TED2011
Janna Levin: The sound the universe makes
Жанна Левин: Звук, который издает Вселенная
Filmed:
Readability: 3.7
1,279,696 views
Космос кажется нам беззвучным местом, но физик Жанна Левин утверждает, что у Вселенной есть свой саундтрек — акустическая композиция, передающая самые яркие события в космическом пространстве (черная дыра, например, резонирует в пространстве-времени как барабан). Простой, но революционный «звуковой портрет» космоса.
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, чтобы вы задумались на секунду
00:18
the very simple fact
1
3000
2000
о том,
00:20
that, by far,
2
5000
2000
что почти все
00:22
most of what we know about the universe
3
7000
2000
наши знания о Вселенной
00:24
comes to us from light.
4
9000
2000
получены благодаря свету.
00:26
We can stand on the Earth and look up at the night sky
5
11000
3000
Мы стоим на Земле и невооруженным глазом
00:29
and see stars with our bare eyes.
6
14000
3000
видим в ночном небе звезды.
00:32
The Sun burns our peripheral vision.
7
17000
2000
Яркое Солнце может обжечь сетчатку глаза,
00:34
We see light reflected off the Moon.
8
19000
3000
но этот же свет мы видим в отражении Луны.
00:37
And in the time since Galileo pointed that rudimentary telescope
9
22000
4000
Со времен Галилея, наблюдавшего небесные тела
00:41
at the celestial bodies,
10
26000
3000
в свой примитивный телескоп,
00:44
the known universe has come to us through light,
11
29000
3000
мы созерцаем вселенную благодаря свету, проходящему
00:47
across vast eras in cosmic history.
12
32000
3000
через безбрежные века космической истории.
00:50
And with all of our modern telescopes,
13
35000
3000
С помощью современных телескопов
00:53
we've been able to collect
14
38000
2000
мы смогли собрать
00:55
this stunning silent movie of the universe --
15
40000
3000
потрясающий немой фильм о Вселенной,
00:58
these series of snapshots
16
43000
3000
охватывающий всю нашу историю
01:01
that go all the way back to the Big Bang.
17
46000
3000
вплоть до Большого взрыва.
01:04
And yet, the universe is not a silent movie
18
49000
3000
Однако кино это вовсе не лишено звука,
01:07
because the universe isn't silent.
19
52000
2000
потому как Вселенная не беззвучна.
01:09
I'd like to convince you
20
54000
2000
Я хочу доказать вам,
01:11
that the universe has a soundtrack
21
56000
2000
что у Вселенной есть своя звуковая дорожка,
01:13
and that soundtrack is played on space itself,
22
58000
4000
и она «воспроизводится» самим космосом,
01:17
because space can wobble like a drum.
23
62000
3000
ведь космическое пространство вибрирует как барабан.
01:20
It can ring out a kind of recording
24
65000
3000
В нем разносятся своеобразные звуки,
01:23
throughout the universe
25
68000
2000
сопровождающие самые яркие события
01:25
of some of the most dramatic events as they unfold.
26
70000
3000
по мере того, как они происходят.
01:28
Now we'd like to be able to add
27
73000
3000
Сегодня мы хотели бы дополнить
01:31
to a kind of glorious visual composition
28
76000
3000
роскошный визуальный образ вселенной,
01:34
that we have of the universe --
29
79000
2000
имеющийся у нас,
01:36
a sonic composition.
30
81000
2000
еще и саундтреком.
01:38
And while we've never heard the sounds from space,
31
83000
4000
До сих пор мы никогда не слышали звуков из космоса,
01:42
we really should, in the next few years,
32
87000
3000
но в ближайшее время нам стоит
01:45
start to turn up the volume on what's going on out there.
33
90000
2000
внимательно прислушаться к тому, что там происходит.
01:47
So in this ambition
34
92000
2000
Итак, с целью
01:49
to capture songs from the universe,
35
94000
3000
записать «песню» Вселенной,
01:52
we turn our focus
36
97000
2000
мы сосредоточились
01:54
to black holes and the promise they have,
37
99000
2000
на черных дырах как самых многообещающих объектах,
01:56
because black holes can bang on space-time
38
101000
3000
ведь они «бьют» в пространство-время
01:59
like mallets on a drum
39
104000
2000
как в колокол,
02:01
and have a very characteristic song,
40
106000
2000
и дают характерный звук.
02:03
which I'd like to play for you -- some of our predictions
41
108000
3000
Сейчас вы услышите как, по нашему мнению,
02:06
for what that song will be like.
42
111000
2000
будет звучать эта песня.
02:08
Now black holes are dark against a dark sky.
43
113000
3000
Черные дыры теряются на фоне темного неба.
02:11
We can't see them directly.
44
116000
2000
Мы не можем видеть их непосредственно.
02:13
They're not brought to us with light, at least not directly.
45
118000
3000
Они не излучают свет, по крайней мере, напрямую.
02:16
We can see them indirectly,
46
121000
2000
Но мы можем наблюдать их косвенно,
02:18
because black holes wreak havoc on their environment.
47
123000
3000
потому что черные дыры создают вокруг себя хаос.
02:21
They destroy stars around them.
48
126000
2000
Они уничтожают окружающие их звезды,
02:23
They churn up debris in their surroundings.
49
128000
3000
вокруг них вращаются обломки породы.
02:26
But they won't come to us directly through light.
50
131000
2000
Но мы не видим их благодаря излучаемому свету.
02:28
We might one day see a shadow
51
133000
2000
Может быть, однажды мы увидим тень,
02:30
a black hole can cast on a very bright background,
52
135000
3000
которую черная дыра отбрасывает, оказываясь на ярком фоне,
02:33
but we haven't yet.
53
138000
2000
но пока такого мы не наблюдали.
02:35
And yet black holes may be heard
54
140000
2000
Тем не менее, черную дыру, пусть и невидимую,
02:37
even if they're not seen,
55
142000
2000
можно услышать,
02:39
and that's because they bang on space-time like a drum.
56
144000
4000
поскольку она «бьет» в пространство-время как в барабан.
02:43
Now we owe the idea that space can ring like a drum
57
148000
3000
Предположение о том, что космос подобен мембране барабана
02:46
to Albert Einstein -- to whom we owe so much.
58
151000
3000
принадлежит Альберту Эйнштейну, которому мы столь многим обязаны.
02:49
Einstein realized that if space were empty,
59
154000
2000
Эйнштейн заключил, что если бы пространство было пустым,
02:51
if the universe were empty,
60
156000
2000
если бы вселенная была пуста,
02:53
it would be like this picture,
61
158000
3000
она выглядела бы как на этом рисунке,
02:56
except for maybe without the helpful grid drawn on it.
62
161000
3000
за исключением, конечно, такой наглядной сетки.
02:59
But if we were freely falling through the space,
63
164000
3000
Если бы мы свободно падали через космос,
03:02
even without this helpful grid,
64
167000
2000
даже без удобной координатной сетки,
03:04
we might be able to paint it ourselves,
65
169000
2000
мысленно мы сами могли бы ее изобразить,
03:06
because we would notice that we traveled along straight lines,
66
171000
3000
так как заметили бы, что движемся по прямой,
03:09
undeflected straight paths
67
174000
2000
строго по прямой
03:11
through the universe.
68
176000
2000
через вселенную.
03:13
Einstein also realized --
69
178000
2000
Эйнштейн так же понял —
03:15
and this is the real meat of the matter --
70
180000
2000
и в этом самая суть —
03:17
that if you put energy or mass in the universe,
71
182000
3000
что если поместить во вселенную энергию или массу,
03:20
it would curve space,
72
185000
2000
это приведет к искривлению пространства,
03:22
and a freely falling object
73
187000
2000
и свободно падающий объект
03:24
would pass by, let's say, the Sun
74
189000
2000
будет огибать, к примеру, Солнце,
03:26
and it would be deflected
75
191000
2000
отклоняясь вдоль
03:28
along the natural curves in the space.
76
193000
2000
естественных кривых в космосе.
03:30
It was Einstein's great general theory of relativity.
77
195000
4000
Это была великая общая теория относительности Эйнштейна.
03:34
Now even light will be bent by those paths.
78
199000
3000
Даже свет искривляется по такой траектории.
03:37
And you can be bent so much
79
202000
2000
Отклонение может быть настолько сильным,
03:39
that you're caught in orbit around the Sun,
80
204000
2000
что объект просто попадет на орбиту, и будет вращаться вокруг Солнца
03:41
as the Earth is, or the Moon around the Earth.
81
206000
2000
как Земля, или как Луна — вокруг Земли.
03:43
These are the natural curves in space.
82
208000
3000
Это естественные искривления в пространстве.
03:46
What Einstein did not realize
83
211000
2000
А вот этого Эйнштейн не понял —
03:48
was that, if you took our Sun
84
213000
2000
если взять наше Солнце
03:50
and you crushed it down to six kilometers --
85
215000
3000
и сжать его до 6 километров в диаметре,
03:53
so you took a million times the mass of the Earth
86
218000
3000
то есть массу в 1 млн раз тяжелее Земли
03:56
and you crushed it to six kilometers across,
87
221000
3000
уместить в объекте диаметром в 6 км,
03:59
you would make a black hole,
88
224000
2000
то получится черная дыра,
04:01
an object so dense
89
226000
2000
настолько плотная, что прошедший
04:03
that if light veered too close, it would never escape --
90
228000
3000
слишком близко от нее свет никогда уже не вырвется.
04:06
a dark shadow against the universe.
91
231000
3000
Мрачная тень во вселенной.
04:09
It wasn't Einstein who realized this,
92
234000
2000
Эта идея принадлежит не Эйнштейну,
04:11
it was Karl Schwarzschild
93
236000
2000
а Карлу Шварцшильду,
04:13
who was a German Jew in World War I --
94
238000
2000
немецкому еврею, который во время I мировой войны,
04:15
joined the German army already an accomplished scientist,
95
240000
3000
уже будучи видным ученым, вступил в немецкую армию,
04:18
working on the Russian front.
96
243000
3000
и служил на Восточном фронте.
04:21
I like to imagine Schwarzschild in the war in the trenches
97
246000
3000
Я представляю себе Шварцшильда в траншее,
04:24
calculating ballistic trajectories for cannon fire,
98
249000
4000
рассчитывающего траектории пушечного огня,
04:28
and then, in between,
99
253000
2000
а затем, в свободную минутку,
04:30
calculating Einstein's equations --
100
255000
2000
проверяющего уравнения Эйнштейна —
04:32
as you do in the trenches.
101
257000
2000
чем еще скоротать досуг в окопе?
04:34
And he was reading Einstein's recently published
102
259000
2000
Он прочитал недавно опубликованную
04:36
general theory of relativity,
103
261000
2000
общую теорию относительности Эйнштейна,
04:38
and he was thrilled by this theory.
104
263000
2000
которая потрясла его.
04:40
And he quickly surmised
105
265000
2000
Карл быстро вывел
04:42
an exact mathematical solution
106
267000
2000
точное математическое решение
04:44
that described something very extraordinary:
107
269000
2000
и описал удивительное явление:
04:46
curves so strong
108
271000
2000
искривления настолько сильные,
04:48
that space would rain down into them,
109
273000
3000
что пространство буквально стекало бы в них,
04:51
space itself would curve like a waterfall
110
276000
2000
превращаясь в некое подобие водопада,
04:53
flowing down the throat of a hole.
111
278000
2000
скрывающегося в жерле черной дыры.
04:55
And even light could not escape this current.
112
280000
3000
И даже свет не может избежать этого «утекания».
04:58
Light would be dragged down the hole
113
283000
2000
Дыра бы поглотила свет,
05:00
as everything else would be,
114
285000
2000
как и все остальное,
05:02
and all that would be left would be a shadow.
115
287000
2000
оставив только лишь тень.
05:04
Now he wrote to Einstein,
116
289000
2000
Итак, он написал Эйнштейну:
05:06
and he said, "As you will see,
117
291000
2000
«Как видите,
05:08
the war has been kind to me enough.
118
293000
3000
я не так уж и пострадал от войны,
05:11
Despite the heavy gunfire,
119
296000
3000
ведь даже в пылу сражений
05:14
I've been able to get away from it all
120
299000
2000
мне удается отключиться от всего вокруг,
05:16
and walk through the land of your ideas."
121
301000
3000
и мысленно углубиться в ваши идеи».
05:19
And Einstein was very impressed with his exact solution,
122
304000
3000
Эйнштейн был очень впечатлен его точным решением,
05:22
and I should hope also the dedication of the scientist.
123
307000
3000
а также, я надеюсь, и степенью преданности науке.
05:25
This is the hardworking scientist under harsh conditions.
124
310000
3000
Он, действительно, оставался трудоголиком даже в самых суровых условиях.
05:28
And he took Schwarzschild's idea
125
313000
2000
Эйнштейн представил идею Шварцшильда
05:30
to the Prussian Academy of Sciences the next week.
126
315000
3000
Прусской Академии Наук уже через неделю.
05:33
But Einstein always thought black holes were a mathematical oddity.
127
318000
3000
Однако он всегда считал черные дыры просто математическим курьезом.
05:36
He did not believe they existed in nature.
128
321000
3000
Эйнштейн не верил, что они существуют в реальности.
05:39
He thought nature would protect us from their formation.
129
324000
3000
Он считал, что природа должна сама защитить нас от их появления.
05:42
It was decades
130
327000
2000
Прошли десятилетия,
05:44
before the term "black hole" was coined
131
329000
2000
прежде чем был изобретен термин «черная дыра»,
05:46
and people realized
132
331000
2000
и люди осознали,
05:48
that black holes are real astrophysical objects --
133
333000
2000
что они являются реальными астрофизическими объектами —
05:50
in fact they're the death state
134
335000
2000
фактически, это очень массивные звезды
05:52
of very massive stars
135
337000
2000
в посмертном состоянии,
05:54
that collapse catastrophically
136
339000
2000
катастрофическим образом
05:56
at the end of their lifetime.
137
341000
2000
разрушившиеся в конце своего жизненного цикла.
05:58
Now our Sun will not collapse to a black hole.
138
343000
2000
Наше Солнце не превратится в черную дыру.
06:00
It's actually not massive enough.
139
345000
2000
Его массы недостаточно для этого.
06:02
But if we did a little thought experiment --
140
347000
2000
Но мы проведем небольшой мысленный эксперимент, —
06:04
as Einstein was very fond of doing --
141
349000
2000
Энштейн их очень любил —
06:06
we could imagine
142
351000
2000
и представим себе, как Солнце
06:08
putting the Sun crushed down to six kilometers,
143
353000
3000
сжимается до 6 километров в диаметре,
06:11
and putting a tiny little Earth around it in orbit,
144
356000
3000
а вокруг него вращается крошечная Земля,
06:14
maybe 30 kilometers
145
359000
2000
примерно в 30 км
06:16
outside of the black-hole sun.
146
361000
3000
от черной дыры солнца.
06:19
And it would be self-illuminated,
147
364000
2000
Эта Земля — светится,
06:21
because now the Sun's gone, we have no other source of light --
148
366000
2000
Солнца ведь больше нет, как и другого источника света,
06:23
so let's make our little Earth self-illuminated.
149
368000
3000
поэтому сделаем нашу маленькую Землю самосветящейся.
06:26
And you would realize you could put the Earth in a happy orbit
150
371000
2000
Оказывается, мы можем поместить Землю на очень близкую орбиту,
06:28
even 30 km
151
373000
2000
всего в 30 км
06:30
outside of this crushed black hole.
152
375000
3000
от этой черной дыры.
06:33
This crushed black hole
153
378000
2000
По размеру она
06:35
actually would fit inside Manhattan, more or less.
154
380000
2000
не сильно превышает Манхэттен.
06:37
It might spill off into the Hudson a little bit
155
382000
2000
Возможно, она зацепила бы немного и Гудзон,
06:39
before it destroyed the Earth.
156
384000
2000
прежде чем разрушить Землю.
06:41
But basically that's what we're talking about.
157
386000
2000
Но масштаб примерно таков.
06:43
We're talking about an object that you could crush down
158
388000
2000
Мы говорим об объекте, который занял бы
06:45
to half the square area of Manhattan.
159
390000
2000
примерно 1/2 площади Манхэттена.
06:47
So we move this Earth very close --
160
392000
2000
Итак, поместив эту Землю совсем близко —
06:49
30 kilometers outside --
161
394000
2000
всего в 30 км —
06:51
and we notice it's perfectly fine orbiting around the black hole.
162
396000
3000
мы заметим, что она прекрасно вращается вокруг черной дыры.
06:54
There's a sort of myth
163
399000
2000
Это своего рода миф,
06:56
that black holes devour everything in the universe,
164
401000
2000
что черные дыры поглощают все без разбора —
06:58
but you actually have to get very close to fall in.
165
403000
3000
чтобы в нее попасть, надо подойти очень близко.
07:01
But what's very impressive is that, from our vantage point,
166
406000
3000
Но что поразительно — с нашей точки обзора
07:04
we can always see the Earth.
167
409000
2000
мы будем все время видеть Землю.
07:06
It cannot hide behind the black hole.
168
411000
2000
Она не может скрыться за черной дырой.
07:08
The light from the Earth, some of it falls in,
169
413000
2000
Часть света, который излучает Земля, поглощается дырой,
07:10
but some of it gets lensed around and brought back to us.
170
415000
3000
но часть его как бы огибает ее и возвращается обратно к нам.
07:13
So you can't hide anything behind a black hole.
171
418000
2000
Так, что за черной дырой ничего невозможно спрятать.
07:15
If this were Battlestar Galactica
172
420000
2000
Если вы вдруг попадете в сериал «Звездный Крейсер "Галактика"»,
07:17
and you're fighting the Cylons,
173
422000
2000
и будете сражаться с Сайлонами —
07:19
don't hide behind the black hole.
174
424000
2000
не прячьтесь за черной дырой.
07:21
They can see you.
175
426000
3000
Они увидят вас!
07:24
Now, our Sun will not collapse to a black hole --
176
429000
2000
Наше Солнце не превратится в черную дыру —
07:26
it's not massive enough --
177
431000
2000
для этого оно не достаточно массивное.
07:28
but there are tens of thousands of black holes in our galaxy.
178
433000
4000
Но в нашей галактике существуют десятки тысяч черных дыр.
07:32
And if one were to eclipse the Milky Way,
179
437000
3000
И если бы одна из них заслонила Млечный Путь,
07:35
this is what it would look like.
180
440000
2000
вот как это выглядело бы.
07:37
We would see a shadow of that black hole
181
442000
3000
Мы бы увидели тень черной дыры
07:40
against the hundred billion stars
182
445000
2000
на фоне сотен миллиардов звезд
07:42
in the Milky Way Galaxy and its luminous dust lanes.
183
447000
3000
и светящейся пыли.
07:45
And if we were to fall towards this black hole,
184
450000
3000
Если бы мы были на грани падения в эту черную дыру,
07:48
we would see all of that light lensed around it,
185
453000
3000
то увидели бы весь этот свет, огибающий ее,
07:51
and we could even start to cross into that shadow
186
456000
3000
и даже уже входя в эту тень,
07:54
and really not notice that anything dramatic had happened.
187
459000
3000
не замечали бы близкой катастрофы.
07:57
It would be bad if we tried to fire our rockets and get out of there
188
462000
3000
Уже бесполезно было бы запускать двигатели и пытаться выбраться,
08:00
because we couldn't,
189
465000
2000
потому что ничто, включая свет,
08:02
anymore than light can escape.
190
467000
2000
не может из нее сбежать.
08:04
But even though the black hole is dark from the outside,
191
469000
3000
Хотя черная дыра и выглядит таковой снаружи,
08:07
it's not dark on the inside,
192
472000
2000
внутри она не темная,
08:09
because all of the light from the galaxy can fall in behind us.
193
474000
3000
так как весь свет проваливается в нее вместе с нами.
08:12
And even though, due to a relativistic effect known as time dilation,
194
477000
4000
Согласно релятивистскому эффекту, известному как растяжение времени,
08:16
our clocks would seem to slow down
195
481000
3000
наши часы как будто замедлили бы свой ход
08:19
relative to galactic time,
196
484000
3000
относительно общегалактического времени,
08:22
it would look as though the evolution of the galaxy
197
487000
3000
но мы, напротив, увидели бы эволюцию галактики
08:25
had been sped up and shot at us,
198
490000
2000
в ускоренном режиме
08:27
right before we were crushed to death by the black hole.
199
492000
3000
за миг до гибели внутри черной дыры.
08:30
It would be like a near-death experience
200
495000
2000
Это было бы похоже на околосмертный опыт,
08:32
where you see the light at the end of the tunnel,
201
497000
2000
где вы видите свет в конце туннеля,
08:34
but it's a total death experience.
202
499000
2000
но только не «около», а абсолютно смертный.
08:36
(Laughter)
203
501000
2000
(Смех)
08:38
And there's no way of telling anybody
204
503000
2000
И уже никому не расскажешь
08:40
about the light at the end of the tunnel.
205
505000
2000
о свете в конце туннеля.
08:42
Now we've never seen a shadow like this of a black hole,
206
507000
3000
Ученые не смогли пока увидеть тень черной дыры,
08:45
but black holes can be heard,
207
510000
2000
зато мы можем ее услышать,
08:47
even if they're not seen.
208
512000
2000
пусть и невидимую.
08:49
Imagine now taking an astrophysically realistic situation --
209
514000
4000
Представим реальную астрофизическую ситуацию —
08:53
imagine two black holes that have lived a long life together.
210
518000
3000
две черные дыры, что прожили вместе долгую жизнь.
08:56
Maybe they started as stars
211
521000
2000
Возможно, сначала они были звездами,
08:58
and collapsed to two black holes --
212
523000
2000
а затем превратились в черные дыры.
09:00
each one 10 times the mass of the Sun.
213
525000
3000
Каждая из них тяжелее Солнца в 10 раз.
09:03
So now we're going to crush them down to 60 kilometers across.
214
528000
3000
Сожмем их до 60 км в диаметре.
09:06
They can be spinning
215
531000
2000
Они могут быстро вращаться:
09:08
hundreds of times a second.
216
533000
2000
сотни оборотов в секунду.
09:10
At the end of their lives,
217
535000
2000
В конце их жизненного цикла, они вращаются
09:12
they're going around each other very near the speed of light.
218
537000
3000
друг вокруг друга практически со скоростью света.
09:15
So they're crossing thousands of kilometers
219
540000
2000
Они покрывают тысячи км
09:17
in a fraction of a second,
220
542000
2000
в долю секунды,
09:19
and as they do so, they not only curve space,
221
544000
2000
и не только искривляют тем самым пространство,
09:21
but they leave behind in their wake
222
546000
2000
но и оставляют за собой след:
09:23
a ringing of space,
223
548000
2000
вызывают колебания,
09:25
an actual wave on space-time.
224
550000
2000
волновой след в пространстве-времени.
09:27
Space squeezes and stretches
225
552000
2000
Пространство сжимается и растягивается,
09:29
as it emanates out from these black holes
226
554000
2000
освобождаясь из этих черных дыр,
09:31
banging on the universe.
227
556000
2000
колеблющихся во вселенной.
09:33
And they travel out into the cosmos
228
558000
2000
И они путешествуют сквозь космос
09:35
at the speed of light.
229
560000
2000
со скоростью света.
09:37
This computer simulation
230
562000
2000
Эта компьютерная симуляция сделана
09:39
is due to a relativity group at NASA Goddard.
231
564000
3000
группой Годдарда в НАСА, изучающей теорию относительности.
09:42
It took almost 30 years for anyone in the world to crack this problem.
232
567000
3000
Почти 30 лет ученые мира бились над этой проблемой.
09:45
This was one of the groups.
233
570000
2000
Это была одна из групп.
09:47
It shows two black holes in orbit around each other,
234
572000
2000
Вы видите две черные дыры, вращающиеся друг вокруг друга —
09:49
again, with these helpfully painted curves.
235
574000
2000
и снова здесь наглядно изображены кривые.
09:51
And if you can see -- it's kind of faint --
236
576000
3000
Если вы видите — немножко бледно получилось —
09:54
but if you can see the red waves emanating out,
237
579000
3000
они испускают красные волны,
09:57
those are the gravitational waves.
238
582000
2000
гравитационные волны.
09:59
They're literally the sounds of space ringing,
239
584000
3000
Это и есть звуки вибрирующего пространства,
10:02
and they will travel out from these black holes at the speed of light
240
587000
2000
и они будут исходить из этих черных дыр со скоростью света,
10:04
as they ring down and coalesce
241
589000
3000
пока они затихают и сливаются
10:07
to one spinning, quiet black hole
242
592000
2000
в одну вращающуюся, тихую черную дыру —
10:09
at the end of the day.
243
594000
2000
таков исход.
10:11
If you were standing near enough,
244
596000
2000
Если бы вы стояли достаточно близко,
10:13
your ear would resonate
245
598000
2000
ваше ухо резонировало бы,
10:15
with the squeezing and stretching of space.
246
600000
2000
по мере сжатия и растяжения пространства.
10:17
You would literally hear the sound.
247
602000
2000
Вы бы на самом деле услышали звук.
10:19
Now of course, your head would be squeezed and stretched unhelpfully,
248
604000
4000
Конечно, и ваша голова сжималась бы и растягивалась,
10:23
so you might have trouble understanding what's going on.
249
608000
3000
поэтому вам было бы трудно понять, что происходит.
10:26
But I'd like to play for you
250
611000
2000
Но я хотела бы проиграть вам
10:28
the sound that we predict.
251
613000
2000
этот звук, как мы его предсказываем.
10:30
This is from my group --
252
615000
2000
Это работа моей группы,
10:32
a slightly less glamorous computer modeling.
253
617000
3000
так что графика здесь поскромнее.
10:35
Imagine a lighter black hole
254
620000
2000
Представьте легкую черную дыру,
10:37
falling into a very heavy black hole.
255
622000
2000
проваливающуюся в очень тяжелую.
10:39
The sound you're hearing
256
624000
2000
Звук, который вы слышите,
10:41
is the light black hole banging on space
257
626000
3000
издает легкая дыра, выгибая пространство,
10:44
each time it gets close.
258
629000
2000
приближаясь шаг за шагом к концу.
10:46
If it gets far away, it's a little too quiet.
259
631000
3000
Если она удаляется, звук становится тише.
10:49
But it comes in like a mallet,
260
634000
2000
Но она подобна молоточку,
10:51
and it literally cracks space,
261
636000
2000
«ударяющему» в пространство,
10:53
wobbling it like a drum.
262
638000
2000
которое вибрирует, как мембрана.
10:55
And we can predict what the sound will be.
263
640000
3000
И мы можем предсказать, каким будет этот звук.
10:58
We know that, as it falls in,
264
643000
2000
Мы знаем, что по мере поглощения дыры,
11:00
it gets faster and it gets louder.
265
645000
2000
он становится все быстрее и громче.
11:02
And eventually,
266
647000
2000
В конце
11:04
we're going to hear the little guy just fall into the bigger guy.
267
649000
3000
мы услышим, как маленькая дыра просто проваливается в большую.
11:07
(Thumping)
268
652000
17000
(Шум)
11:24
Then it's gone.
269
669000
2000
Все, конец.
11:26
Now I've never heard it that loud -- it's actually more dramatic.
270
671000
2000
Я еще не слышала запись так громко — действительно, весьма впечатляет.
11:28
At home it sounds kind of anticlimactic.
271
673000
2000
Дома получается гораздо скромнее.
11:30
It's sort of like ding, ding, ding.
272
675000
2000
Просто тихие щелчки.
11:32
This is another sound from my group.
273
677000
4000
Это другой звук, созданный моей группой.
11:36
No, I'm not showing you any images,
274
681000
2000
Здесь я не показываю вам картинку,
11:38
because black holes don't leave behind
275
683000
2000
так как черные дыры не оставляют за собой
11:40
helpful trails of ink,
276
685000
2000
наглядных следов,
11:42
and space is not painted,
277
687000
2000
в космосе нет видимых кривых.
11:44
showing you the curves.
278
689000
2000
в космосе нет видимых кривых.
11:46
But if you were to float by in space on a space holiday
279
691000
2000
Если бы вы отправились в космический круиз,
11:48
and you heard this,
280
693000
2000
и услышали бы такой звук,
11:50
you want to get moving.
281
695000
2000
я бы рекомендовала поскорее улетать.
11:52
(Laughter)
282
697000
2000
(Смех)
11:54
Want to get away from the sound.
283
699000
2000
Подальше от этого звука.
11:56
Both black holes are moving.
284
701000
2000
Обе черные дыры двигаются.
11:58
Both black holes are getting closer together.
285
703000
3000
Они приближаются друг к другу.
12:01
In this case, they're both wobbling quite a lot.
286
706000
3000
В данном случае, они обе сильно колеблются.
12:04
And then they're going to merge.
287
709000
2000
И сейчас произойдет слияние.
12:06
(Thumping)
288
711000
8000
(Шум)
12:14
Now it's gone.
289
719000
2000
Все, конец.
12:16
Now that chirp is very characteristic of black holes merging --
290
721000
3000
Это «стрекотание» очень характерно для сливающихся черных дыр,
12:19
that it chirps up at the end.
291
724000
3000
это вот ускорение в конце.
12:22
Now that's our prediction
292
727000
2000
Мы предполагаем, что это
12:24
for what we'll see.
293
729000
2000
звучало бы именно так.
12:26
Luckily we're at this safe distance in Long Beach, California.
294
731000
2000
К счастью, мы сейчас на безопасном расстоянии, в Лонг-Бич в Калифорнии.
12:28
And surely, somewhere in the universe
295
733000
2000
Несомненно, где-то во вселенной
12:30
two black holes have merged.
296
735000
2000
сливаются две черных дыры.
12:32
And surely, the space around us
297
737000
2000
И без сомнений, пространство вокруг нас
12:34
is ringing
298
739000
2000
вибрирует, и эти колебания,
12:36
after traveling maybe a million light years, or a million years,
299
741000
3000
возможно, прошли миллионы световых лет, то есть миллион лет
12:39
at the speed of light to get to us.
300
744000
3000
двигались к нам со скоростью света.
12:42
But the sound is too quiet for any of us to ever hear.
301
747000
3000
Но звук слишком тихий, мы не можем его услышать.
12:45
There are very industrious experiments being built on Earth --
302
750000
3000
Есть сегодня очень сложный проект:
12:48
one called LIGO --
303
753000
2000
ЛИГО (Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) —
12:50
which will detect deviations
304
755000
2000
она отслеживает отклонения
12:52
in the squeezing and stretching of space
305
757000
3000
в колебаниях пространства,
12:55
at less than the fraction of a nucleus of an atom
306
760000
3000
мельчайшие — на величину ядра атома
12:58
over four kilometers.
307
763000
2000
на 4 километра.
13:00
It's a remarkably ambitious experiment,
308
765000
2000
Это крайне амбициозный эксперимент,
13:02
and it's going to be at advanced sensitivity
309
767000
2000
и в ближайшие несколько лет
13:04
within the next few years -- to pick this up.
310
769000
3000
он будет посвящен улавливанию таких волн.
13:07
There's also a mission proposed for space,
311
772000
2000
Планируется также одна космическая программа,
13:09
which hopefully will launch in the next ten years,
312
774000
2000
которая, надеюсь, будет запущена в ближайшие 10 лет:
13:11
called LISA.
313
776000
2000
ЛИКА (Лазерная интерферометрическая космическая антенна).
13:13
And LISA will be able to see super-massive black holes --
314
778000
3000
Она сможет увидеть супертяжелые черные дыры,
13:16
black holes millions or billions of times
315
781000
3000
в миллионы и миллиарды раз более массивные,
13:19
the mass of the Sun.
316
784000
2000
чем Солнце.
13:21
In this Hubble image, we see two galaxies.
317
786000
3000
На этом снимке с телескопа «Хаббл» мы видим две галактики.
13:24
They look like they're frozen in some embrace.
318
789000
3000
Они выглядят так, будто замерли в некоем «объятии»,
13:27
And each one probably harbors
319
792000
2000
и каждая из них, вероятно,
13:29
a super-massive black hole at its core.
320
794000
3000
содержит в своем ядре супертяжелую черную дыру.
13:32
But they're not frozen;
321
797000
2000
Но они не замерли.
13:34
they're actually merging.
322
799000
2000
На самом деле, они сливаются.
13:36
These two black holes are colliding,
323
801000
2000
Эти две черные дыры сталкиваются,
13:38
and they will merge over a billion-year time scale.
324
803000
3000
и продлится это более миллиарда лет.
13:41
It's beyond our human perception
325
806000
2000
Это за гранью нашего восприятия —
13:43
to pick up a song of that duration.
326
808000
3000
услышать песню такой длительности.
13:46
But LISA could see the final stages
327
811000
2000
Но ЛИКА может увидеть финал
13:48
of two super-massive black holes
328
813000
2000
слияния двух супертяжелых черных дыр,
13:50
earlier in the universe's history,
329
815000
2000
начавшегося уже очень давно:
13:52
the last 15 minutes before they fall together.
330
817000
3000
последние 15 минут этого действия.
13:55
And it's not just black holes,
331
820000
2000
Мы говорим не только о черных дырах,
13:57
but it's also any big disturbance in the universe --
332
822000
3000
но и о любых серьезных передрягах во вселенной,
14:00
and the biggest of them all is the Big Bang.
333
825000
2000
и самая главная из них — Большой взрыв.
14:02
When that expression was coined, it was derisive --
334
827000
3000
Когда это выражение придумали, оно было ироничным —
14:05
like, "Oh, who would believe in a Big Bang?"
335
830000
2000
«мол, кто же поверит в Большой взрыв?»
14:07
But now it actually might be more technically accurate
336
832000
2000
Сейчас мы понимаем — это весьма точный термин,
14:09
because it might bang.
337
834000
2000
так как это действительно был взрыв.
14:11
It might make a sound.
338
836000
2000
Он сопровождался звуком.
14:13
This animation from my friends at Proton Studios
339
838000
3000
Это анимация от моего друга из Proton Studios
14:16
shows looking at the Big Bang from the outside.
340
841000
2000
показывает Большой Взрыв извне.
14:18
We don't ever want to do that actually. We want to be inside the universe
341
843000
3000
Любой наблюдатель хотел бы находиться в этот момент внутри,
14:21
because there's no such thing as standing outside the universe.
342
846000
3000
ведь быть за пределами вселенной невозможно.
14:24
So imagine you're inside the Big Bang.
343
849000
2000
Представьте, что вы внутри Большого взрыва.
14:26
It's everywhere, it's all around you,
344
851000
2000
Он повсюду, вокруг вас,
14:28
and the space is wobbling chaotically.
345
853000
2000
и пространство хаотически вибрирует.
14:30
Fourteen billion years pass
346
855000
2000
Прошло уже 14 миллиардов лет,
14:32
and this song is still ringing all around us.
347
857000
3000
а эта песня до сих пор звучит вокруг нас.
14:35
Galaxies form,
348
860000
2000
Рождаются галактики,
14:37
and generations of stars form in those galaxies,
349
862000
2000
а в них — поколения звездных форм.
14:39
and around one star,
350
864000
2000
И вокруг одной звезды,
14:41
at least one star,
351
866000
2000
как минимум одной,
14:43
is a habitable planet.
352
868000
2000
есть обитаемая планета.
14:45
And here we are frantically building these experiments,
353
870000
3000
И здесь мы упорно проводим эти эксперименты,
14:48
doing these calculations, writing these computer codes.
354
873000
2000
делаем расчеты, пишем программы.
14:50
Imagine a billion years ago,
355
875000
3000
Представьте — миллиард лет назад
14:53
two black holes collided.
356
878000
2000
столкнулись две черных дыры.
14:55
That song has been ringing through space
357
880000
2000
Все это время, их песня звучит
14:57
for all that time.
358
882000
2000
в космосе.
14:59
We weren't even here.
359
884000
2000
Мы еще даже не появились на свет.
15:01
It gets closer and closer --
360
886000
2000
Звук приближается, ближе и ближе —
15:03
40,000 years ago, we're still doing cave paintings.
361
888000
2000
40 тыс. лет назад, мы все еще делаем наскальные рисунки.
15:05
It's like hurry, build your instruments.
362
890000
2000
«Скорее! Стройте свои инструменты!».
15:07
It's getting closer and closer, and in 20 ...
363
892000
3000
Он ближе и ближе, и в 20NN году
15:10
whatever year it will be
364
895000
2000
это случится —
15:12
when our detectors are finally at advanced sensitivity --
365
897000
2000
наши приборы, наконец, станут достаточно чувствительными,
15:14
we'll build them, we'll turn on the machines
366
899000
2000
мы достроим их, мы запустим свои машины,
15:16
and, bang, we'll catch it -- the first song from space.
367
901000
3000
и бах! Мы поймаем ее — первую песню из космоса.
15:19
If it was the Big Bang we were going to pick up,
368
904000
2000
Если бы мы собирались «услышать» Большой взрыв,
15:21
it would sound like this.
369
906000
2000
он бы прозвучал вот так.
15:23
(Static) It's a terrible sound.
370
908000
3000
(Помехи). Это ужасный звук.
15:26
It's literally the definition of noise.
371
911000
2000
Шум в чистом виде.
15:28
It's white noise; it's such a chaotic ringing.
372
913000
2000
Это белый шум, просто хаотичные звуки.
15:30
But it's around us everywhere, presumably,
373
915000
3000
Но он, вероятно, повсюду окружает нас,
15:33
if it hasn't been wiped out
374
918000
2000
если его не заглушили
15:35
by some other process in the universe.
375
920000
2000
какие-то другие процессы во вселенной.
15:37
And if we pick it up, it will be music to our ears
376
922000
3000
И если мы уловим его, он будет для нас самой приятной музыкой,
15:40
because it will be the quiet echo
377
925000
2000
ведь это тихое эхо
15:42
of that moment of our creation,
378
927000
2000
момента нашего сотворения,
15:44
of our observable universe.
379
929000
2000
рождения наблюдаемой Вселенной.
15:46
So within the next few years,
380
931000
2000
В течение следующих нескольких лет
15:48
we'll be able to turn up the soundtrack a little bit,
381
933000
3000
мы сможем немного прибавить громкости,
15:51
render the universe in audio.
382
936000
3000
и услышим вселенную в звуке.
15:54
But if we detect those earliest moments,
383
939000
3000
Но если мы уловим эхо тех ранних событий,
15:57
it'll bring us that much closer
384
942000
2000
это приведет нас намного ближе
15:59
to an understanding of the Big Bang,
385
944000
2000
к пониманию Большого взрыва,
16:01
which brings us that much closer
386
946000
3000
а это уже позволит нам
16:04
to asking some of the hardest, most elusive, questions.
387
949000
3000
задать некоторые из самых сложных, неуловимых вопросов.
16:07
If we run the movie of our universe backwards,
388
952000
3000
Прокрутив фильм о нашей вселенной задом наперед,
16:10
we know that there was a Big Bang in our past,
389
955000
3000
мы узнаем, что в прошлом там был Большой Взрыв,
16:13
and we might even hear the cacophonous sound of it,
390
958000
4000
и возможно мы даже услышим его какофонию,
16:17
but was our Big Bang the only Big Bang?
391
962000
2000
но был ли этот взрыв единственным?
16:19
I mean we have to ask, has it happened before?
392
964000
3000
Я имею в виду — не происходил ли он и до этого?
16:22
Will it happen again?
393
967000
2000
Не повторится ли он?
16:24
I mean, in the spirit of rising to TED's challenge
394
969000
3000
В духе TED, призывающего нас
16:27
to reignite wonder,
395
972000
2000
вернуть себе веру в чудеса,
16:29
we can ask questions, at least for this last minute,
396
974000
3000
мы можем сейчас задать вопросы,
16:32
that honestly might evade us forever.
397
977000
2000
которые всегда ускользали от нас.
16:34
But we have to ask:
398
979000
2000
Но мы должны спросить:
16:36
Is it possible that our universe
399
981000
2000
возможно ли, что наша Вселенная
16:38
is just a plume off of some greater history?
400
983000
3000
это всего лишь след какой-то более значимой истории?
16:41
Or, is it possible that we're just a branch off of a multiverse --
401
986000
4000
Или — не являемся ли мы лишь одной из ветвей мультивселенной —
16:45
each branch with its own Big Bang in its past --
402
990000
4000
у каждой из которых был свой Большой взрыв в прошлом?
16:49
maybe some of them with black holes playing drums,
403
994000
2000
Может, с черными дырами и их «песнями»,
16:51
maybe some without --
404
996000
2000
или без них,
16:53
maybe some with sentient life, and maybe some without --
405
998000
3000
может с разумной жизнью, а возможно и без —
16:56
not in our past, not in our future,
406
1001000
2000
они не в нашем прошлом, не в нашем будущем,
16:58
but somehow fundamentally connected to us?
407
1003000
3000
но каким-то образом связаны с нами?
17:01
So we have to wonder, if there is a multiverse,
408
1006000
2000
Мы спросим — в такой мультивселенной,
17:03
in some other patch of that multiverse,
409
1008000
2000
в других ее ответвлениях,
17:05
are there creatures?
410
1010000
2000
есть ли там жизнь?
17:07
Here's my multiverse creatures.
411
1012000
2000
Вот мои собратья по мультивселенной.
17:09
Are there other creatures in the multiverse,
412
1014000
2000
Но есть ли там другие создания,
17:11
wondering about us
413
1016000
2000
которые задумываются о нас,
17:13
and wondering about their own origins?
414
1018000
3000
и о своем происхождении?
17:16
And if they are,
415
1021000
2000
И, если они есть,
17:18
I can imagine them as we are,
416
1023000
3000
я могу представить их,
17:21
calculating, writing computer code,
417
1026000
2000
ведущих расчеты, как и мы,
17:23
building instruments,
418
1028000
2000
строящих инструменты,
17:25
trying to detect that faintest sound
419
1030000
3000
пытающихся обнаружить тот слабый звук
17:28
of their origins
420
1033000
2000
момента их творения,
17:30
and wondering who else is out there.
421
1035000
2000
и думающих — кто еще есть там, кроме нас?
17:32
Thank you. Thank you.
422
1037000
3000
Спасибо вам. Спасибо.
17:35
(Applause)
423
1040000
2000
(Аплодисменты)
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