

в амплитуде и частоте этих волн,

we can hear the story that those waves are telling.

мы можем слышать историю, рассказываемую этими волнами.

And at least for LIGO,

И по крайней мере для LIGO,

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

частóты, которые он может слышать, находятся в звуковом диапазоне.

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

Если мы преобразуем характер волн в колебания давления в воздухе — в звук,

we can literally hear the Universe speaking to us.

мы сможем буквально услышать говорящую с нами Вселенную.

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

Например, прослушивание гравитации именно таким образом

может рассказать нам многое о столкновении двух чёрных дыр,

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

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

размышляя над чем мой коллега Скот потратил ужасно много времени.

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

(Аудио) СХ: Если две чёрные дыры не вращаются,

you get a very simple chirp: whoop!

вы полýчите очень простой писк: вууп!

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

Если два тела вращаются очень быстро, получается тот же писк,

but with a modulation on top of it,

но с модуляцией поверх его,

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

что-то вроде: вур-вур, вурвурур!

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

Это вроде лексикона вращения, наложенного на эту форму волны.

AA: So on September 14, 2015,

АА: Итак 14-го сентября 2015 года —

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

дата, которая определённо останется в моей памяти, —

LIGO heard this:

LIGO услышал вот это:

[Whirring sound]

(Жужжащий звук)

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

Если вы знаете, как слушать, вот это звук —

(Аудио) СХ: ... двух чёрных дыр, каждая около 30-ти солнечных масс,

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

that were whirling around at a rate

вращающихся вокруг со скоростью,

comparable to what goes on in your blender.

сравнимой с тем, что происходит в вашем миксере.

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

АА: Здесь стóит остановиться и подумать о том, что это значит.

Two black holes, the densest thing in the Universe,

Две чёрные дыры, самые плотные объекты во Вселенной,

one with a mass of 29 Suns

одна с массой в 29 солнц

and one with a mass of 36 Suns,

и другая с массой в 36 солнц,

whirling around each other 100 times per second

вращаются друг вокруг друга со скоростью 100 оборотов в секунду

before they collide.

прежде, чем столкнуться.

Just imagine the power of that.

Только подумайте об этой силе.

It's fantastic.

Это фантастика.

And we know it because we heard it.

И мы знаем об этом, потому что мы это услышали.

That's the lasting importance of LIGO.

Это непреходящее значение LIGO.

It's an entirely new way to observe the Universe

Это абсолютно новый метод обозрения Вселенной,

that we've never had before.

которого у нас раньше не было.

It's a way that lets us hear the Universe

Это метод, позволяющий нам услышать Вселенную

and hear the invisible.

и услышать невидимое.

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

И там есть много того, что мы не можем видеть —

in practice or even in principle.

на практике или даже в принципе.

So supernova, for example:

Сверхновая, например:

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

я бы очень хотел узнать, почему очень массивные звёзды взрываются в сверхновые.

They're very useful;

Они очень полезны;

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

от них мы узнали многое о Вселенной.

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

Проблема в том, что все интересные вещи происходят в их центре,

and the core is hidden behind thousands of kilometers

а центр скрыт тысячами километров

of iron and carbon and silicon.

железа, углерода и кремня.

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

Мы никогда не увидим сквозь него, он непроницаем для света.

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

Гравитационные волны проходят сквозь железо, как будто это стекло,

totally transparent.

абсолютно беспрепятственно.

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

Большой взрыв: мне бы очень хотелось получить возможность исследовать

the first few moments of the Universe,

первые моменты Вселенной,

but we'll never see them,

но мы никогда их не увидим,

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

потому что Большой взрыв был невиден из-за собственного свечения.

With gravitational waves,

С гравитационными волнами

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

у нас есть возможность увидеть всё с самого начала.

Perhaps most importantly,

Возможно, важнее всего,

I'm positive that there are things out there

я уверен, что там есть вещи,

that we've never seen

которые мы никогда не видели,

that we may never be able to see

которые мы, возможно, никогда не увидим,

and that we haven't even imagined --

которые мы даже не можем себе представить, —

things that we'll only discover by listening.

вещи, которые мы откроем только слушая.

And in fact, even in that very first event,

И фактически даже в этом самом первом случае

LIGO found things that we didn't expect.

LIGO обнаружил то, чего мы не ожидали.

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

Вот один из главных членов сотрудничества LIGO,

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

Мат Эванс, мой коллега из MIT, говорит именно об этом:

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

(Аудио) Матт Эванс: Тип звёзд, создающих чёрные дыры,

that we observed here

которые мы здесь видим, —

are the dinosaurs of the Universe.

это динозавры Вселенной.

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

Это массивные объекты, очень древние, с доисторических времён,

and the black holes are kind of like the dinosaur bones

а чёрные дыры — это как кости динозавра,

with which we do this archeology.

с которыми мы творим эту археологию.

So it lets us really get a whole nother angle

Это позволяет нам взглянуть с совершенно другой стороны

on what's out there in the Universe

на то, что есть во Вселенной,

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

и как появляются звёзды, и, наконец, естественно,

how we came to be out of this whole mess.

как мы появились из всего этого хаоса.

AA: Our challenge now

АА: Наша задача сейчас —

is to be as audacious as possible.

быть до предела дерзкими.

Thanks to LIGO, we know how to build exquisite detectors

Благодаря LIGO мы теперь знаем, как строить точнейшие детекторы,

that can listen to the Universe,

которые могут слушать Вселенную,

to the rustle and the chirp of the cosmos.

шорох и щебет космоса.

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

Наша работа — это мечтать и строить новые обсерватории —

a whole new generation of observatories --

целое новое поколение обсерваторий —

on the ground, in space.

на земле, в космосе.

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

Что может быть чудеснее, чем услышать сам Большой взрыв?

Our job now is to dream big.

Наша работа — это мечтать по большому.

Dream with us.

Мечтайте с нами.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)