TED2011
Janna Levin: The sound the universe makes
Janna Levin: Zvuk vydávaný vesmírem
Filmed:
Readability: 3.7
1,279,696 views
Kosmický prostor si představujeme jako tiché místo. Fyzička Janna Levin však říká, že vesmír má svůj zvukový doprovod - akustickou skladbu, která zachycuje nejdramatičtější události v kosmickém prostoru. (Černé díry například bubnují na časoprostor jako na buben). Máme tedy možnost vydat se na zvukovou procházku vesmírem, která rozšíří naše obzory.
Janna Levin - Physicist
Janna Levin is a professor of physics and astronomy at Barnard, where she studies the early universe, chaos, and black holes. She's the author of “How the Universe Got Its Spots" and the novel “A Madman Dreams of Turing Machines.” Full bio
Janna Levin is a professor of physics and astronomy at Barnard, where she studies the early universe, chaos, and black holes. She's the author of “How the Universe Got Its Spots" and the novel “A Madman Dreams of Turing Machines.” Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:15
I want to ask you all to consider for a second
0
0
3000
Chtěla bych, abyste se na chvilku všichni zamysleli
00:18
the very simple fact
1
3000
2000
nad prostou skutečností,
00:20
that, by far,
2
5000
2000
že, alespoň doposud,
00:22
most of what we know about the universe
3
7000
2000
nám většinu toho, co víme o vesmíru,
00:24
comes to us from light.
4
9000
2000
přineslo světlo.
00:26
We can stand on the Earth and look up at the night sky
5
11000
3000
Můžeme stát na Zemi a vzhlédnout k noční obloze
00:29
and see stars with our bare eyes.
6
14000
3000
a vidět hvězdy pouhýma očima.
00:32
The Sun burns our peripheral vision.
7
17000
2000
Slunce září v našem periferním vidění,
00:34
We see light reflected off the Moon.
8
19000
3000
vidíme světlo odrážející se od Měsíce,
00:37
And in the time since Galileo pointed that rudimentary telescope
9
22000
4000
a od chvíle, kdy Galileo zamířil svůj primitivní dalekohled
00:41
at the celestial bodies,
10
26000
3000
na nebeská tělesa,
00:44
the known universe has come to us through light,
11
29000
3000
nám světlo přinášelo známý vesmír,
00:47
across vast eras in cosmic history.
12
32000
3000
napříč celými věky vesmírné historie.
00:50
And with all of our modern telescopes,
13
35000
3000
S našimi moderními dalekohledy
00:53
we've been able to collect
14
38000
2000
jsme byli schopni natočit
00:55
this stunning silent movie of the universe --
15
40000
3000
tenhle úžasný němý filmový snímek vesmíru -
00:58
these series of snapshots
16
43000
3000
tyto série obrázků,
01:01
that go all the way back to the Big Bang.
17
46000
3000
které sahají zpět až do doby velkého třesku.
01:04
And yet, the universe is not a silent movie
18
49000
3000
Vesmír však není němým filmem,
01:07
because the universe isn't silent.
19
52000
2000
protože ve vesmíru nepanuje ticho.
01:09
I'd like to convince you
20
54000
2000
Chtěla bych vás přesvědčit o tom,
01:11
that the universe has a soundtrack
21
56000
2000
že vesmír má svůj zvukový doprovod,
01:13
and that soundtrack is played on space itself,
22
58000
4000
který je přehráván na kosmickém prostoru samotném.
01:17
because space can wobble like a drum.
23
62000
3000
Kosmický prostor se totiž může chvět jako buben.
01:20
It can ring out a kind of recording
24
65000
3000
Může vysílat jakousi zvukovou nahrávku
01:23
throughout the universe
25
68000
2000
napříč vesmírem
01:25
of some of the most dramatic events as they unfold.
26
70000
3000
zachycující průběh některých nejdramatičtějších událostí.
01:28
Now we'd like to be able to add
27
73000
3000
Chtěli bychom být schopni přidat
01:31
to a kind of glorious visual composition
28
76000
3000
k té úžasné obrazové expozici
01:34
that we have of the universe --
29
79000
2000
vesmíru, kterou máme,
01:36
a sonic composition.
30
81000
2000
i expozici akustickou.
01:38
And while we've never heard the sounds from space,
31
83000
4000
A třebaže jsme doposud zvuky z kosmického prostoru nikdy neslyšeli,
01:42
we really should, in the next few years,
32
87000
3000
během několika příštích let bychom určitě měli
01:45
start to turn up the volume on what's going on out there.
33
90000
2000
slyšet hlasitěji, co se tam venku děje.
01:47
So in this ambition
34
92000
2000
S tímto cílem
01:49
to capture songs from the universe,
35
94000
3000
zachytit melodie vesmíru
01:52
we turn our focus
36
97000
2000
obracíme tedy svoji pozornost
01:54
to black holes and the promise they have,
37
99000
2000
k černým dírám a k příslibu, který znamenají,
01:56
because black holes can bang on space-time
38
101000
3000
protože černé díry dokážou bubnovat na časoprostor
01:59
like mallets on a drum
39
104000
2000
jako paličky na buben
02:01
and have a very characteristic song,
40
106000
2000
a vyluzují velice zvláštní melodii.
02:03
which I'd like to play for you -- some of our predictions
41
108000
3000
Chtěla bych vám pustit některé naše odhady toho,
02:06
for what that song will be like.
42
111000
2000
čemu se ta melodie bude podobat.
02:08
Now black holes are dark against a dark sky.
43
113000
3000
Černé díry jsou na pozadí tmavé oblohy tmavé.
02:11
We can't see them directly.
44
116000
2000
Nemůžeme je vidět přímo.
02:13
They're not brought to us with light, at least not directly.
45
118000
3000
Světlo nám je neukáže, alespoň ne přímo.
02:16
We can see them indirectly,
46
121000
2000
Můžeme je vidět nepřímo,
02:18
because black holes wreak havoc on their environment.
47
123000
3000
protože černé díry pustoší okolní prostředí.
02:21
They destroy stars around them.
48
126000
2000
Ničí hvězdy kolem sebe.
02:23
They churn up debris in their surroundings.
49
128000
3000
Víří vesmírný odpad v okolním prostoru.
02:26
But they won't come to us directly through light.
50
131000
2000
Prostřednictvím světla je ale přímo neuvidíme.
02:28
We might one day see a shadow
51
133000
2000
Možná jednoho dne zahlédneme stín,
02:30
a black hole can cast on a very bright background,
52
135000
3000
který může černá díra vrhat na velice jasném pozadí,
02:33
but we haven't yet.
53
138000
2000
ale zatím se tak nestalo.
02:35
And yet black holes may be heard
54
140000
2000
Černé díry je nicméně slyšet,
02:37
even if they're not seen,
55
142000
2000
i když je není vidět,
02:39
and that's because they bang on space-time like a drum.
56
144000
4000
protože bubnují na časoprostor jako na buben.
02:43
Now we owe the idea that space can ring like a drum
57
148000
3000
Za myšlenku, že kosmický prostor může zvučet jako buben,
02:46
to Albert Einstein -- to whom we owe so much.
58
151000
3000
vděčíme Albertu Einsteinovi, kterému vůbec vděčíme za tolik.
02:49
Einstein realized that if space were empty,
59
154000
2000
Einstein si uvědomil, že kdyby kosmický prostor byl prázdný,
02:51
if the universe were empty,
60
156000
2000
kdyby vesmír byl prázdný,
02:53
it would be like this picture,
61
158000
3000
vypadal by jako tenhle obrázek,
02:56
except for maybe without the helpful grid drawn on it.
62
161000
3000
jen by tam asi chyběla ta užitečná mřížka, která je tady nakreslená.
02:59
But if we were freely falling through the space,
63
164000
3000
Kdybychom volně padali kosmickým prostorem,
03:02
even without this helpful grid,
64
167000
2000
tak bychom i bez té užitečné mřížky
03:04
we might be able to paint it ourselves,
65
169000
2000
možná dokázali sami ten obrázek nakreslit,
03:06
because we would notice that we traveled along straight lines,
66
171000
3000
protože bychom zjistili, že se pohybujeme v přímce,
03:09
undeflected straight paths
67
174000
2000
v přímém směru bez odchylek
03:11
through the universe.
68
176000
2000
napříč vesmírem.
03:13
Einstein also realized --
69
178000
2000
Einstein si rovněž uvědomil -
03:15
and this is the real meat of the matter --
70
180000
2000
a to je podstata celého problému -
03:17
that if you put energy or mass in the universe,
71
182000
3000
že pokud do vesmíru vložíte energii nebo hmotu,
03:20
it would curve space,
72
185000
2000
kosmický prostor se zakřiví.
03:22
and a freely falling object
73
187000
2000
Předmět ve volném pádu
03:24
would pass by, let's say, the Sun
74
189000
2000
poletí například kolem slunce
03:26
and it would be deflected
75
191000
2000
a trajektorie jeho letu se odchýlí
03:28
along the natural curves in the space.
76
193000
2000
podél přirozeného zakřivení kosmického prostoru.
03:30
It was Einstein's great general theory of relativity.
77
195000
4000
To byla Einsteinova slavná obecná teorie relativity.
03:34
Now even light will be bent by those paths.
78
199000
3000
Dokonce i světlo se ohýbá podél těchto linií.
03:37
And you can be bent so much
79
202000
2000
A můžete se ohnout natolik,
03:39
that you're caught in orbit around the Sun,
80
204000
2000
že uvíznete na oběžné dráze kolem Slunce,
03:41
as the Earth is, or the Moon around the Earth.
81
206000
2000
jak je tomu v případě Země, nebo jako Měsíc obíhá Zemi.
03:43
These are the natural curves in space.
82
208000
3000
To jsou přirozená zakřivení kosmického prostoru.
03:46
What Einstein did not realize
83
211000
2000
Einstein si však neuvědomil skutečnost,
03:48
was that, if you took our Sun
84
213000
2000
že kdybyste vzali naše Slunce
03:50
and you crushed it down to six kilometers --
85
215000
3000
a zhustili ho do šesti kilometrů -
03:53
so you took a million times the mass of the Earth
86
218000
3000
kdybyste vzali milionkrát větší hmotu, než má Země,
03:56
and you crushed it to six kilometers across,
87
221000
3000
a zhustili ji do průměru šesti kilometrů,
03:59
you would make a black hole,
88
224000
2000
vytvořili byste černou díru,
04:01
an object so dense
89
226000
2000
objekt, který má takovou hustotu,
04:03
that if light veered too close, it would never escape --
90
228000
3000
že když se k němu světlo dostane příliš blízko, už nikdy neunikne -
04:06
a dark shadow against the universe.
91
231000
3000
temný stín na pozadí vesmíru.
04:09
It wasn't Einstein who realized this,
92
234000
2000
Nebyl to Einsteinův objev,
04:11
it was Karl Schwarzschild
93
236000
2000
přišel na to Karl Schwarzchild,
04:13
who was a German Jew in World War I --
94
238000
2000
německý Žid za první světové války -
04:15
joined the German army already an accomplished scientist,
95
240000
3000
vstoupil do německé armády už jako úspěšný vědec
04:18
working on the Russian front.
96
243000
3000
a působil na ruské frontě.
04:21
I like to imagine Schwarzschild in the war in the trenches
97
246000
3000
Ráda si představuji Schwarzchilda za války v zákopech,
04:24
calculating ballistic trajectories for cannon fire,
98
249000
4000
jak propočítává balistické křivky pro dělostřeleckou palbu,
04:28
and then, in between,
99
253000
2000
a pak, v přestávkách mezi tím,
04:30
calculating Einstein's equations --
100
255000
2000
počítá Einsteinovy rovnice -
04:32
as you do in the trenches.
101
257000
2000
a všechno tohle v zákopech.
04:34
And he was reading Einstein's recently published
102
259000
2000
Četl krátce předtím vydanou Einsteinovu
04:36
general theory of relativity,
103
261000
2000
obecnou teorii relativity
04:38
and he was thrilled by this theory.
104
263000
2000
a byl touto teorií nadšen.
04:40
And he quickly surmised
105
265000
2000
Velice rychle přišel
04:42
an exact mathematical solution
106
267000
2000
na přesné matematické řešení,
04:44
that described something very extraordinary:
107
269000
2000
které popisovalo velmi zvláštní jev:
04:46
curves so strong
108
271000
2000
zakřivení tak silná,
04:48
that space would rain down into them,
109
273000
3000
že bych do nich kosmický prostor stekl,
04:51
space itself would curve like a waterfall
110
276000
2000
kosmický prostor sám by se zakřivil jako vodopád
04:53
flowing down the throat of a hole.
111
278000
2000
a proudil by otvorem do díry.
04:55
And even light could not escape this current.
112
280000
3000
Dokonce ani světlo by nedokázalo tomuto proudu uniknout.
04:58
Light would be dragged down the hole
113
283000
2000
Bylo by staženo dolů do díry stejně
05:00
as everything else would be,
114
285000
2000
jako všechno ostatní
05:02
and all that would be left would be a shadow.
115
287000
2000
a zbyl by zde pouhý stín.
05:04
Now he wrote to Einstein,
116
289000
2000
Napsal tedy Einsteinovi
05:06
and he said, "As you will see,
117
291000
2000
a řekl: "Jak vidíte,
05:08
the war has been kind to me enough.
118
293000
3000
válka se ke mně zachovala dostatečně milosrdně,
05:11
Despite the heavy gunfire,
119
296000
3000
i přes silnou palbu.
05:14
I've been able to get away from it all
120
299000
2000
Dokázal jsem se od toho všeho tady odpoutat
05:16
and walk through the land of your ideas."
121
301000
3000
a procházet se zemí vašich nápadů."
05:19
And Einstein was very impressed with his exact solution,
122
304000
3000
Na Einsteina velice silně zapůsobilo jeho přesné řešení
05:22
and I should hope also the dedication of the scientist.
123
307000
3000
a doufám, že i obětavost tohoto vědce.
05:25
This is the hardworking scientist under harsh conditions.
124
310000
3000
Byl to skutečně vědec, který pilně pracoval v obtížných podmínkách.
05:28
And he took Schwarzschild's idea
125
313000
2000
Einstein pak Schwarzchildovu tezi přinesl
05:30
to the Prussian Academy of Sciences the next week.
126
315000
3000
následující týden na Pruskou akademii věd.
05:33
But Einstein always thought black holes were a mathematical oddity.
127
318000
3000
Einstein se však vždy domníval, že černé díry jsou matematická úchylka.
05:36
He did not believe they existed in nature.
128
321000
3000
Nevěřil, že v přírodě existují.
05:39
He thought nature would protect us from their formation.
129
324000
3000
Domníval se, že příroda by nás ochránila před jejich vytvořením.
05:42
It was decades
130
327000
2000
Trvalo desetiletí,
05:44
before the term "black hole" was coined
131
329000
2000
než se objevil název černá díra
05:46
and people realized
132
331000
2000
a než si lidé uvědomili,
05:48
that black holes are real astrophysical objects --
133
333000
2000
že černé díry jsou skutečnými astrofyzickými objekty -
05:50
in fact they're the death state
134
335000
2000
že jsou vlastně smrtelným stádiem
05:52
of very massive stars
135
337000
2000
velice masivních hvězd,
05:54
that collapse catastrophically
136
339000
2000
které se katastrofálně zhroutily
05:56
at the end of their lifetime.
137
341000
2000
na konci svého života.
05:58
Now our Sun will not collapse to a black hole.
138
343000
2000
Naše Slunce se do černé díry nezhroutí.
06:00
It's actually not massive enough.
139
345000
2000
Není na to dostatečně masivní.
06:02
But if we did a little thought experiment --
140
347000
2000
Pokud bychom ale udělali takový imaginární pokus -
06:04
as Einstein was very fond of doing --
141
349000
2000
což Einstein dělal velice rád -
06:06
we could imagine
142
351000
2000
mohli bychom si představit,
06:08
putting the Sun crushed down to six kilometers,
143
353000
3000
že se Slunce zhustí do průměru šesti kilometrů,
06:11
and putting a tiny little Earth around it in orbit,
144
356000
3000
a že se na jeho oběžné dráze bude pohybovat maličká Země,
06:14
maybe 30 kilometers
145
359000
2000
možná takových třicet kilometrů
06:16
outside of the black-hole sun.
146
361000
3000
od slunce, které je černou dírou.
06:19
And it would be self-illuminated,
147
364000
2000
A tato Země se bude sama osvětlovat,
06:21
because now the Sun's gone, we have no other source of light --
148
366000
2000
protože když zmizí Slunce, nebude zde žádný další zdroj světla -
06:23
so let's make our little Earth self-illuminated.
149
368000
3000
nechme tedy naši malou Zemi, ať se osvětluje sama.
06:26
And you would realize you could put the Earth in a happy orbit
150
371000
2000
Uvědomili byste si, že by jste mohli umístit Zemi na bezpečnou oběžnou dráhu
06:28
even 30 km
151
373000
2000
pouhých třicet kilometrů
06:30
outside of this crushed black hole.
152
375000
3000
od této zhuštěné černé díry.
06:33
This crushed black hole
153
378000
2000
Tahle zhuštěná černá díra
06:35
actually would fit inside Manhattan, more or less.
154
380000
2000
by se vlastně rozlohou víceméně vešla na Manhattan.
06:37
It might spill off into the Hudson a little bit
155
382000
2000
Možná by se trošku přelila do řeky Hudson,
06:39
before it destroyed the Earth.
156
384000
2000
než by zničila Zemi.
06:41
But basically that's what we're talking about.
157
386000
2000
O tomhle tedy ale v zásadě mluvíme.
06:43
We're talking about an object that you could crush down
158
388000
2000
Hovoříme o objektu, který byste mohli zhustit
06:45
to half the square area of Manhattan.
159
390000
2000
na poloviční velikost rozlohy Manhattanu.
06:47
So we move this Earth very close --
160
392000
2000
Posuneme tedy naši Zemi velmi blízko -
06:49
30 kilometers outside --
161
394000
2000
do vzdálenosti třicet kilometrů -
06:51
and we notice it's perfectly fine orbiting around the black hole.
162
396000
3000
a povšimneme si, že naprosto bezpečně obíhá černou díru.
06:54
There's a sort of myth
163
399000
2000
Existuje takový mýtus,
06:56
that black holes devour everything in the universe,
164
401000
2000
že černé díry pohlcují všechno ve vesmíru,
06:58
but you actually have to get very close to fall in.
165
403000
3000
ale ve skutečnosti musíte být velice blízko, abyste do nich spadli.
07:01
But what's very impressive is that, from our vantage point,
166
406000
3000
Nesmírně zajímavé je nicméně to, že z našeho úhlu pohledu
07:04
we can always see the Earth.
167
409000
2000
můžeme vždy vidět Zemi.
07:06
It cannot hide behind the black hole.
168
411000
2000
Nemůže se za černou dírou skrýt.
07:08
The light from the Earth, some of it falls in,
169
413000
2000
Část světla ze Země do ní spadne,
07:10
but some of it gets lensed around and brought back to us.
170
415000
3000
ale část se odrazí kolem ní a vrátí se k nám.
07:13
So you can't hide anything behind a black hole.
171
418000
2000
Za černou dírou tedy nemůžete nic ukrýt.
07:15
If this were Battlestar Galactica
172
420000
2000
Pokud by to bylo v seriálu Battlestar Galactica [Hrdinové z galaxií]
07:17
and you're fighting the Cylons,
173
422000
2000
a bojovali byste proti Cylonům,
07:19
don't hide behind the black hole.
174
424000
2000
tak se neschovávejte za černou dírou.
07:21
They can see you.
175
426000
3000
Viděli by vás.
07:24
Now, our Sun will not collapse to a black hole --
176
429000
2000
Naše Slunce se tedy do černé díry nezhroutí -
07:26
it's not massive enough --
177
431000
2000
není na to dost masivní.
07:28
but there are tens of thousands of black holes in our galaxy.
178
433000
4000
V naší galaxií je jsou ale desítky tisíc černých děr.
07:32
And if one were to eclipse the Milky Way,
179
437000
3000
Pokud bychom zatměli Mléčnou dráhu,
07:35
this is what it would look like.
180
440000
2000
vypadala by takhle.
07:37
We would see a shadow of that black hole
181
442000
3000
Viděli bychom stín té černé díry
07:40
against the hundred billion stars
182
445000
2000
na pozadí stovky miliard hvězd
07:42
in the Milky Way Galaxy and its luminous dust lanes.
183
447000
3000
v Mléčné dráze a jejích svítících prachových stop.
07:45
And if we were to fall towards this black hole,
184
450000
3000
Kdybychom padali směrem k této černé díře,
07:48
we would see all of that light lensed around it,
185
453000
3000
viděli bychom, jak se kolem ní odráží všechno to světlo,
07:51
and we could even start to cross into that shadow
186
456000
3000
a mohli bychom dokonce začít přecházet do toho stínu
07:54
and really not notice that anything dramatic had happened.
187
459000
3000
a vlastně si ani nevšimnout, že se něco zásadního děje.
07:57
It would be bad if we tried to fire our rockets and get out of there
188
462000
3000
Kdybychom nahodili motory a snažili se odtamtud dostat, dopadlo by to špatně,
08:00
because we couldn't,
189
465000
2000
protože by se nám to nepovedlo,
08:02
anymore than light can escape.
190
467000
2000
stejně jako nedokáže uniknout světlo.
08:04
But even though the black hole is dark from the outside,
191
469000
3000
Třebaže je ale černá díra zvenku tmavá,
08:07
it's not dark on the inside,
192
472000
2000
není tmavá uvnitř,
08:09
because all of the light from the galaxy can fall in behind us.
193
474000
3000
protože všechno světlo z galaxie do ní může spadnout za námi.
08:12
And even though, due to a relativistic effect known as time dilation,
194
477000
4000
A i když by relativizující úkaz známý jako dilatace času způsobil,
08:16
our clocks would seem to slow down
195
481000
3000
že by se naše hodiny zdánlivě zpomalily
08:19
relative to galactic time,
196
484000
3000
ve srovnání s galaktickým časem,
08:22
it would look as though the evolution of the galaxy
197
487000
3000
pořád by se zdálo, že vývoj celé galaxie
08:25
had been sped up and shot at us,
198
490000
2000
byl zrychlen a vystřelen přímo proti nám
08:27
right before we were crushed to death by the black hole.
199
492000
3000
těsně předtím, než by nás černá díra rozdrtila.
08:30
It would be like a near-death experience
200
495000
2000
Byla by to podobná zkušenost jako zdánlivá smrt,
08:32
where you see the light at the end of the tunnel,
201
497000
2000
kdy vidíte světlo na konci tunelu,
08:34
but it's a total death experience.
202
499000
2000
ale tohle je zkušenost definitivní smrti.
08:36
(Laughter)
203
501000
2000
(Smích)
08:38
And there's no way of telling anybody
204
503000
2000
A není možné nikomu říci
08:40
about the light at the end of the tunnel.
205
505000
2000
o tom světle na konci tunelu.
08:42
Now we've never seen a shadow like this of a black hole,
206
507000
3000
Nikdy předtím jsme sice podobný stín černé díry neviděli,
08:45
but black holes can be heard,
207
510000
2000
ale černé díry je nicméně možné slyšet,
08:47
even if they're not seen.
208
512000
2000
i když je není vidět.
08:49
Imagine now taking an astrophysically realistic situation --
209
514000
4000
Představte si nyní situaci, která je z astrofyzického hlediska reálná -
08:53
imagine two black holes that have lived a long life together.
210
518000
3000
představte si dvě černé díry, které prožily dlouhý společný život.
08:56
Maybe they started as stars
211
521000
2000
Možná byly na počátku hvězdami
08:58
and collapsed to two black holes --
212
523000
2000
a zhroutily se do dvou černých děr,
09:00
each one 10 times the mass of the Sun.
213
525000
3000
z nich každá má desetkrát větší hmotu než Slunce.
09:03
So now we're going to crush them down to 60 kilometers across.
214
528000
3000
Zhustíme je tedy do průměru šedesáti kilometrů.
09:06
They can be spinning
215
531000
2000
Budou se možná otáčet
09:08
hundreds of times a second.
216
533000
2000
několiksetkrát za vteřinu.
09:10
At the end of their lives,
217
535000
2000
Na konci svého života
09:12
they're going around each other very near the speed of light.
218
537000
3000
se budou navzájem obíhat takřka světelnou rychlostí.
09:15
So they're crossing thousands of kilometers
219
540000
2000
Urazí tedy vzdálenost tisíců kilometrů
09:17
in a fraction of a second,
220
542000
2000
ve zlomku vteřiny.
09:19
and as they do so, they not only curve space,
221
544000
2000
Když se takto přemísťují, tak nejen zakřivují kosmický prostor,
09:21
but they leave behind in their wake
222
546000
2000
ale rovněž za sebou zanechávají
09:23
a ringing of space,
223
548000
2000
zvučící prostor,
09:25
an actual wave on space-time.
224
550000
2000
skutečnou vlnu na časoprostoru.
09:27
Space squeezes and stretches
225
552000
2000
Kosmický prostor se smršťuje a roztahuje,
09:29
as it emanates out from these black holes
226
554000
2000
když vychází z těchto černých děr
09:31
banging on the universe.
227
556000
2000
bubnujících na vesmír.
09:33
And they travel out into the cosmos
228
558000
2000
Cestují vesmírem
09:35
at the speed of light.
229
560000
2000
rychlostí světla.
09:37
This computer simulation
230
562000
2000
Tato počítačová simulace
09:39
is due to a relativity group at NASA Goddard.
231
564000
3000
je výsledkem práce skupiny zabývající se relativitou v laboratoři NASA Goddard.
09:42
It took almost 30 years for anyone in the world to crack this problem.
232
567000
3000
Trvalo téměř třicet let, než kdokoli na světě dokázal tento problém vyřešit.
09:45
This was one of the groups.
233
570000
2000
Snažila se o to i tato skupina.
09:47
It shows two black holes in orbit around each other,
234
572000
2000
Vidíme zde dvě černé díry, které se navzájem obíhají,
09:49
again, with these helpfully painted curves.
235
574000
2000
a zase jsou tady ta šikovně zakreslená zakřivení.
09:51
And if you can see -- it's kind of faint --
236
576000
3000
A pokud to vidíte - je to dost slabě vidět -
09:54
but if you can see the red waves emanating out,
237
579000
3000
ale pokud tam vidíte vyzařovat červené vlny,
09:57
those are the gravitational waves.
238
582000
2000
tak to jsou gravitační vlny.
09:59
They're literally the sounds of space ringing,
239
584000
3000
Jsou to skutečné zvuky záchvěvů kosmického prostoru
10:02
and they will travel out from these black holes at the speed of light
240
587000
2000
a budou vycházet z těchto černých děr rychlostí světla,
10:04
as they ring down and coalesce
241
589000
3000
postupně utichat a spojovat se
10:07
to one spinning, quiet black hole
242
592000
2000
do jedné rotující, tiché černé díry
10:09
at the end of the day.
243
594000
2000
v závěrečné fázi.
10:11
If you were standing near enough,
244
596000
2000
Kdybyste stáli dostatečně blízko,
10:13
your ear would resonate
245
598000
2000
ve vašich uších by rezonovalo
10:15
with the squeezing and stretching of space.
246
600000
2000
smršťování a roztahování kosmického prostoru.
10:17
You would literally hear the sound.
247
602000
2000
Skutečně byste slyšeli ten zvuk.
10:19
Now of course, your head would be squeezed and stretched unhelpfully,
248
604000
4000
Samozřejmě by se nepříjemně smršťovala a roztahovala i vaše hlava,
10:23
so you might have trouble understanding what's going on.
249
608000
3000
takže byste měli možná problémy pochopit, co se děje.
10:26
But I'd like to play for you
250
611000
2000
Chtěla bych Vám teď přehrát
10:28
the sound that we predict.
251
613000
2000
zvuk, který očekáváme.
10:30
This is from my group --
252
615000
2000
Tohle je od mojí skupiny -
10:32
a slightly less glamorous computer modeling.
253
617000
3000
naše počítačová simulace je o něco méně efektní.
10:35
Imagine a lighter black hole
254
620000
2000
Představte si lehčí černou díru
10:37
falling into a very heavy black hole.
255
622000
2000
padající do velice těžké černé díry.
10:39
The sound you're hearing
256
624000
2000
Zvuk, který slyšíte,
10:41
is the light black hole banging on space
257
626000
3000
je lehká černá díra bubnující na kosmický prostor
10:44
each time it gets close.
258
629000
2000
pokaždé, když se přiblíží.
10:46
If it gets far away, it's a little too quiet.
259
631000
3000
Když se vzdálí, je až moc potichu.
10:49
But it comes in like a mallet,
260
634000
2000
Ale tady se řítí jako palička
10:51
and it literally cracks space,
261
636000
2000
a doslova rozštípne kosmický prostor,
10:53
wobbling it like a drum.
262
638000
2000
když ho rozechvěje jako buben.
10:55
And we can predict what the sound will be.
263
640000
3000
Dokážeme předpovědět, co to bude za zvuk.
10:58
We know that, as it falls in,
264
643000
2000
Víme, že během svého pádu dovnitř
11:00
it gets faster and it gets louder.
265
645000
2000
stále zrychluje a je stále hlasitější.
11:02
And eventually,
266
647000
2000
A nakonec
11:04
we're going to hear the little guy just fall into the bigger guy.
267
649000
3000
uslyšíme, jak ten malý spadl do toho většího.
11:07
(Thumping)
268
652000
17000
(Bušení)
11:24
Then it's gone.
269
669000
2000
Pak to zmizí.
11:26
Now I've never heard it that loud -- it's actually more dramatic.
270
671000
2000
Nikdy jsem to neslyšela takhle nahlas - je to mnohem dramatičtější.
11:28
At home it sounds kind of anticlimactic.
271
673000
2000
Doma je to tak trošku zklamání.
11:30
It's sort of like ding, ding, ding.
272
675000
2000
Je to takové cink, cink, cink.
11:32
This is another sound from my group.
273
677000
4000
Tady je další zvuk od mojí skupiny.
11:36
No, I'm not showing you any images,
274
681000
2000
Ne, neukazuji vám žádné obrázky,
11:38
because black holes don't leave behind
275
683000
2000
protože černé díry za sebou nezanechávají
11:40
helpful trails of ink,
276
685000
2000
stopy po inkoustu, které by nám mohly pomoci,
11:42
and space is not painted,
277
687000
2000
a kosmický prostor není namalovaný,
11:44
showing you the curves.
278
689000
2000
abyste tam mohli vidět ta zakřivení.
11:46
But if you were to float by in space on a space holiday
279
691000
2000
Kdybyste ale prolétali vesmírem na vesmírných prázdninách
11:48
and you heard this,
280
693000
2000
a slyšeli jste tohle,
11:50
you want to get moving.
281
695000
2000
tak byste sebou měli hnout.
11:52
(Laughter)
282
697000
2000
(Smích)
11:54
Want to get away from the sound.
283
699000
2000
Dostat se daleko od toho zvuku.
11:56
Both black holes are moving.
284
701000
2000
Obě černé díry se pohybují.
11:58
Both black holes are getting closer together.
285
703000
3000
Obě černé díry se k sobě přibližují.
12:01
In this case, they're both wobbling quite a lot.
286
706000
3000
V tomto případě jsou obě hodně rozkmitané.
12:04
And then they're going to merge.
287
709000
2000
A pak splynou v jedno.
12:06
(Thumping)
288
711000
8000
(Bušení)
12:14
Now it's gone.
289
719000
2000
A je to pryč.
12:16
Now that chirp is very characteristic of black holes merging --
290
721000
3000
Tenhle cvrkot je velmi typický pro splývání černých děr,
12:19
that it chirps up at the end.
291
724000
3000
to zacvrlikání na konci.
12:22
Now that's our prediction
292
727000
2000
Takový je tedy náš odhad toho,
12:24
for what we'll see.
293
729000
2000
co uvidíme.
12:26
Luckily we're at this safe distance in Long Beach, California.
294
731000
2000
Naštěstí jsme v bezpečné vzdálenosti v Long Beach v Kalifornii.
12:28
And surely, somewhere in the universe
295
733000
2000
Někde ve vesmíru určitě
12:30
two black holes have merged.
296
735000
2000
splynuly dvě černé díry.
12:32
And surely, the space around us
297
737000
2000
A prostor kolem nás určitě
12:34
is ringing
298
739000
2000
zvučí
12:36
after traveling maybe a million light years, or a million years,
299
741000
3000
poté, co urazil možná milión světelných let, milión let
12:39
at the speed of light to get to us.
300
744000
3000
rychlostí světla, než se k nám dostal.
12:42
But the sound is too quiet for any of us to ever hear.
301
747000
3000
Ten zvuk je však příliš tichý na to, aby ho kdokoli z nás slyšel.
12:45
There are very industrious experiments being built on Earth --
302
750000
3000
Na Zemi jsou vyvíjeny velice užitečné experimentální projekty -
12:48
one called LIGO --
303
753000
2000
jeden se jmenuje LIGO -
12:50
which will detect deviations
304
755000
2000
které zachytí odchylky
12:52
in the squeezing and stretching of space
305
757000
3000
ve smršťování a roztahování kosmického prostoru
12:55
at less than the fraction of a nucleus of an atom
306
760000
3000
menší než zlomek atomového jádra
12:58
over four kilometers.
307
763000
2000
v oblasti o rozloze čtyř kilometrů.
13:00
It's a remarkably ambitious experiment,
308
765000
2000
Je to nesmírně ambiciózní experiment,
13:02
and it's going to be at advanced sensitivity
309
767000
2000
který dosáhne zvýšené citlivosti
13:04
within the next few years -- to pick this up.
310
769000
3000
za několik málo let - aby tyto odchylky zachytil.
13:07
There's also a mission proposed for space,
311
772000
2000
Existuje rovněž návrh kosmické mise,
13:09
which hopefully will launch in the next ten years,
312
774000
2000
která bude, doufejme, spuštěna během následujících deseti let
13:11
called LISA.
313
776000
2000
a která se jmenuje LISA.
13:13
And LISA will be able to see super-massive black holes --
314
778000
3000
LISA bude schopna vidět supermasivní černé díry -
13:16
black holes millions or billions of times
315
781000
3000
černé díry, které mají milionkrát či miliardkrát
13:19
the mass of the Sun.
316
784000
2000
větší hmotu než Slunce.
13:21
In this Hubble image, we see two galaxies.
317
786000
3000
Na tomto snímku z Hubbleova dalekohledu vidíme dvě galaxie.
13:24
They look like they're frozen in some embrace.
318
789000
3000
Zdá se, jako by ustrnuly v jakémsi vzájemném obětí.
13:27
And each one probably harbors
319
792000
2000
Obě mají pravděpodobně
13:29
a super-massive black hole at its core.
320
794000
3000
ve svém středu supermasivní černou díru.
13:32
But they're not frozen;
321
797000
2000
Nejsou však strnulé,
13:34
they're actually merging.
322
799000
2000
ve skutečnosti splývají.
13:36
These two black holes are colliding,
323
801000
2000
Tyto dvě černé díry do sebe narážejí
13:38
and they will merge over a billion-year time scale.
324
803000
3000
a v horizontu miliard let splynou.
13:41
It's beyond our human perception
325
806000
2000
Není ve schopnostech našeho lidského vnímání
13:43
to pick up a song of that duration.
326
808000
3000
zachytit tak dlouho znějící melodii.
13:46
But LISA could see the final stages
327
811000
2000
LISA však může spatřit konečné stádium
13:48
of two super-massive black holes
328
813000
2000
dvou supermasivních černých děr
13:50
earlier in the universe's history,
329
815000
2000
v uplynulé historii vesmíru,
13:52
the last 15 minutes before they fall together.
330
817000
3000
posledních patnáct minut předtím, než se do sebe zhroutily.
13:55
And it's not just black holes,
331
820000
2000
A nejsou to jen černé díry,
13:57
but it's also any big disturbance in the universe --
332
822000
3000
ale rovněž každé větší narušení pořádku ve vesmíru -
14:00
and the biggest of them all is the Big Bang.
333
825000
2000
a největší ze všech je velký třesk.
14:02
When that expression was coined, it was derisive --
334
827000
3000
Když se tento výraz poprvé objevil, měl posměšný nádech -
14:05
like, "Oh, who would believe in a Big Bang?"
335
830000
2000
něco jako: "No, kdo by věřil na velký třesk?"
14:07
But now it actually might be more technically accurate
336
832000
2000
Nyní se ale zdá, že je vlastně technicky přesnější,
14:09
because it might bang.
337
834000
2000
protože to možná byl třesk -
14:11
It might make a sound.
338
836000
2000
možná se tam ozval nějaký zvuk.
14:13
This animation from my friends at Proton Studios
339
838000
3000
Tahle animace od mých přátel z Proton Studios
14:16
shows looking at the Big Bang from the outside.
340
841000
2000
nabízí pohled na velký třesk zvenku.
14:18
We don't ever want to do that actually. We want to be inside the universe
341
843000
3000
Něco takového bychom nikdy nechtěli - chceme být uvnitř vesmíru,
14:21
because there's no such thing as standing outside the universe.
342
846000
3000
protože stát mimo vesmír nelze.
14:24
So imagine you're inside the Big Bang.
343
849000
2000
Představte si tedy, že jste uvnitř velkého třesku.
14:26
It's everywhere, it's all around you,
344
851000
2000
Je všude, všude kolem vás,
14:28
and the space is wobbling chaotically.
345
853000
2000
a celý kosmický prostor se chaoticky chvěje.
14:30
Fourteen billion years pass
346
855000
2000
Uběhne čtrnáct miliard let
14:32
and this song is still ringing all around us.
347
857000
3000
a ta melodie pořád zní všude kolem nás.
14:35
Galaxies form,
348
860000
2000
Vznikají galaxie
14:37
and generations of stars form in those galaxies,
349
862000
2000
a v nich celé generace hvězd.
14:39
and around one star,
350
864000
2000
A u jedné hvězdy,
14:41
at least one star,
351
866000
2000
minimálně jedné hvězdy,
14:43
is a habitable planet.
352
868000
2000
je obyvatelná planeta.
14:45
And here we are frantically building these experiments,
353
870000
3000
A my tady horečně vyvíjíme ty experimenty,
14:48
doing these calculations, writing these computer codes.
354
873000
2000
děláme výpočty, píšeme počítačové kódy.
14:50
Imagine a billion years ago,
355
875000
3000
Představte si, že se před miliardou let
14:53
two black holes collided.
356
878000
2000
srazily dvě černé díry.
14:55
That song has been ringing through space
357
880000
2000
Tato melodie zvučí kosmickým prostorem
14:57
for all that time.
358
882000
2000
celou dobu od té chvíle.
14:59
We weren't even here.
359
884000
2000
My jsme tu tehdy ještě ani nebyli.
15:01
It gets closer and closer --
360
886000
2000
Stále se přibližuje a přibližuje.
15:03
40,000 years ago, we're still doing cave paintings.
361
888000
2000
Před 40 000 lety jsme pořád ještě malovali po stěnách jeskyní.
15:05
It's like hurry, build your instruments.
362
890000
2000
Zní to jako: pospěšte si, vybudujte ta svá zařízení.
15:07
It's getting closer and closer, and in 20 ...
363
892000
3000
Pořád se přibližuje a přibližuje a v roce dva tisíce něco,
15:10
whatever year it will be
364
895000
2000
ať už to bude kdykoliv,
15:12
when our detectors are finally at advanced sensitivity --
365
897000
2000
kdy už naše detektory konečně dosáhnou zvýšené citlivosti -
15:14
we'll build them, we'll turn on the machines
366
899000
2000
je postavíme, zapneme přístroje
15:16
and, bang, we'll catch it -- the first song from space.
367
901000
3000
a, bum, zachytíme ji - první kosmickou melodii.
15:19
If it was the Big Bang we were going to pick up,
368
904000
2000
Kdybychom zachytili velký třesk,
15:21
it would sound like this.
369
906000
2000
znělo by to takhle.
15:23
(Static) It's a terrible sound.
370
908000
3000
(Šum) Je to strašlivý zvuk.
15:26
It's literally the definition of noise.
371
911000
2000
Je to přímo definice hluku.
15:28
It's white noise; it's such a chaotic ringing.
372
913000
2000
Je to bílý šum, je to takové chaotické drnčení.
15:30
But it's around us everywhere, presumably,
373
915000
3000
Nejspíš je ale všude kolem nás,
15:33
if it hasn't been wiped out
374
918000
2000
pokud již nebylo přehlušeno
15:35
by some other process in the universe.
375
920000
2000
nějakým jiným vesmírným dějem.
15:37
And if we pick it up, it will be music to our ears
376
922000
3000
Pokud bychom jej zachytili, byla by to hudba pro naše uši,
15:40
because it will be the quiet echo
377
925000
2000
protože by to byla tichá ozvěna
15:42
of that moment of our creation,
378
927000
2000
okamžiku našeho stvoření,
15:44
of our observable universe.
379
929000
2000
stvoření našeho pozorovatelného vesmíru.
15:46
So within the next few years,
380
931000
2000
Během příštích několika let
15:48
we'll be able to turn up the soundtrack a little bit,
381
933000
3000
ten zvukový doprovod budeme schopni trošku vylepšit,
15:51
render the universe in audio.
382
936000
3000
nabídnout zvukovou nahrávku vesmíru.
15:54
But if we detect those earliest moments,
383
939000
3000
Pokud však zachytíme ty nejstarší okamžiky,
15:57
it'll bring us that much closer
384
942000
2000
přiblížíme se tak mnohem více
15:59
to an understanding of the Big Bang,
385
944000
2000
porozumění velkému třesku,
16:01
which brings us that much closer
386
946000
3000
čímž se dostaneme mnohem blíže k tomu,
16:04
to asking some of the hardest, most elusive, questions.
387
949000
3000
abychom si položili některé z vůbec nejtěžších, nejhůře uchopitelných otázek.
16:07
If we run the movie of our universe backwards,
388
952000
3000
Kdybychom si pustili film o našem vesmíru pozpátku,
16:10
we know that there was a Big Bang in our past,
389
955000
3000
víme, že se v naší minulosti odehrál velký třesk,
16:13
and we might even hear the cacophonous sound of it,
390
958000
4000
a možná uslyšíme i jeho ohlušující zvuk,
16:17
but was our Big Bang the only Big Bang?
391
962000
2000
byl však náš velký třesk jediným velkým třeskem?
16:19
I mean we have to ask, has it happened before?
392
964000
3000
Musíme se ptát, jestli se něco podobného stalo už předtím.
16:22
Will it happen again?
393
967000
2000
Stane se to znovu?
16:24
I mean, in the spirit of rising to TED's challenge
394
969000
3000
V duchu výzvy, kterou nám ukládá TED,
16:27
to reignite wonder,
395
972000
2000
abychom znovu probudili svoji zvědavost,
16:29
we can ask questions, at least for this last minute,
396
974000
3000
si můžeme pokládat otázky, minimálně během téhle poslední minuty,
16:32
that honestly might evade us forever.
397
977000
2000
na něž, upřímně řečeno, možná nikdy nenalezneme odpověď.
16:34
But we have to ask:
398
979000
2000
Ale musíme se ptát.
16:36
Is it possible that our universe
399
981000
2000
Je možné, že náš vesmír
16:38
is just a plume off of some greater history?
400
983000
3000
je jen ozdobným přívěškem nějakého delšího dějinného příběhu?
16:41
Or, is it possible that we're just a branch off of a multiverse --
401
986000
4000
Nebo, je možné, že jsme jen jednou z rovin mnohovesmíru -
16:45
each branch with its own Big Bang in its past --
402
990000
4000
každá rovina má ve své minulosti svůj vlastní velký třesk -
16:49
maybe some of them with black holes playing drums,
403
994000
2000
někde černé díry bubnují na bubny,
16:51
maybe some without --
404
996000
2000
a někde ne -
16:53
maybe some with sentient life, and maybe some without --
405
998000
3000
někde možná existuje vědomý život, a někde ne -
16:56
not in our past, not in our future,
406
1001000
2000
ani v naší minulosti, ani v naší budoucnosti,
16:58
but somehow fundamentally connected to us?
407
1003000
3000
ale přesto v zásadě nějak propojené s námi?
17:01
So we have to wonder, if there is a multiverse,
408
1006000
2000
Pokud existuje mnohovesmír, tak se musíme ptát,
17:03
in some other patch of that multiverse,
409
1008000
2000
zda jsou v jiné části tohoto mnohovesmíru
17:05
are there creatures?
410
1010000
2000
také bytosti?
17:07
Here's my multiverse creatures.
411
1012000
2000
Tady jsou moje mnohovesmírné bytosti.
17:09
Are there other creatures in the multiverse,
412
1014000
2000
Existují v mnohovesmíru jiné bytosti,
17:11
wondering about us
413
1016000
2000
které přemýšlejí o nás
17:13
and wondering about their own origins?
414
1018000
3000
a o svém vlastním původu?
17:16
And if they are,
415
1021000
2000
Pokud ano,
17:18
I can imagine them as we are,
416
1023000
3000
dokáži si je představit jako nás,
17:21
calculating, writing computer code,
417
1026000
2000
jak počítají, píší počítačové kódy,
17:23
building instruments,
418
1028000
2000
budují zařízení,
17:25
trying to detect that faintest sound
419
1030000
3000
snaží se zachytit ten nejslabší zvuk
17:28
of their origins
420
1033000
2000
vypovídající o jejich původu
17:30
and wondering who else is out there.
421
1035000
2000
a přemýšlejí o tom, kdo tu kromě nich ještě je.
17:32
Thank you. Thank you.
422
1037000
3000
Děkuji vám. Děkuji vám.
17:35
(Applause)
423
1040000
2000
(Potlesk)
ABOUT THE SPEAKER
Janna Levin - PhysicistJanna Levin is a professor of physics and astronomy at Barnard, where she studies the early universe, chaos, and black holes. She's the author of “How the Universe Got Its Spots" and the novel “A Madman Dreams of Turing Machines.”
Why you should listen
Janna Levin is a Professor of Physics and Astronomy at Barnard College of Columbia University. Her scientific research concerns the early universe, chaos and black holes. Her second book – a novel, A Madman Dreams of Turing Machines – won the PEN/Bingham Fellowship for Writers and was a runner-up for the PEN/Hemingway award for "a distinguished book of first fiction." She is the author of the popular science book, How the Universe Got Its Spots: Diary of a Finite Time in a Finite Space.
She holds a BA in Physics and Astronomy from Barnard College with a concentration in Philosophy, and a PhD from MIT in Physics. She has worked at the Center for Particle Astrophysics (CfPA) at the University of California, Berkeley before moving to the UK where she worked at Cambridge University in the Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics (DAMTP). Just before returning to New York, she was the first scientist-in-residence at the Ruskin School of Fine Art and Drawing at Oxford with an award from the National Endowment for Science, Technology, and Arts (NESTA).
Listen to a Q&A with another TED speaker, Krista Tippett -- where they talk math and faith and truth and more ...
Janna Levin | Speaker | TED.com