TED2011
Janna Levin: The sound the universe makes
Жанна Левін: Звук, що створюється всесвітом
Filmed:
Readability: 3.7
1,279,696 views
Ми вважаємо, що космос беззвучне місце. Але фізик Жанна Левін стверджує, що у всесвіту є звукова доріжка – звуковий ряд, який записує найбільш драматичні події в космосі. (Чорні діри, наприклад, звучать в континуумі як барабани). Доступна і розширююча свідомість звукова подорож по всесвіту.
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
Я хочу, щоб ви уявили на секунду
00:18
the very simple fact
1
3000
2000
дуже простий факт,
00:20
that, by far,
2
5000
2000
що на сьогоднішній день
00:22
most of what we know about the universe
3
7000
2000
усе, що ми знаємо про всесвіт,
00:24
comes to us from light.
4
9000
2000
надходить до нас із світлом.
00:26
We can stand on the Earth and look up at the night sky
5
11000
3000
Ми можемо стояти на Землі та дивитися вгору в нічне небо
00:29
and see stars with our bare eyes.
6
14000
3000
на зірки неозброєним оком.
00:32
The Sun burns our peripheral vision.
7
17000
2000
Сонце засліплює наш периферійний зір:
00:34
We see light reflected off the Moon.
8
19000
3000
ми бачимо світло відбите від Місяця;
00:37
And in the time since Galileo pointed that rudimentary telescope
9
22000
4000
і з тих часів, коли Галілей направив елементарний телескоп
00:41
at the celestial bodies,
10
26000
3000
на небесні тіла,
00:44
the known universe has come to us through light,
11
29000
3000
відомості про всесвіт надходили до нас через світло,
00:47
across vast eras in cosmic history.
12
32000
3000
долаючи незлічимі віки космічної історії.
00:50
And with all of our modern telescopes,
13
35000
3000
І з усіма нашими сучасними телескопами
00:53
we've been able to collect
14
38000
2000
нам вдалося створити
00:55
this stunning silent movie of the universe --
15
40000
3000
цей приголомшливий беззвучний фільм про всесвіт –
00:58
these series of snapshots
16
43000
3000
цю серію знімків,
01:01
that go all the way back to the Big Bang.
17
46000
3000
що долає весь шлях назад до Великого Вибуху.
01:04
And yet, the universe is not a silent movie
18
49000
3000
І все ж, всесвіт не німе кіно,
01:07
because the universe isn't silent.
19
52000
2000
тому що всесвіт не беззвучний.
01:09
I'd like to convince you
20
54000
2000
Я хочу запевнити вас,
01:11
that the universe has a soundtrack
21
56000
2000
що у всесвіту є звукова доріжка,
01:13
and that soundtrack is played on space itself,
22
58000
4000
яка відтворюється ним самим.
01:17
because space can wobble like a drum.
23
62000
3000
Тому що простір може дрижати як барабан.
01:20
It can ring out a kind of recording
24
65000
3000
Він може створювати деякі коливання
01:23
throughout the universe
25
68000
2000
через весь всесвіт –
01:25
of some of the most dramatic events as they unfold.
26
70000
3000
коливання найдраматичніших подій, що розгортаються.
01:28
Now we'd like to be able to add
27
73000
3000
Зараз ми хотіли б додати
01:31
to a kind of glorious visual composition
28
76000
3000
до цієї дивовижної візуальної композиції,
01:34
that we have of the universe --
29
79000
2000
яку ми отримали з всесвіту,
01:36
a sonic composition.
30
81000
2000
звуковий ряд.
01:38
And while we've never heard the sounds from space,
31
83000
4000
І хоча ми ніколи не чули звуки космосу,
01:42
we really should, in the next few years,
32
87000
3000
нам дійсно варто протягом наступних декількох років
01:45
start to turn up the volume on what's going on out there.
33
90000
2000
почати прислухатися до того, що там відбувається.
01:47
So in this ambition
34
92000
2000
Тож з метою
01:49
to capture songs from the universe,
35
94000
3000
упіймати пісні із всесвіту,
01:52
we turn our focus
36
97000
2000
ми звернули нашу увагу
01:54
to black holes and the promise they have,
37
99000
2000
на чорні діри та їх можливості,
01:56
because black holes can bang on space-time
38
101000
3000
тому що вони можуть вибухати в континуумі,
01:59
like mallets on a drum
39
104000
2000
як удари молотків по барабану,
02:01
and have a very characteristic song,
40
106000
2000
і у них дуже характерне звучання.
02:03
which I'd like to play for you -- some of our predictions
41
108000
3000
Я хочу дати вам послухати наше бачення того,
02:06
for what that song will be like.
42
111000
2000
на що буде схожим це звучання.
02:08
Now black holes are dark against a dark sky.
43
113000
3000
На сьогоднішній день чорні діри чорні на тлі темного неба.
02:11
We can't see them directly.
44
116000
2000
Ми не можемо бачити їх безпосередньо.
02:13
They're not brought to us with light, at least not directly.
45
118000
3000
Вони не надходять до нас із світлом, принаймні не напряму.
02:16
We can see them indirectly,
46
121000
2000
Ми можемо бачити їх опосередковано,
02:18
because black holes wreak havoc on their environment.
47
123000
3000
оскільки чорні діри створюють навколо себе хаос.
02:21
They destroy stars around them.
48
126000
2000
Вони знищують зірки біля себе.
02:23
They churn up debris in their surroundings.
49
128000
3000
Навкруги них обертаються уламки.
02:26
But they won't come to us directly through light.
50
131000
2000
Але вони не надходять до нас із світлом напряму.
02:28
We might one day see a shadow
51
133000
2000
Можливо, одного дня ми побачимо тінь,
02:30
a black hole can cast on a very bright background,
52
135000
3000
яку покладе чорна діра на дуже яскравий фон,
02:33
but we haven't yet.
53
138000
2000
але нам ще це не вдалося.
02:35
And yet black holes may be heard
54
140000
2000
І все ж чорні діри можна почути,
02:37
even if they're not seen,
55
142000
2000
навіть коли їх не видно,
02:39
and that's because they bang on space-time like a drum.
56
144000
4000
і це через те, що вони звучать в континуумі як удари по барабану.
02:43
Now we owe the idea that space can ring like a drum
57
148000
3000
Зараз у нас є ідея, що простір може звучати як барабан
02:46
to Albert Einstein -- to whom we owe so much.
58
151000
3000
для Альберта Ейнштейна, якому ми багато чим завдячуємо.
02:49
Einstein realized that if space were empty,
59
154000
2000
Ейнштейн усвідомив, що якщо б простір був порожній,
02:51
if the universe were empty,
60
156000
2000
якщо б всесвіт був порожній,
02:53
it would be like this picture,
61
158000
3000
це виглядало б як це зображення,
02:56
except for maybe without the helpful grid drawn on it.
62
161000
3000
можливо, за виключенням допоміжної сітки на ньому.
02:59
But if we were freely falling through the space,
63
164000
3000
Але якби ми вільно падали через простір,
03:02
even without this helpful grid,
64
167000
2000
навіть без допоміжної сітки,
03:04
we might be able to paint it ourselves,
65
169000
2000
ми могли б намалювати її власноруч,
03:06
because we would notice that we traveled along straight lines,
66
171000
3000
тому що ми могли б побачити, що ми переміщуємось вздовж
03:09
undeflected straight paths
67
174000
2000
прямих ліній, неухильних прямих шляхів
03:11
through the universe.
68
176000
2000
через весь всесвіт.
03:13
Einstein also realized --
69
178000
2000
Ейнштейн також усвідомив,
03:15
and this is the real meat of the matter --
70
180000
2000
і в цьому насправді полягає суть питання,
03:17
that if you put energy or mass in the universe,
71
182000
3000
що якщо ви розмістите енергію чи масу у всесвіті,
03:20
it would curve space,
72
185000
2000
то вона викривить простір.
03:22
and a freely falling object
73
187000
2000
І вільно падаючий об'єкт
03:24
would pass by, let's say, the Sun
74
189000
2000
буде проходи біля, скажімо Сонця,
03:26
and it would be deflected
75
191000
2000
і він буде відхилений
03:28
along the natural curves in the space.
76
193000
2000
вздовж природних кривих у просторі.
03:30
It was Einstein's great general theory of relativity.
77
195000
4000
Це була велика теорія відносності Ейнштейна.
03:34
Now even light will be bent by those paths.
78
199000
3000
Зараз навіть світло буде викривлене цими траєкторіями.
03:37
And you can be bent so much
79
202000
2000
І ваша траєкторія могла б викривитися настільки,
03:39
that you're caught in orbit around the Sun,
80
204000
2000
що ви були б піймані на орбіту Сонця,
03:41
as the Earth is, or the Moon around the Earth.
81
206000
2000
як Земля чи як Місяць навколо Землі.
03:43
These are the natural curves in space.
82
208000
3000
Це природні викривлення у космосі.
03:46
What Einstein did not realize
83
211000
2000
Ейнштейн не усвідомив таке:
03:48
was that, if you took our Sun
84
213000
2000
якщо взяти наше Сонце
03:50
and you crushed it down to six kilometers --
85
215000
3000
і зменшити його до шести кілометрів,
03:53
so you took a million times the mass of the Earth
86
218000
3000
тобто взяти масу в мільйон разів більшу за масу Землі
03:56
and you crushed it to six kilometers across,
87
221000
3000
і стиснути до шести кілометрів у діаметрі,
03:59
you would make a black hole,
88
224000
2000
утвориться чорна діра,
04:01
an object so dense
89
226000
2000
об'єкт такої щільності,
04:03
that if light veered too close, it would never escape --
90
228000
3000
що якщо світло занадто наблизиться, то воно ніколи не омине її –
04:06
a dark shadow against the universe.
91
231000
3000
темна тінь поглине весь всесвіт.
04:09
It wasn't Einstein who realized this,
92
234000
2000
Це помітив не Ейнштейн,
04:11
it was Karl Schwarzschild
93
236000
2000
а Карл Шварцшильд –
04:13
who was a German Jew in World War I --
94
238000
2000
німецький єврей під час Першої світової війни,
04:15
joined the German army already an accomplished scientist,
95
240000
3000
який приєднався до німецької армії як вже сформований вчений,
04:18
working on the Russian front.
96
243000
3000
що працював на російському фронті.
04:21
I like to imagine Schwarzschild in the war in the trenches
97
246000
3000
Мені подобається уявляти Шварцшильда на війні в окопах:
04:24
calculating ballistic trajectories for cannon fire,
98
249000
4000
він вираховує балістичні траєкторії для артеріального вогню
04:28
and then, in between,
99
253000
2000
і потім, у перервах,
04:30
calculating Einstein's equations --
100
255000
2000
розраховує рівняння Ейнштейна,
04:32
as you do in the trenches.
101
257000
2000
як ви добре розумієте, в окопах.
04:34
And he was reading Einstein's recently published
102
259000
2000
І він читав недавно опубліковану
04:36
general theory of relativity,
103
261000
2000
загальну теорії відносності Ейнштейна
04:38
and he was thrilled by this theory.
104
263000
2000
і був у захваті від неї.
04:40
And he quickly surmised
105
265000
2000
Він швидко вивів
04:42
an exact mathematical solution
106
267000
2000
точний математичний розв'язок,
04:44
that described something very extraordinary:
107
269000
2000
який описував дещо надзвичайне:
04:46
curves so strong
108
271000
2000
криві, настільки сильні,
04:48
that space would rain down into them,
109
273000
3000
що простір проллється наче дощ на них,
04:51
space itself would curve like a waterfall
110
276000
2000
простір сам би викривився як водоспад,
04:53
flowing down the throat of a hole.
111
278000
2000
що втікає в горлянку діри.
04:55
And even light could not escape this current.
112
280000
3000
І навіть світло не може уникнути цього потоку.
04:58
Light would be dragged down the hole
113
283000
2000
Світло буде поглинуте дірою,
05:00
as everything else would be,
114
285000
2000
як і все інше,
05:02
and all that would be left would be a shadow.
115
287000
2000
і все що залишиться – це тінь.
05:04
Now he wrote to Einstein,
116
289000
2000
Далі він написав Ейнштейну
05:06
and he said, "As you will see,
117
291000
2000
і сказав: "Як бачите,
05:08
the war has been kind to me enough.
118
293000
3000
війна була милостива до мене,
05:11
Despite the heavy gunfire,
119
296000
3000
не дивлячись на важкий обстріл,
05:14
I've been able to get away from it all
120
299000
2000
мені вдалося вибратися звідти
05:16
and walk through the land of your ideas."
121
301000
3000
і блукати землями ваших ідей".
05:19
And Einstein was very impressed with his exact solution,
122
304000
3000
Ейнштейн був дуже вражений точним розв'язком
05:22
and I should hope also the dedication of the scientist.
123
307000
3000
і, сподіваюся, також відданістю вченого.
05:25
This is the hardworking scientist under harsh conditions.
124
310000
3000
Це працьовитий вчений у важких умовах.
05:28
And he took Schwarzschild's idea
125
313000
2000
І він визнав ідею Шварцшильда
05:30
to the Prussian Academy of Sciences the next week.
126
315000
3000
в Пруській академії наук наступного тижня.
05:33
But Einstein always thought black holes were a mathematical oddity.
127
318000
3000
Але Ейнштейн завжди думав, що чорні діри були математичними вигадками.
05:36
He did not believe they existed in nature.
128
321000
3000
Він не вірив, що вони існують у природі.
05:39
He thought nature would protect us from their formation.
129
324000
3000
Він вважав, що природа захистить нас від їх утворення.
05:42
It was decades
130
327000
2000
Пройшли десятки років
05:44
before the term "black hole" was coined
131
329000
2000
перед тим, як придумали термін чорна діра
05:46
and people realized
132
331000
2000
і людство усвідомило,
05:48
that black holes are real astrophysical objects --
133
333000
2000
що чорні діри реальні астрофізичні об'єкти,
05:50
in fact they're the death state
134
335000
2000
власне вони є мертвими залишками
05:52
of very massive stars
135
337000
2000
дуже масивних зірок,
05:54
that collapse catastrophically
136
339000
2000
що катастрофічно зруйнувалися
05:56
at the end of their lifetime.
137
341000
2000
наприкінці їхнього життя.
05:58
Now our Sun will not collapse to a black hole.
138
343000
2000
Зараз наше Сонце не перетвориться на чорну діру.
06:00
It's actually not massive enough.
139
345000
2000
Воно насправді не достатньо масивне.
06:02
But if we did a little thought experiment --
140
347000
2000
Але, якщо б ми провели невеликий уявний експеримент,
06:04
as Einstein was very fond of doing --
141
349000
2000
як це любив Ейнштейн,
06:06
we could imagine
142
351000
2000
ми могли б уявити
06:08
putting the Sun crushed down to six kilometers,
143
353000
3000
Сонце, стиснене до шести кілометрів у діаметрі,
06:11
and putting a tiny little Earth around it in orbit,
144
356000
3000
і маленьку Землю на його орбіті,
06:14
maybe 30 kilometers
145
359000
2000
мабуть кілометрів з 30
06:16
outside of the black-hole sun.
146
361000
3000
ззовні сонця-чорної діри.
06:19
And it would be self-illuminated,
147
364000
2000
І вона буде самоосвітлюватись,
06:21
because now the Sun's gone, we have no other source of light --
148
366000
2000
оскільки Сонця вже немає, і немає іншого джерела світла,
06:23
so let's make our little Earth self-illuminated.
149
368000
3000
отже давайте зробимо маленьку Землю самоосвітлюваною.
06:26
And you would realize you could put the Earth in a happy orbit
150
371000
2000
І ви побачите, що ви можете розмістити Землю на орбіті
06:28
even 30 km
151
373000
2000
навіть 30 кілометрів
06:30
outside of this crushed black hole.
152
375000
3000
за межами цієї стисненої чорної діри.
06:33
This crushed black hole
153
378000
2000
Цю стиснену чорну діру
06:35
actually would fit inside Manhattan, more or less.
154
380000
2000
власне можна більш-менш порівняти з Манхеттеном.
06:37
It might spill off into the Hudson a little bit
155
382000
2000
Вона могла б трохи розлитися на Гудзона
06:39
before it destroyed the Earth.
156
384000
2000
до того, як зруйнувати Землю.
06:41
But basically that's what we're talking about.
157
386000
2000
Але в основному, це те, про що ми говоримо.
06:43
We're talking about an object that you could crush down
158
388000
2000
Ми говоримо про об'єкт, який ви могли б зруйнувати
06:45
to half the square area of Manhattan.
159
390000
2000
до половини площі Манхеттена.
06:47
So we move this Earth very close --
160
392000
2000
Отже ми переміщуємо цю Землю дуже близько,
06:49
30 kilometers outside --
161
394000
2000
30 кілометрів ззовні,
06:51
and we notice it's perfectly fine orbiting around the black hole.
162
396000
3000
і бачимо, що вона нормально обертається на орбіті навколо чорної діри.
06:54
There's a sort of myth
163
399000
2000
Існує свого роду міф про те,
06:56
that black holes devour everything in the universe,
164
401000
2000
що чорні діри руйнують все у всесвіті,
06:58
but you actually have to get very close to fall in.
165
403000
3000
але вам насправді треба дуже сильно наблизитись, щоб впасти.
07:01
But what's very impressive is that, from our vantage point,
166
406000
3000
Але, що дійсно вражає, це те, що, з нашої точки зору,
07:04
we can always see the Earth.
167
409000
2000
ми можемо завжди бачити Землю.
07:06
It cannot hide behind the black hole.
168
411000
2000
Вона не може сховатися за чорною дірою.
07:08
The light from the Earth, some of it falls in,
169
413000
2000
Частина світла від Землі падає в чорну діру,
07:10
but some of it gets lensed around and brought back to us.
170
415000
3000
але інша частина відбивається і надходить до нас.
07:13
So you can't hide anything behind a black hole.
171
418000
2000
Отже, ви не можете нічого сховати за чорною дірою.
07:15
If this were Battlestar Galactica
172
420000
2000
Якщо б це був зірковий крейсер "Галактика"
07:17
and you're fighting the Cylons,
173
422000
2000
і ви билися з сайлонами,
07:19
don't hide behind the black hole.
174
424000
2000
не ховайтесь за чорною дірою.
07:21
They can see you.
175
426000
3000
Вони можуть бачити вас.
07:24
Now, our Sun will not collapse to a black hole --
176
429000
2000
Отже, наше Сонце не перетвориться на чорну діру;
07:26
it's not massive enough --
177
431000
2000
воно не достатньо масивне,
07:28
but there are tens of thousands of black holes in our galaxy.
178
433000
4000
але в нашій галактиці є десятки тисяч чорних дір.
07:32
And if one were to eclipse the Milky Way,
179
437000
3000
І якщо б одна затемнила Чумацький шлях,
07:35
this is what it would look like.
180
440000
2000
це виглядало б так.
07:37
We would see a shadow of that black hole
181
442000
3000
Ми б побачили тінь чорної діри
07:40
against the hundred billion stars
182
445000
2000
на тлі міліардів зірок
07:42
in the Milky Way Galaxy and its luminous dust lanes.
183
447000
3000
Чумацького шляху і його люмінесцентного пилу.
07:45
And if we were to fall towards this black hole,
184
450000
3000
І якщо б ми падали в цю чорну діру,
07:48
we would see all of that light lensed around it,
185
453000
3000
то ми б бачили все те світло, що відбивається від неї
07:51
and we could even start to cross into that shadow
186
456000
3000
і ми могли б навіть почати перетинати цю тінь
07:54
and really not notice that anything dramatic had happened.
187
459000
3000
і насправді не помітили б, що сталося дещо трагічне.
07:57
It would be bad if we tried to fire our rockets and get out of there
188
462000
3000
Це була б погана ідея запустити наші ракети, щоб вибратися звідти
08:00
because we couldn't,
189
465000
2000
оскільки це неможливо,
08:02
anymore than light can escape.
190
467000
2000
навіть світло не може.
08:04
But even though the black hole is dark from the outside,
191
469000
3000
Але хоча чорна діра темна ззовні,
08:07
it's not dark on the inside,
192
472000
2000
вона не є такою зсередини,
08:09
because all of the light from the galaxy can fall in behind us.
193
474000
3000
оскільки все світло з галактики може потрапити у неї.
08:12
And even though, due to a relativistic effect known as time dilation,
194
477000
4000
І навіть якщо, завдяки релятивістському ефекту, відомому як сповільнення часу,
08:16
our clocks would seem to slow down
195
481000
3000
вважається, що наші годинники уповільняться
08:19
relative to galactic time,
196
484000
3000
відносно галактичного часу,
08:22
it would look as though the evolution of the galaxy
197
487000
3000
це буде виглядати ніби еволюція галактики
08:25
had been sped up and shot at us,
198
490000
2000
прискорилась і застрелила нас
08:27
right before we were crushed to death by the black hole.
199
492000
3000
точно в момент смертельного зіткнення з чорною дірою.
08:30
It would be like a near-death experience
200
495000
2000
Це було наче як переживання близької смерті,
08:32
where you see the light at the end of the tunnel,
201
497000
2000
коли ти бачиш світло в кінці тунелю,
08:34
but it's a total death experience.
202
499000
2000
але це досвід загальної смерті.
08:36
(Laughter)
203
501000
2000
(Сміх)
08:38
And there's no way of telling anybody
204
503000
2000
І не прийдеться нікому говорити
08:40
about the light at the end of the tunnel.
205
505000
2000
про світло в кінці тунелю.
08:42
Now we've never seen a shadow like this of a black hole,
206
507000
3000
На даний час ми не бачили тіні від чорної діри такої як ця,
08:45
but black holes can be heard,
207
510000
2000
але чорні діри можна почути,
08:47
even if they're not seen.
208
512000
2000
навіть коли їх не видно.
08:49
Imagine now taking an astrophysically realistic situation --
209
514000
4000
Уявіть астрофізично реальну ситуацію,
08:53
imagine two black holes that have lived a long life together.
210
518000
3000
уявіть дві чорні діри, що знаходились поруч довгий час.
08:56
Maybe they started as stars
211
521000
2000
Можливо, вони колись були зірками
08:58
and collapsed to two black holes --
212
523000
2000
але перетворились на дві чорні діри,
09:00
each one 10 times the mass of the Sun.
213
525000
3000
кожна з яких вдесятеро важча від Сонця.
09:03
So now we're going to crush them down to 60 kilometers across.
214
528000
3000
Отже тепер ми хочемо стиснути їх до 60 кілометрів у діаметрі.
09:06
They can be spinning
215
531000
2000
Вони можуть обертатися
09:08
hundreds of times a second.
216
533000
2000
сотні разів в секунду.
09:10
At the end of their lives,
217
535000
2000
Наприкінці їх життя вони можуть обертатися
09:12
they're going around each other very near the speed of light.
218
537000
3000
одна навколо одної з швидкістю близькою до швидкості світла.
09:15
So they're crossing thousands of kilometers
219
540000
2000
Отже вони проходять тисячі кілометрів
09:17
in a fraction of a second,
220
542000
2000
за частку секунди.
09:19
and as they do so, they not only curve space,
221
544000
2000
І поки вони продовжують це робити, вони не тільки викривляють простір,
09:21
but they leave behind in their wake
222
546000
2000
а і залишають на своєму шляху
09:23
a ringing of space,
223
548000
2000
дзвін простору,
09:25
an actual wave on space-time.
224
550000
2000
фактичні хвилі в континуумі.
09:27
Space squeezes and stretches
225
552000
2000
Простір стискається і розтягується
09:29
as it emanates out from these black holes
226
554000
2000
як тільки він виходить з цих чорних дір
09:31
banging on the universe.
227
556000
2000
створюючи шум у просторі.
09:33
And they travel out into the cosmos
228
558000
2000
І вони переміщуються в космосі
09:35
at the speed of light.
229
560000
2000
зі швидкістю світла.
09:37
This computer simulation
230
562000
2000
Це комп'ютерна модель створена
09:39
is due to a relativity group at NASA Goddard.
231
564000
3000
за допомогою релятивістської групи Goddard в NASA.
09:42
It took almost 30 years for anyone in the world to crack this problem.
232
567000
3000
Вирішення цієї проблеми зайняло 30 років для будь-кого в світі.
09:45
This was one of the groups.
233
570000
2000
Це була одна з груп.
09:47
It shows two black holes in orbit around each other,
234
572000
2000
Вона показує дві чорні діри на орбіті одна одної,
09:49
again, with these helpfully painted curves.
235
574000
2000
знову, за допомогою цих допоміжних кривих.
09:51
And if you can see -- it's kind of faint --
236
576000
3000
І як ви можете бачити, це досить прозоро,
09:54
but if you can see the red waves emanating out,
237
579000
3000
але якщо ви можете бачити червоні хвилі, що випромінюються,
09:57
those are the gravitational waves.
238
582000
2000
це гравітаційні хвилі.
09:59
They're literally the sounds of space ringing,
239
584000
3000
Вони буквально і є звуками космічного звучання,
10:02
and they will travel out from these black holes at the speed of light
240
587000
2000
і вони будуть переміщуватись від цих чорних дір зі швидкістю світла
10:04
as they ring down and coalesce
241
589000
3000
в той час як вони звучать і з'єднуються
10:07
to one spinning, quiet black hole
242
592000
2000
в одну тиху чорну діру, що обертається,
10:09
at the end of the day.
243
594000
2000
кінець кінцем.
10:11
If you were standing near enough,
244
596000
2000
Якщо ви будете стояти достатньо близько,
10:13
your ear would resonate
245
598000
2000
ваше вухо буде резонувати
10:15
with the squeezing and stretching of space.
246
600000
2000
зі стисненням і розтягуванням простору.
10:17
You would literally hear the sound.
247
602000
2000
Ви буквально почуєте звук.
10:19
Now of course, your head would be squeezed and stretched unhelpfully,
248
604000
4000
Звісно, ваша голова буде безпорадно стискатися і розтягуватись,
10:23
so you might have trouble understanding what's going on.
249
608000
3000
внаслідок чого вам може бути важко зрозуміти, що відбувається.
10:26
But I'd like to play for you
250
611000
2000
Але я хотіла б, що би почули
10:28
the sound that we predict.
251
613000
2000
звук, який ми пророкуємо.
10:30
This is from my group --
252
615000
2000
Це від нашої групи –
10:32
a slightly less glamorous computer modeling.
253
617000
3000
трохи менш гламурна комп'ютерна модель.
10:35
Imagine a lighter black hole
254
620000
2000
Уявіть меншу чорну діру,
10:37
falling into a very heavy black hole.
255
622000
2000
яка падає в дуже важку чорну діру.
10:39
The sound you're hearing
256
624000
2000
Звук, який ви чуєте,
10:41
is the light black hole banging on space
257
626000
3000
це менша чорна діра, яка стукає в просторі,
10:44
each time it gets close.
258
629000
2000
наближаючись.
10:46
If it gets far away, it's a little too quiet.
259
631000
3000
Коли вона віддаляється, то стає трохи тихіше.
10:49
But it comes in like a mallet,
260
634000
2000
Але звук стає подібним на молот
10:51
and it literally cracks space,
261
636000
2000
і буквально розриває простір,
10:53
wobbling it like a drum.
262
638000
2000
розгойдуючи його наче барабан.
10:55
And we can predict what the sound will be.
263
640000
3000
І ми можемо передбачити, яким буде цей звук.
10:58
We know that, as it falls in,
264
643000
2000
Нам відомо, що коли вона падає,
11:00
it gets faster and it gets louder.
265
645000
2000
то стає швидшою і звук стає голосніше.
11:02
And eventually,
266
647000
2000
І врешті-решт,
11:04
we're going to hear the little guy just fall into the bigger guy.
267
649000
3000
ми почуємо як менша діра падає у більшу.
11:07
(Thumping)
268
652000
17000
(Гуркіт)
11:24
Then it's gone.
269
669000
2000
І вона зникає.
11:26
Now I've never heard it that loud -- it's actually more dramatic.
270
671000
2000
Я ніколи не слухала це голосно, це справді звучить більш драматично.
11:28
At home it sounds kind of anticlimactic.
271
673000
2000
Вдома це звучить трохи розчаровуюче.
11:30
It's sort of like ding, ding, ding.
272
675000
2000
Це десь як дзень, дзень, дзень.
11:32
This is another sound from my group.
273
677000
4000
Ось ще один звук від моєї групи.
11:36
No, I'm not showing you any images,
274
681000
2000
Ні, я не показую вам жодних картинок,
11:38
because black holes don't leave behind
275
683000
2000
тому що чорні діри ніколи не залишають
11:40
helpful trails of ink,
276
685000
2000
чорних слідів
11:42
and space is not painted,
277
687000
2000
і простір не розмальований
11:44
showing you the curves.
278
689000
2000
кривими.
11:46
But if you were to float by in space on a space holiday
279
691000
2000
Але якщо б ви полетіли на космічні свята
11:48
and you heard this,
280
693000
2000
і почули це,
11:50
you want to get moving.
281
695000
2000
вам слід було б тікати.
11:52
(Laughter)
282
697000
2000
(Сміх)
11:54
Want to get away from the sound.
283
699000
2000
Ви б хотіли б позбутися цього звуку.
11:56
Both black holes are moving.
284
701000
2000
Але обидві чорні діри рухаються.
11:58
Both black holes are getting closer together.
285
703000
3000
Обидві діри наближаються одна до одної.
12:01
In this case, they're both wobbling quite a lot.
286
706000
3000
У цьому випадку вони обидві створюють дуже багато вібрацій.
12:04
And then they're going to merge.
287
709000
2000
І потім вони збираються злитися.
12:06
(Thumping)
288
711000
8000
(Гуркіт)
12:14
Now it's gone.
289
719000
2000
Ні, він зник.
12:16
Now that chirp is very characteristic of black holes merging --
290
721000
3000
Отже, цей тріск дуже характерний для злиття чорних дір,
12:19
that it chirps up at the end.
291
724000
3000
такий як звучав наприкінці.
12:22
Now that's our prediction
292
727000
2000
Отже, це наш прогноз
12:24
for what we'll see.
293
729000
2000
того, що ми бачимо.
12:26
Luckily we're at this safe distance in Long Beach, California.
294
731000
2000
На щастя, ми були на безпечній відстані в Лонг Біч, Каліфорнія.
12:28
And surely, somewhere in the universe
295
733000
2000
І безсумнівно, десь у всесвіті
12:30
two black holes have merged.
296
735000
2000
дві чорні діри злилися.
12:32
And surely, the space around us
297
737000
2000
І безсумнівно, простір навколо нас
12:34
is ringing
298
739000
2000
дзвенить
12:36
after traveling maybe a million light years, or a million years,
299
741000
3000
можливо, після подорожі в мільйон чи мільйони світлових років
12:39
at the speed of light to get to us.
300
744000
3000
зі швидкістю світла, щоб дістатись до нас.
12:42
But the sound is too quiet for any of us to ever hear.
301
747000
3000
Але звук надто тихий, щоб його почути.
12:45
There are very industrious experiments being built on Earth --
302
750000
3000
На Землі проводяться дуже успішні експерименти,
12:48
one called LIGO --
303
753000
2000
так звані LIGO,
12:50
which will detect deviations
304
755000
2000
що виявлять відхилення
12:52
in the squeezing and stretching of space
305
757000
3000
у стисненні та розтягненні простору
12:55
at less than the fraction of a nucleus of an atom
306
760000
3000
на менш ніж частку ядра атома
12:58
over four kilometers.
307
763000
2000
більше ніж чотири кілометри.
13:00
It's a remarkably ambitious experiment,
308
765000
2000
Це дуже амбітний експеримент
13:02
and it's going to be at advanced sensitivity
309
767000
2000
і планується, що він матиме покращену чутливість
13:04
within the next few years -- to pick this up.
310
769000
3000
протягом наступних кількох років, щоб вловити це.
13:07
There's also a mission proposed for space,
311
772000
2000
Є ще одне завдання запропоноване для вивчення простору,
13:09
which hopefully will launch in the next ten years,
312
774000
2000
яке маємо надію запустити протягом наступних десяти років,
13:11
called LISA.
313
776000
2000
так звана LISA.
13:13
And LISA will be able to see super-massive black holes --
314
778000
3000
І LISA зможе помітити надважкі чорні діри,
13:16
black holes millions or billions of times
315
781000
3000
чорні діри, що в мільйони чи мільярди разів
13:19
the mass of the Sun.
316
784000
2000
важчі від Сонця.
13:21
In this Hubble image, we see two galaxies.
317
786000
3000
На цьому зображенні з телескопа Хаббл ми бачимо дві галактики.
13:24
They look like they're frozen in some embrace.
318
789000
3000
Вони виглядають, як ніби застигли в обіймах.
13:27
And each one probably harbors
319
792000
2000
І кожна з них ймовірно містить
13:29
a super-massive black hole at its core.
320
794000
3000
надважку чорну діру в якості ядра.
13:32
But they're not frozen;
321
797000
2000
Але вони не застигли,
13:34
they're actually merging.
322
799000
2000
вони насправді зливаються.
13:36
These two black holes are colliding,
323
801000
2000
Ці дві чорні діри зіштовхуються
13:38
and they will merge over a billion-year time scale.
324
803000
3000
і вони зіллються через мільярд років по часовій шкалі.
13:41
It's beyond our human perception
325
806000
2000
Це за межами нашого сприйняття
13:43
to pick up a song of that duration.
326
808000
3000
вловити пісню такої тривалості.
13:46
But LISA could see the final stages
327
811000
2000
Але LISA може побачити фінальні стадії
13:48
of two super-massive black holes
328
813000
2000
двох надважких чорних дір,
13:50
earlier in the universe's history,
329
815000
2000
що вже було в історії всесвіту,
13:52
the last 15 minutes before they fall together.
330
817000
3000
останні 15 хвилин до того, як вони зіткнулись.
13:55
And it's not just black holes,
331
820000
2000
І це не просто чорні діри,
13:57
but it's also any big disturbance in the universe --
332
822000
3000
це також будь-яке велике порушення порядку у всесвіті,
14:00
and the biggest of them all is the Big Bang.
333
825000
2000
і найбільше з них – це Великий Вибух.
14:02
When that expression was coined, it was derisive --
334
827000
3000
Коли цей вираз придумали, це була насмішка
14:05
like, "Oh, who would believe in a Big Bang?"
335
830000
2000
як: "О, хто повірить у Великий Вибух?"
14:07
But now it actually might be more technically accurate
336
832000
2000
Але зараз це насправді можливо технічно більш точно,
14:09
because it might bang.
337
834000
2000
тому що це ймовірно вибух;
14:11
It might make a sound.
338
836000
2000
це ймовірно видало звук.
14:13
This animation from my friends at Proton Studios
339
838000
3000
Ця анімація, створена моїм другом в Proton Studios,
14:16
shows looking at the Big Bang from the outside.
340
841000
2000
показує вигляд Великого Вибуху ззовні.
14:18
We don't ever want to do that actually. We want to be inside the universe
341
843000
3000
Ми насправді не хотіли б робити цього; ми хочемо бути всередині всесвіту,
14:21
because there's no such thing as standing outside the universe.
342
846000
3000
тому що немає такого поняття, як знаходитись поза всесвітом.
14:24
So imagine you're inside the Big Bang.
343
849000
2000
Отже уявіть собі, що ви всередині Великого Вибуху.
14:26
It's everywhere, it's all around you,
344
851000
2000
Це всюди, це навкруги вас,
14:28
and the space is wobbling chaotically.
345
853000
2000
і простір хаотично вібрує.
14:30
Fourteen billion years pass
346
855000
2000
Проходить 14 мільярдів років
14:32
and this song is still ringing all around us.
347
857000
3000
і ця пісня продовжує звучати навколо нас.
14:35
Galaxies form,
348
860000
2000
Формуються галактики
14:37
and generations of stars form in those galaxies,
349
862000
2000
і формуються покоління зірок в цих галактиках.
14:39
and around one star,
350
864000
2000
І навколо одної зірки,
14:41
at least one star,
351
866000
2000
хоча б одної зірки,
14:43
is a habitable planet.
352
868000
2000
обертається населена планета.
14:45
And here we are frantically building these experiments,
353
870000
3000
І тут ми відчайдушно проводимо ці експерименти,
14:48
doing these calculations, writing these computer codes.
354
873000
2000
робимо ці обчислення, пишемо ці комп'ютерні коди.
14:50
Imagine a billion years ago,
355
875000
3000
Уявіть, мільярд років тому
14:53
two black holes collided.
356
878000
2000
дві чорні діри зіштовхуються.
14:55
That song has been ringing through space
357
880000
2000
Та пісня дзвенить крізь простір
14:57
for all that time.
358
882000
2000
весь цей час.
14:59
We weren't even here.
359
884000
2000
Ми навіть не були тут.
15:01
It gets closer and closer --
360
886000
2000
Вона все наближалась і наближалась;
15:03
40,000 years ago, we're still doing cave paintings.
361
888000
2000
40 000 років тому, ми все ще робимо наскельні малюнки.
15:05
It's like hurry, build your instruments.
362
890000
2000
Це як: поспішайте, створюйте свої інструменти.
15:07
It's getting closer and closer, and in 20 ...
363
892000
3000
Вона стає все ближче і ближче, і в 20...
15:10
whatever year it will be
364
895000
2000
якомусь році тоді,
15:12
when our detectors are finally at advanced sensitivity --
365
897000
2000
коли нарешті чутливість наших сенсорів покращиться,
15:14
we'll build them, we'll turn on the machines
366
899000
2000
коли ми їх побудуємо, ми включимо апарати
15:16
and, bang, we'll catch it -- the first song from space.
367
901000
3000
і, бах, ми впіймаємо її – першу пісню з космосу.
15:19
If it was the Big Bang we were going to pick up,
368
904000
2000
Якщо це був Великий Вибух, ми вловимо його,
15:21
it would sound like this.
369
906000
2000
це звучатиме так.
15:23
(Static) It's a terrible sound.
370
908000
3000
(Шум) Це жахливий звук.
15:26
It's literally the definition of noise.
371
911000
2000
Це буквально визначення шуму.
15:28
It's white noise; it's such a chaotic ringing.
372
913000
2000
Це білий шум, це такий хаотичний дзвін.
15:30
But it's around us everywhere, presumably,
373
915000
3000
Але він,мабуть, повсюди навкруг нас,
15:33
if it hasn't been wiped out
374
918000
2000
якщо він не був знищений
15:35
by some other process in the universe.
375
920000
2000
якимись іншими процесами у всесвіті.
15:37
And if we pick it up, it will be music to our ears
376
922000
3000
І якщо ми вловимо його – це буде музика для наших вух,
15:40
because it will be the quiet echo
377
925000
2000
тому що це буде тихе ехо
15:42
of that moment of our creation,
378
927000
2000
моменту нашого створення,
15:44
of our observable universe.
379
929000
2000
створення нашого осяжного всесвіту.
15:46
So within the next few years,
380
931000
2000
Отже протягом наступних декількох років
15:48
we'll be able to turn up the soundtrack a little bit,
381
933000
3000
ми зможемо трохи підсилити звукову доріжку,
15:51
render the universe in audio.
382
936000
3000
записати всесвіт на аудіо.
15:54
But if we detect those earliest moments,
383
939000
3000
Але якщо ми визначимо ці ранні моменти
15:57
it'll bring us that much closer
384
942000
2000
це наблизить нас
15:59
to an understanding of the Big Bang,
385
944000
2000
до розуміння Великого Вибуху,
16:01
which brings us that much closer
386
946000
3000
що наблизить нас
16:04
to asking some of the hardest, most elusive, questions.
387
949000
3000
до постановки найбільш складних, невиразних питань.
16:07
If we run the movie of our universe backwards,
388
952000
3000
І якщо ми відтворимо фільм нашого всесвіту назад,
16:10
we know that there was a Big Bang in our past,
389
955000
3000
ми знатимемо, що був Великий Вибух в нашому минулому,
16:13
and we might even hear the cacophonous sound of it,
390
958000
4000
і, можливо, ми навіть почуємо його немилозвучність,
16:17
but was our Big Bang the only Big Bang?
391
962000
2000
але чи наш Великий Вибух єдиний Великий Вибух?
16:19
I mean we have to ask, has it happened before?
392
964000
3000
Я маю на увазі нам необхідно запитати:
16:22
Will it happen again?
393
967000
2000
чи відбувалося таке раніше? чи відбудеться знову?
16:24
I mean, in the spirit of rising to TED's challenge
394
969000
3000
Я маю на увазі, в дусі TED, який кидає виклик,
16:27
to reignite wonder,
395
972000
2000
щоб знову розпалити інтерес,
16:29
we can ask questions, at least for this last minute,
396
974000
3000
ми можемо ставити питання, хоча б ті за останню хвилину,
16:32
that honestly might evade us forever.
397
977000
2000
які можуть оминути нас назавжди.
16:34
But we have to ask:
398
979000
2000
Але ми повинні запитати:
16:36
Is it possible that our universe
399
981000
2000
чи можливо, що наш всесвіт –
16:38
is just a plume off of some greater history?
400
983000
3000
це лише шлейф від чогось більшого?
16:41
Or, is it possible that we're just a branch off of a multiverse --
401
986000
4000
Або, чи можливо що ми всього на всього гілка мультисвіту –
16:45
each branch with its own Big Bang in its past --
402
990000
4000
кожна гілка із своїм Великим Вибухом,
16:49
maybe some of them with black holes playing drums,
403
994000
2000
можливо деякі з них з чорними дірками, що грають як барабани,
16:51
maybe some without --
404
996000
2000
можливо деякі без них,
16:53
maybe some with sentient life, and maybe some without --
405
998000
3000
можливо деякі з розумним життям і деякі, мабуть, без,
16:56
not in our past, not in our future,
406
1001000
2000
ні в нашому минулому, ні в нашому майбутньому,
16:58
but somehow fundamentally connected to us?
407
1003000
3000
але якось фундаментально зв'язані з нами?
17:01
So we have to wonder, if there is a multiverse,
408
1006000
2000
Отже, нам слід цікавитись, чи є мультисвіти,
17:03
in some other patch of that multiverse,
409
1008000
2000
в якісь іншій ділянці того мультисвіту,
17:05
are there creatures?
410
1010000
2000
чи є там істоти?
17:07
Here's my multiverse creatures.
411
1012000
2000
Це мої істоти з мультисвіту.
17:09
Are there other creatures in the multiverse,
412
1014000
2000
Чи є інші істоти в мультисвіті,
17:11
wondering about us
413
1016000
2000
які цікавляться нами
17:13
and wondering about their own origins?
414
1018000
3000
і цікавляться їх власним походженням?
17:16
And if they are,
415
1021000
2000
І якщо так,
17:18
I can imagine them as we are,
416
1023000
3000
я можу уявити їх такими як ми:
17:21
calculating, writing computer code,
417
1026000
2000
воно роблять підрахунки, пишуть комп'ютерний код,
17:23
building instruments,
418
1028000
2000
створюють інструменти,
17:25
trying to detect that faintest sound
419
1030000
3000
намагаються засікти той чудовий звук
17:28
of their origins
420
1033000
2000
їх предків
17:30
and wondering who else is out there.
421
1035000
2000
і цікавляться хто ще там є.
17:32
Thank you. Thank you.
422
1037000
3000
Дякую. Дякую.
17:35
(Applause)
423
1040000
2000
(Оплески)
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