TEDYouth 2013
Henry Lin: What we can learn from galaxies far, far away
Henry Lin: Was wir von weit entfernten Galaxien lernen können
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In diesem unterhaltsamen und spannenden Vortrag betrachtet der Teenager Henry Lin etwas Erstaunliches am Himmel: weit entfernte Galaxienhaufen. Indem wir die Eigenschaften dieser größten Bestandteile des Universums studieren, sagt der Gewinner des Intel-Science-Fair-Preises, können wir vieles über die wissenschaftlichen Mysterien unserer eigenen Welt und Galaxie verstehen.
Henry Lin - Student scientist
At 17, Henry Lin won an Intel Foundation Young Scientist Award for his mathematical models of distant galaxy clusters. Full bio
At 17, Henry Lin won an Intel Foundation Young Scientist Award for his mathematical models of distant galaxy clusters. Full bio
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00:12
Here are some images of clusters of galaxies.
0
934
3334
Hier sind einige Bilder
von Galaxienhaufen.
von Galaxienhaufen.
00:16
They're exactly what they sound like.
1
4268
1833
Sie sind genau so, wie der Name sagt:
00:18
They are these huge collections of galaxies,
2
6101
2553
riesige Ansammlungen von Galaxien,
00:20
bound together by their mutual gravity.
3
8654
2255
durch ihre gegenseitige
Anziehung verbunden.
Anziehung verbunden.
00:22
So most of the points that you see on the screen
4
10909
2662
Die meisten Punkte auf dem Schirm
00:25
are not individual stars,
5
13571
2529
sind keine einzelnen Sterne,
00:28
but collections of stars, or galaxies.
6
16100
2836
sondern Ansammlungen
von Sternen oder Galaxien.
von Sternen oder Galaxien.
Ich hoffe, dass diese Bilder
euch veranschaulichen,
euch veranschaulichen,
00:30
Now, by showing you some of these images,
7
18936
2331
00:33
I hope that you will quickly see that
8
21267
1747
00:35
galaxy clusters are these beautiful objects,
9
23014
2680
welch schöne Objekte
Galaxienhaufen sind,
Galaxienhaufen sind,
00:37
but more than that,
10
25694
1493
und mehr als das:
00:39
I think galaxy clusters are mysterious,
11
27187
2663
Für mich sind sie mysteriös,
00:41
they are surprising,
12
29850
1553
überraschend
00:43
and they're useful.
13
31403
1417
und nützlich.
00:44
Useful as the universe's most massive laboratories.
14
32820
3531
Nützlich als die gewaltigsten
Versuchslabore des Universums.
Versuchslabore des Universums.
00:48
And as laboratories, to describe galaxy clusters
15
36351
3636
Galaxienhaufen als
Versuchslabore zu beschreiben,
Versuchslabore zu beschreiben,
00:51
is to describe the experiments
16
39987
1865
heißt die Experimente zu beschreiben,
00:53
that you can do with them.
17
41852
1553
die man mit ihnen machen kann.
00:55
And I think there are four major types,
18
43405
2280
Es gibt vier Haupttypen,
00:57
and the first type that I want to describe
19
45685
2584
und als Erstes möchte ich
01:00
is probing the very big.
20
48269
2219
die Erforschung des
sehr Großen beschreiben.
sehr Großen beschreiben.
01:02
So, how big?
21
50488
1695
Aber wie groß?
01:04
Well, here is an image of a particular galaxy cluster.
22
52183
4251
Hier seht ihr das Bild eines
bestimmten Galaxienhaufens.
bestimmten Galaxienhaufens.
01:08
It is so massive that the light passing through it
23
56434
2969
Er ist so gewaltig, dass das durch ihn
hindurch scheinende Licht
hindurch scheinende Licht
01:11
is being bent, it's being distorted
24
59403
2615
durch die unglaubliche
Anziehungskraft des Haufens
Anziehungskraft des Haufens
01:14
by the extreme gravity of this cluster.
25
62018
2509
gebogen, abgelenkt wird.
01:16
And, in fact, if you look very carefully
26
64527
1804
Wenn ihr nämlich genau hinschaut,
01:18
you'll be able to see rings around this cluster.
27
66331
2700
können ihr die ihn
umgebenden Ringe sehen.
umgebenden Ringe sehen.
01:21
Now, to give you a number,
28
69031
1549
Um euch eine Zahl zu nennen:
01:22
this particular galaxy cluster
29
70580
1783
Dieser Galaxienhaufen
01:24
has a mass of over one million billion suns.
30
72363
4208
hat die Masse von über
einer Millionen Milliarden Sonnen.
einer Millionen Milliarden Sonnen.
01:28
It's just mind-boggling how
massive these systems can get.
massive these systems can get.
31
76571
3313
Es ist irre, wie riesig
diese Systeme werden können.
diese Systeme werden können.
01:31
But more than their mass,
32
79884
1501
Aber über ihre Masse hinaus
01:33
they have this additional feature.
33
81385
1974
haben sie eine weitere Qualität:
01:35
They are essentially isolated systems,
34
83359
2344
Im Prinzip sind sie
eigenständige Systeme
eigenständige Systeme
01:37
so if we like, we can think of them
35
85703
2222
und können somit
01:39
as a scaled-down version of the entire universe.
36
87925
3270
als ein Miniaturmodell des gesamten
Universums betrachtet werden.
Universums betrachtet werden.
01:43
And many of the questions that we might have
37
91195
2002
Viele Fragen, die sich uns stellen,
01:45
about the universe at large scales,
38
93197
1968
über das Universum als Ganzes --
01:47
such as, how does gravity work?
39
95165
1915
wie die Frage nach der Anziehungskraft --
01:49
might be answered by studying these systems.
40
97080
3032
könnten durch das Studium
dieser Systeme beantwortet werden.
dieser Systeme beantwortet werden.
01:52
So that was very big.
41
100112
1333
Das war das sehr Große.
01:53
The second things is very hot.
42
101445
1885
Das Zweite ist das sehr Heiße.
01:55
Okay, if I take an image of a galaxy cluster,
43
103330
2783
Wenn ich das Bild
eines Galaxienhaufens nehme
eines Galaxienhaufens nehme
01:58
and I subtract away all of the starlight,
44
106113
2917
und das Sternenlicht herausfiltere,
02:01
what I'm left with is this big, blue blob.
45
109030
2795
bleibt nur dieser große, blaue Tropfen.
02:03
This is in false color.
46
111825
1485
Die Farbe ist verfälscht.
02:05
It's actually X-ray light that we're seeing.
47
113310
2349
Tatsächlich sehen wir Röntgenstrahlung.
02:07
And the question is, if it's not galaxies,
48
115659
2661
Die Frage ist:
Wenn nicht von den Galaxien,
Wenn nicht von den Galaxien,
02:10
what is emitting this light?
49
118320
2199
von was wird das Licht ausgestrahlt?
02:12
The answer is hot gas,
50
120519
1900
Die Antwort lautet: von heißem Gas.
02:14
million-degree gas --
51
122419
1823
von Millionen Grad heißem Gas --
02:16
in fact, it's plasma.
52
124242
1657
tatsächlich ist es Plasma.
02:17
And the reason why it's so hot
53
125899
1659
Der Grund, warum es so heiß ist,
02:19
goes back to the previous slide.
54
127558
1980
führt uns zum vorigen Bild zurück.
02:21
The extreme gravity of these systems
55
129538
2740
Die gewaltige Anziehungskraft
dieser Systeme
dieser Systeme
02:24
is accelerating particles of gas to great speeds,
56
132278
3042
beschleunigt die Gaspartikel
auf eine hohe Geschwindigkeit
auf eine hohe Geschwindigkeit
02:27
and great speeds means great temperatures.
57
135320
2582
und hohe Geschwindigkeit
bedeutet hohe Temperatur.
bedeutet hohe Temperatur.
02:29
So this is the main idea,
58
137902
1719
Das ist die Kernidee,
02:31
but science is a rough draft.
59
139621
2366
aber Wissenschaft ist eine grobe Skizze.
02:33
There are many basic properties about this plasma
60
141987
2551
Viele grundlegende Eigenarten
dieses Plasmas irritieren uns,
dieses Plasmas irritieren uns,
02:36
that still confuse us,
61
144538
1698
02:38
still puzzle us,
62
146236
1333
verwirren uns noch
02:39
and still push our understanding
63
147569
2086
und treiben unser Verständnis
02:41
of the physics of the very hot.
64
149655
2039
der Physik des sehr Heißen
weiter voran.
weiter voran.
02:43
Third thing: probing the very small.
65
151694
3427
Das Dritte:
Die Erforschung des sehr Kleinen.
Die Erforschung des sehr Kleinen.
02:47
Now, to explain this, I need to tell you
66
155121
2846
Um das zu erklären,
02:49
a very disturbing fact.
67
157967
2020
muss ich euch etwas
sehr Irritierendes mitteilen.
sehr Irritierendes mitteilen.
02:51
Most of the universe's matter
68
159987
2790
Der Großteil der Materie im Universum
02:54
is not made up of atoms.
69
162777
1811
besteht nicht aus Atomen.
02:56
You were lied to.
70
164588
1950
Man hat euch belogen.
02:58
Most of it is made up of something
very, very mysterious,
very, very mysterious,
71
166538
3127
Der Großteil besteht aus
etwas sehr Mysteriösem,
etwas sehr Mysteriösem,
03:01
which we call dark matter.
72
169665
2122
das wir dunkle Materie nennen.
03:03
Dark matter is something that
doesn't like to interact very much,
doesn't like to interact very much,
73
171787
3667
Dunkle Materie hat keinen
großen Drang zur Interaktion,
großen Drang zur Interaktion,
03:07
except through gravity,
74
175454
1668
es sei denn durch Anziehungskraft.
03:09
and of course we would like to learn more about it.
75
177122
1612
Natürlich möchten wir
mehr darüber wissen.
mehr darüber wissen.
03:10
If you're a particle physicist,
76
178734
1543
Als Teilchenphysiker
03:12
you want to know what happens
when we smash things together.
when we smash things together.
77
180277
2509
möchte man wissen, was passiert,
wenn Dinge kollidieren.
wenn Dinge kollidieren.
03:14
And dark matter is no exception.
78
182786
1990
Dunkle Materie ist da
keine Ausnahme.
keine Ausnahme.
03:16
Well, how do we do this?
79
184776
1660
Wie stellen wir das an?
03:18
To answer that question,
80
186436
1491
Um diese Frage zu beantworten,
03:19
I'm going to have to ask another one,
81
187927
1393
muss ich zunächst
eine andere stellen:
eine andere stellen:
03:21
which is, what happens when galaxy clusters collide?
82
189320
3166
Was passiert,
wenn Galaxienhaufen kollidieren?
wenn Galaxienhaufen kollidieren?
03:24
Here is an image.
83
192486
2310
Hier ist ein Bild.
03:26
Since galaxy clusters are representative
84
194796
3191
Da Galaxienhaufen repräsentative Teile,
03:29
slices of the universe, scaled-down versions.
85
197987
3124
Miniaturausgaben des Universums sind,
03:33
They are mostly made up of dark matter,
86
201111
2123
bestehen sie primär
aus dunkler Materie,
aus dunkler Materie,
03:35
and that's what you see in this bluish purple.
87
203234
2553
die hier als bläuliches Violett
zu sehen ist.
zu sehen ist.
03:37
The red represents the hot gas,
88
205787
1617
Das Rot stellt das heiße Gas dar.
03:39
and, of course, you can see many galaxies.
89
207404
1967
Außerdem sieht man viele Galaxien.
03:41
What's happened is a particle accelerator
90
209371
2365
Entstanden ist ein Teilchenbeschleuniger
03:43
at a huge, huge scale.
91
211736
1891
in einem riesigen Ausmaß.
03:45
And this is very important,
92
213627
1777
Und das ist sehr wichtig,
03:47
because what it means is that very, very small
93
215404
1883
denn es heißt,
dass sehr kleine Effekte,
dass sehr kleine Effekte,
03:49
effects that might be difficult to detect in the lab,
94
217287
3084
die im Versuchslabor
vielleicht übersehen würden,
vielleicht übersehen würden,
03:52
might be compounded and compounded
95
220371
2179
in vielfach verstärkter Form
03:54
into something that we could
possibly observe in nature.
possibly observe in nature.
96
222550
3809
in der Natur dann beobachtbar wären.
03:58
So, it's very funny.
97
226359
1512
Das ist lustig,
03:59
The reason why galaxy clusters
98
227871
1948
denn der Grund, warum Galaxienhaufen
04:01
can teach us about dark matter,
99
229819
1666
uns über dunkle Materie aufklären,
04:03
the reason why galaxy clusters
100
231485
1750
der Grund, warum Galaxienhaufen
04:05
can teach us about the physics of the very small,
101
233235
2553
uns über die Physik
des sehr Kleinen aufklären,
des sehr Kleinen aufklären,
04:07
is precisely because they are so very big.
102
235788
3031
ist gerade der, dass sie
so riesengroß sind.
so riesengroß sind.
04:10
Fourth thing: the physics of the very strange.
103
238819
4085
Das Vierte:
die Physik des sehr Seltsamen.
die Physik des sehr Seltsamen.
04:14
Certainly what I've said so far is crazy.
104
242904
3050
Was ich bisher gesagt habe,
klingt verrückt.
klingt verrückt.
04:17
Okay, if there's anything stranger
105
245954
2283
Wenn es etwas noch Verrückteres gibt,
04:20
I think it has to be dark energy.
106
248237
2417
ist das für mich dunkle Energie.
04:22
If I throw a ball into the air,
107
250654
1717
Werfe ich einen Ball in die Luft,
04:24
I expect it to go up.
108
252371
1798
erwarte ich, dass er steigt.
04:26
What I don't expect is that it go up
109
254169
2124
Ich erwarte nicht, dass er steigt
04:28
at an ever-increasing rate.
110
256293
2166
und dabei immer schneller wird.
04:30
Similarly, cosmologists understand why
111
258459
2745
Ebenso verstehen Kosmologen zwar,
04:33
the universe is expanding.
112
261204
1582
warum das Universum sich ausdehnt,
04:34
They don't understand why it's expanding
113
262786
2168
aber nicht, warum es das
04:36
at an ever-increasing rate.
114
264954
1938
mit immer höherer Geschwindigkeit tut.
04:38
They give the cause of this
115
266892
1678
Sie nennen die Ursache
04:40
accelerated expansion a name,
116
268570
1592
für diese beschleunigte Ausdehnung
04:42
and they call it dark energy.
117
270162
1884
dunkle Energie.
04:44
And, again, we want to learn more about it.
118
272046
2688
Auch darüber wollen wir mehr wissen.
04:46
So, one particular question that we have is,
119
274734
2387
Wir haben folgende Frage:
04:49
how does dark energy affect the universe
120
277121
2695
Wie beeinflusst dunkle Materie
das Universum
das Universum
04:51
at the largest scales?
121
279816
1618
in seinen größten Ausmaßen?
04:53
Depending on how strong it is,
122
281434
1459
Abhängig von ihrer Stärke
04:54
maybe structure forms faster or slower.
123
282893
3261
könnte sie Formen
schneller oder langsamer strukturieren.
schneller oder langsamer strukturieren.
04:58
Well, the problem with the large-scale structure
124
286154
2549
Allerdings ist die Struktur
des Universums im Großen
des Universums im Großen
05:00
of the universe is that it's horribly complicated.
125
288703
2338
äußerst kompliziert.
05:03
Here is a computer simulation.
126
291041
2329
Hier ist eine Computersimulation.
05:05
And we need a way to simplify it.
127
293370
2128
Es muss gelingen,
sie zu vereinfachen.
sie zu vereinfachen.
05:07
Well, I like to think about this using an analogy.
128
295498
3571
Ich denke mir das gerne
als Analogie.
als Analogie.
05:11
If I want to understand the sinking of the Titanic,
129
299069
2718
Will ich den Untergang
der Titanic verstehen,
der Titanic verstehen,
05:13
the most important thing to do
130
301787
1666
muss ich nicht die Koordinaten
05:15
is not to model the little positions
131
303453
1781
05:17
of every single little piece of the boat that broke off.
132
305234
2921
jedes kleinen vom Schiff abgebrochenen
Teiles nachvollziehen.
Teiles nachvollziehen.
05:20
The most important thing to do is
133
308155
1665
Das Wichtigste ist,
05:21
to track the two biggest parts.
134
309820
2001
den beiden größten Teilen
nachzugehen.
nachzugehen.
05:23
Similarly, I can learn a lot about the universe
135
311821
3832
So kann ich auch Vieles
über das Universum als Ganzes lernen;
über das Universum als Ganzes lernen;
05:27
at the largest scales
136
315653
1467
indem ich den größten Teilen,
05:29
by tracking its biggest pieces
137
317120
1751
05:30
and those biggest pieces are clusters of galaxies.
138
318871
3991
also den Galaxienhaufen, nachgehe.
05:34
So, as I come to a close,
139
322862
2956
Wenn ich nun zum Ende komme,
05:37
you might feel slightly cheated.
140
325818
2002
fühlt ihr euch vielleicht
ein wenig betrogen.
ein wenig betrogen.
05:39
I mean, I began by talking about
141
327820
2250
Immerhin habe ich zu Beginn
05:42
how galaxy clusters are useful,
142
330070
2083
vom Nutzen der Galaxienhaufen
gesprochen
gesprochen
05:44
and I've given some reasons,
143
332153
1500
und einige Beispiele angeführt;
05:45
but what is their use really?
144
333653
2600
aber worin liegt ihr Nutzen wirklich?
05:48
Well, to answer this,
145
336253
2117
Um das zu beantworten,
05:50
I want to give you a quote by Henry Ford
146
338370
2616
möchte ich euch ein Zitat
von Henry Ford mitgeben.
von Henry Ford mitgeben.
05:52
when he was asked about cars.
147
340986
1486
Auf Autos angesprochen
05:54
He had this to say:
148
342472
1359
gab er folgende Antwort:
05:55
"If I had asked people what they wanted,
149
343831
2289
"Hätte ich die Leute gefragt,
was sie wollen,
was sie wollen,
05:58
they would have said faster horses."
150
346120
2783
hätten sie gesagt:
schnellere Pferde."
schnellere Pferde."
06:00
Today, we as a society are faced
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348903
2501
Heute stehen wir als Gesellschaft
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with many, many difficult problems.
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2218
vor vielen schwierigen Problemen.
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And the solutions to these
problems are not obvious.
problems are not obvious.
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3831
Und die Lösungen zu diesen Problemen
sind nicht offensichtlich.
sind nicht offensichtlich.
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They are not faster horses.
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Es sind nicht schnellere Pferde.
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They will require an enormous amount of
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Sie erfordern von uns ein hohes Maß
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scientific ingenuity.
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an wissenschaftlicher Rafinesse.
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So, yes, we need to focus,
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Ja, wir müssen uns fokussieren
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yes, we need to concentrate,
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und uns konzentrieren,
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but we also need to remember that
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uns aber auch erinnern,
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innovation, ingenuity, inspiration --
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dass Innovation, Einfallsreichtum,
Inspiration --
Inspiration --
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these things come
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diese Dinge entstehen
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when we broaden our field of vision
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durch Horizonterweiterung,
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when we step back
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wenn wir zurück treten
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when we zoom out.
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und das Gesamtbild wirken lassen.
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And I can't think of a better way to do this than
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Mir fällt keine bessere Art ein,
das zu tun,
das zu tun,
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by studying the universe around us. Thanks.
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als das Universum um uns herum
zu studieren. Vielen Dank.
zu studieren. Vielen Dank.
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(Applause)
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2949
(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Henry Lin - Student scientistAt 17, Henry Lin won an Intel Foundation Young Scientist Award for his mathematical models of distant galaxy clusters.
Why you should listen
Henry Lin studies the very hot, very large and very strange -- that is, distant galaxy clusters. (Obviously.) Lin, who matriculated at Harvard University in the fall of 2013, thinks we can learn a lot about astrophysics by studying these giant celestial bodies. In early 2013 he won the Intel Foundation Young Scientist Award, the second-highest award at the Intel Science Fair, for his models of far-away galaxies. Lin is a graduate of Caddo Magnet High School in Shreveport, Louisiana.
Henry Lin | Speaker | TED.com