Serious Play 2008
George Smoot: The design of the universe
Джордж Смут про будову Всесвіту
Filmed:
Readability: 3.6
2,187,714 views
На конференції Серйозна гра 2008, астрофізик Джордж Смут показує приголомшливі зображення з досліджень далекого космосу і наштовхує нас на роздуми про те, як Всесвіт — з його величезним павутинням темної матерії і таємничими пустотами — прийшов до теперішнього вигляду.
George Smoot - Astrophysicist
Astrophysicist, cosmologist and Nobel Prize winner George Smoot studies the cosmic microwave background radiation -- the afterglow of the Big Bang. His pioneering research into deep space and time is uncovering the structure of the universe itself. Full bio
Astrophysicist, cosmologist and Nobel Prize winner George Smoot studies the cosmic microwave background radiation -- the afterglow of the Big Bang. His pioneering research into deep space and time is uncovering the structure of the universe itself. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
I thought I would think about changing your perspective on the world a bit,
0
0
4000
Я ставлю собі за мету трохи змінити ваше уявлення про Всесвіт
00:20
and showing you some of the designs that we have in nature.
1
4000
3000
і показати деякі дизайни, закладені у природі.
00:23
And so, I have my first slide to talk about
2
7000
4000
Що ж, поговоримо про перший слайд,
00:27
the dawning of the universe and what I call
3
11000
3000
про початок Всесвіту та, що я називаю,
00:30
the cosmic scene investigation, that is, looking at
4
14000
2000
дослідження космічної сцени: тобто, споглядаючи
00:32
the relics of creation and inferring what happened at the beginning,
5
16000
4000
сліди творіння, припускати, що сталося на початку,
00:36
and then following it up and trying to understand it.
6
20000
3000
що відбулося потім і пробувати це зрозуміти.
00:39
And so one of the questions that I asked you is,
7
23000
2000
Так от, одне із запитань до вас,
00:41
when you look around, what do you see?
8
25000
2000
коли ви озираєтесь, що ви бачите?
00:43
Well, you see this space that's created by designers
9
27000
4000
Що ж, ви бачите цей простір, який створений дизайнерами
00:47
and by the work of people, but what you actually see
10
31000
4000
та людською працею, але що ви бачите насправді —
00:51
is a lot of material that was already here,
11
35000
2000
це купа матерії, яка вже існувала
00:53
being reshaped in a certain form.
12
37000
2000
і була трансформована в певну форму.
00:55
And so the question is: how did that material get here?
13
39000
3000
Так от, запитання в тому, як матерія сюди потрапила?
00:58
How did it get into the form that it had before it got reshaped, and so forth?
14
42000
3000
Як вона потрапила у форму перед трансформацією і так далі?
01:01
It's a question of what's the continuity?
15
45000
3000
Питання в тому, яка послідовність?
01:04
So one of the things I look at is,
16
48000
2000
Так от одна з проблем, які я розглядав,
01:06
how did the universe begin and shape?
17
50000
2000
як почався і формувався Всесвіт?
01:08
What was the whole process in the creation and the evolution of the universe
18
52000
4000
Яким був цілий процес створення та еволюції Всесвіту
01:12
to getting to the point that we have these kinds of materials?
19
56000
2000
до моменту утворення тих матерій, що ми маємо зараз?
01:14
So that's sort of the part, and let me move on then and show you
20
58000
4000
Це ніби частина, і дозвольте продовжити та показати вам
01:18
the Hubble Ultra Deep Field.
21
62000
2000
знімок наддалекого огляду з телескопу «Хаббл».
01:20
If you look at this picture,
22
64000
2000
Якщо ви подивитеся на це зображення,
01:22
what you will see is a lot of dark with some light objects in it.
23
66000
4000
то побачите багато темряви з невеликими світлими об'єктами.
01:26
And everything but -- four of these light objects are stars,
24
70000
2000
Чотири з цих світлих об'єктів — це зірки,
01:28
and you can see them there -- little pluses.
25
72000
2000
ви можете їх там побачити — маленькі плюсики.
01:30
This is a star, this is a star, everything else is a galaxy, OK?
26
74000
5000
Це зірка, це зірка, все інше — галактики.
01:35
So there's a couple of thousand galaxies
27
79000
2000
Так от є кілька тисяч галактик, які
01:37
you can see easily with your eye in here.
28
81000
3000
ви легко можете тут побачити.
01:40
And when I look out at particularly this galaxy,
29
84000
2000
Та коли я дивлюся конкретно на цю галактику,
01:42
which looks a lot like ours, I wonder if there's
30
86000
2000
яка дуже схожа на нашу, то замислююсь чи не
01:44
an art design college conference going on,
31
88000
3000
проходить там зараз конференція дизайнерського коледжу,
01:47
and intelligent beings there are thinking about, you know,
32
91000
3000
і чи розумні істоти на ній не роздумують, знаєте,
01:50
what designs they might do, and there might be a few cosmologists
33
94000
3000
про те, які можна створити дизайни, а кілька присутніх космологів
01:53
trying to understand where the universe itself came from,
34
97000
2000
намагаються зрозуміти звідки взявся сам Всесвіт.
01:55
and there might even be some in that galaxy looking at ours
35
99000
2000
А дехто з тої галактики міг би дивитися на нашу
01:57
trying to figure out what's going on over here.
36
101000
2000
намагаючись зрозуміти, що тут відбувається.
01:59
But there's a lot of other galaxies, and some are nearby,
37
103000
3000
Але існує багато галактик, деякі знаходяться недалеко від нашої.
02:02
and they're kind of the color of the Sun,
38
106000
1000
Вони мають колір схожий до кольору Сонця,
02:03
and some are further away and they're a little bluer, and so forth.
39
107000
3000
інші знаходяться далі, вони трохи блакитніші і так далі.
02:06
But one of the questions is -- this should be, to you --
40
110000
4000
Але одне з питань, яке ви можете собі задати:
02:10
how come there are so many galaxies?
41
114000
2000
звідки взялося стільки галактик?
02:12
Because this represents a very clean fraction of the sky.
42
116000
2000
Адже тут зображена малесенька частинка неба.
02:14
This is only 1,000 galaxies.
43
118000
2000
Це лише 1000 галактик.
02:16
We think there's on the order -- visible to the Hubble Space Telescope,
44
120000
3000
Ми вважаємо, що в частині, видимій телескопу «Хаббл»,
02:19
if you had the time to scan it around --
45
123000
2000
якщо просканувати її цілком,
02:21
about 100 billion galaxies. Right?
46
125000
2000
є близько 100 мільярдів галактик. Так?
02:23
It's a very large number of galaxies.
47
127000
2000
Це дуже велика кількість галактик.
02:25
And that's roughly how many stars there are in our own galaxy.
48
129000
3000
Приблизно стільки є зірок у нашій галактиці.
02:28
But when you look at some of these regions like this, you'll see
49
132000
2000
Якщо подивитися на деякі з цих областей, таких як тут, то можна побачити
02:30
more galaxies than stars, which is kind of a conundrum.
50
134000
3000
більше галактик, ніж зірок. І це в деякій мірі загадка.
02:33
So the question should come to your mind is, what kind of design, you know,
51
137000
6000
Тому питання, яке має спасти на думку, наступне: який задум, знаєте,
02:39
what kind of creative process and what kind of design
52
143000
2000
який творчий процес і який задум
02:41
produced the world like that?
53
145000
2000
призвів до створення такого світу?
02:43
And then I'm going to show you it's actually a lot more complicated.
54
147000
2000
Я покажу вам, що це насправді набагато складніше.
02:45
We're going to try and follow it up.
55
149000
2000
Ми спробуємо відслідкувати весь процес.
02:47
We have a tool that actually helps us out in this study,
56
151000
3000
Ми маємо інструмент, який справді виручає нас у цьому дослідженні,
02:50
and that's the fact that the universe is so incredibly big
57
154000
3000
це факт, що Всесвіт настільки неймовірно великий,
02:53
that it's a time machine, in a certain sense.
58
157000
3000
що в певному розумінні, це машина часу.
02:56
We draw this set of nested spheres cut away so you see it.
59
160000
3000
Ми намалювали цей зріз вкладених сфер щоб продемонструвати це.
02:59
Put the Earth at the center of the nested spheres,
60
163000
2000
Помістили Землю в центрі вкладених сфер,
03:01
just because that's where we're making observations.
61
165000
2000
бо з цієї точки ми здійснюємо спостереження.
03:03
And the moon is only two seconds away, so if you take a picture of the moon
62
167000
3000
Місяць знаходиться на відстані двох секунд, отож, якщо сфотографувати місяць
03:06
using ordinary light, it's the moon two seconds ago, and who cares.
63
170000
3000
у видимому спектрі, то цей знімок буде двосекундної давнини, але це ще нічого.
03:09
Two seconds is like the present.
64
173000
2000
Дві секунди це ніби зараз.
03:11
The Sun is eight minutes ago. That's not such a big deal, right,
65
175000
3000
Сонце знаходиться на відстані восьми секунд. Невелике діло, правда,
03:14
unless there's solar flares coming then you want to get out the way.
66
178000
2000
якщо тільки нема спалахів на Сонці, тоді ви захочете відсторонитися.
03:16
You'd like to have a little advance warning.
67
180000
2000
І хотіли б отримувати попередження.
03:18
But you get out to Jupiter and it's 40 minutes away. It's a problem.
68
182000
3000
Але перемістимося на Юпітер, він на відстані 40 хвилин. Це вже проблема.
03:21
You hear about Mars, it's a problem communicating to Mars
69
185000
2000
Ви чули про Марс — зв'язок з Марсом це проблема,
03:23
because it takes light long enough to go there.
70
187000
3000
бо подорож світла туди займає досить тривалий час.
03:26
But if you look out to the nearest set of stars,
71
190000
3000
Якщо поглянути на найближче скупчення зірок,
03:29
to the nearest 40 or 50 stars, it's about 10 years.
72
193000
3000
найближчі 40–50 зірок, то вони на відстані 10 років.
03:32
So if you take a picture of what's going on, it's 10 years ago.
73
196000
3000
Якщо їх сфотографувати, то зображення на знімку матиме 10-річну давність.
03:35
But you go and look to the center of the galaxy,
74
199000
2000
Перейдімо до центру галактики,
03:37
it's thousands of years ago.
75
201000
1000
він знаходиться на відстані тисяч років.
03:38
If you look at Andromeda, which is the nearest big galaxy,
76
202000
3000
Якщо глянути на Андромеду, яка є найближчою великою галактикою,
03:41
and it's two million years ago.
77
205000
1000
вона знаходиться на відстані двох мільйонів років.
03:42
If you took a picture of the Earth two million years ago,
78
206000
2000
Якби сфотографувати Землю два мільйони років тому,
03:44
there'd be no evidence of humans at all,
79
208000
2000
на ній не було б жодних слідів людей,
03:46
because we don't think there were humans yet.
80
210000
2000
бо ми гадаємо, що тоді людей ще не було.
03:48
I mean, it just gives you the scale.
81
212000
2000
Тобто це показує вам масштаб.
03:50
With the Hubble Space Telescope, we're looking at
82
214000
2000
За допомогою телескопа «Хаббл» ми дивимся на
03:52
hundreds of millions of years to a billion years.
83
216000
2000
сотні мільйонів років до мільярдів років.
03:54
But if we were capable to come up with an idea of how to look even further --
84
218000
5000
Але, якщо б ми змогли вигадати, як поглянути ще глибше,
03:59
there's some things even further,
85
223000
1000
навіть глибше є на що подивитися,
04:00
and that was what I did in a lot of my work,
86
224000
2000
і я багато працював над тим, щоб
04:02
was to develop the techniques -- we could look out back to even earlier
87
226000
4000
розробити технології, щоб ми змогли проникнути навіть у раніші
04:06
epochs before there were stars and before there were galaxies,
88
230000
2000
епохи, перед початком існування зірок і галактик,
04:08
back to when the universe was hot and dense and very different.
89
232000
4000
коли Всесвіт був нагрітий і густий, і виглядав зовсім по-іншому.
04:12
And so that's the sort of sequence,
90
236000
2000
Тому існує певна послідовність,
04:14
and so I have a more artistic impression of this.
91
238000
2000
і в мене є більш художнє відображення цього.
04:16
There's the galaxy in the middle, which is the Milky Way,
92
240000
3000
Посередині є галактика — це Чумацький Шлях,
04:19
and around that are the Hubble -- you know, nearby kind of galaxies,
93
243000
3000
коло неї знаходиться Хаббл, знаєте, сусідні галактики,
04:22
and there's a sphere that marks the different times.
94
246000
2000
і є сфера, яка позначає різні проміжки часу.
04:24
And behind that are some more modern galaxies.
95
248000
2000
Далі йдуть деякі інші сучасні галактики.
04:26
You see the whole big picture?
96
250000
2000
Бачите цілу велику картину?
04:28
The beginning of time is funny -- it's on the outside, right?
97
252000
3000
Смішно, але початок часу знаходиться назовні, правда?
04:31
And then there's a part of the universe we can't see
98
255000
2000
І ще є частина Всесвіту, яку ми не можемо бачити,
04:33
because it's so dense and so hot, light can't escape.
99
257000
3000
бо вона настільки густа і розжарена, що поглинає світло.
04:36
It's like you can't see to the center of the Sun;
100
260000
2000
Так само неможливо побачити центр Сонця,
04:38
you have to use other techniques to know what's going on inside the Sun.
101
262000
3000
треба використати інші прийоми, щоб дізнатися, що відбувається всередині Сонця.
04:41
But you can see the edge of the Sun,
102
265000
1000
Але можна побачити край Сонця,
04:42
and the universe gets that way, and you can see that.
103
266000
2000
і так само із Всесвітом, як бачите.
04:44
And then you see this sort of model area around the outside,
104
268000
4000
Далі ви бачите змодельовану область навколо зовнішньої частини,
04:48
and that is the radiation coming from the Big Bang,
105
272000
3000
це випромінення, що залишилось від Великого Вибуху,
04:51
which is actually incredibly uniform.
106
275000
2000
та є, власне, надзвичайно однорідним.
04:53
The universe is almost a perfect sphere,
107
277000
2000
Всесвіт — майже ідеальна сфера,
04:55
but there are these very tiny variations
108
279000
2000
але існують ці малесенькі відхилення,
04:57
which we show here in great exaggeration.
109
281000
3000
які тут показані у значному перебільшенні.
05:00
And from them in the time sequence we're going to have to go
110
284000
4000
І від них у часовій послідовності ми перейдемо —
05:04
from these tiny variations to these irregular galaxies and first stars
111
288000
4000
від цих крихітних відхилень — до неправильних галактик і перших зірок,
05:08
to these more advanced galaxies, and eventually the solar system, and so forth.
112
292000
4000
до розвинутіших галактик і врешті-решт до сонячної системи і так далі.
05:12
So it's a big design job,
113
296000
3000
Це величезна проектувальна робота,
05:15
but we'll see about how things are going on.
114
299000
2000
але ми побачимо як вона відбувається.
05:17
So the way these measurements were done,
115
301000
2000
Отож, як робилися вимірювання,
05:19
there's been a set of satellites, and this is where you get to see.
116
303000
3000
ми використовували ряд супутників, які ви можете бачити.
05:22
So there was the COBE satellite, which was launched in 1989,
117
306000
4000
Супутник COBE (Сosmic Background Explorer), запущений у 1989 році,
05:26
and we discovered these variations.
118
310000
2000
за допомогою якого ми дослідили ці відхилення.
05:28
And then in 2000, the MAP satellite was launched -- the WMAP --
119
312000
3000
Потім у 2000 році було запущено супутник MAP — WMAP,
05:31
and it made somewhat better pictures.
120
315000
2000
він надавав кращі зображення.
05:33
And later this year -- this is the cool stealth version,
121
317000
4000
Пізніше цього року — це крута ускладнена версія,
05:37
the one that actually has some beautiful design features to it,
122
321000
4000
яка має деякі хороші технічні особливості,
05:41
and you should look -- the Planck satellite will be launched,
123
325000
2000
погляньте-но — буде запущено супутник Planck,
05:43
and it will make very high-resolution maps.
124
327000
2000
який надасть карти високої роздільної здатності.
05:45
And that will be the sequence of understanding
125
329000
3000
І вони складають послідовність розуміння
05:48
the very beginning of the universe.
126
332000
1000
самого початку існування Всесвіту.
05:49
And what we saw was, we saw these variations, and then they told us
127
333000
4000
І те, що ми бачили, ми бачили ці відхилення, і вони відкрили нам
05:53
the secrets, both about the structure of space-time,
128
337000
3000
таємниці, і про структуру простору-часу,
05:56
and about the contents of the universe,
129
340000
2000
і про вміст Всесвіту,
05:58
and about how the universe started in its original motions.
130
342000
3000
і про те, з чого первинно Всесвіт почав розвиватися.
06:01
So we have this picture, which is quite a spectacular picture,
131
345000
3000
Отож ми маємо цю картину, яка є досить вражаючою,
06:04
and I'll come back to the beginning, where we're going to have
132
348000
2000
і я повернуся до початку, коли відбувався
06:06
some mysterious process that kicks the universe off at the beginning.
133
350000
4000
деякий незбагненний процес, який призвів до виникнення Всесвіту.
06:10
And we go through a period of accelerating expansion, and the universe
134
354000
4000
Ми проходимо через період пришвидшуваного розширення, і Всесвіт
06:14
expands and cools until it gets to the point where it becomes transparent,
135
358000
4000
розширюється і охолоджується допоки досягає точки, коли стає прозорим,
06:18
then to the Dark Ages, and then the first stars turn on,
136
362000
2000
потім настають Темні віки, після чого запалюються перші зірки,
06:20
and they evolve into galaxies, and then later they get to the more expansive galaxies.
137
364000
5000
вони еволюціонують в галактики, а пізніше розширюються і стають обширнішими галактиками.
06:25
And somewhere around this period is when our solar system started forming.
138
369000
3000
Десь під час цього періоду почала формуватися наша сонячна система.
06:28
And it's maturing up to the present time.
139
372000
3000
І вона розвивається до теперішнього часу.
06:31
And there's some spectacular things.
140
375000
2000
Там є захоплюючі речі.
06:33
And this wastebasket part, that's to represent
141
377000
3000
І ця модель у вигляді корзини для сміття має показати,
06:36
what the structure of space-time itself is doing during this period.
142
380000
2000
як поживає сама структура простору-часу під час цього періоду.
06:38
And so this is a pretty weird model, right?
143
382000
4000
Досить дивна модель, правда?
06:42
What kind of evidence do we have for that?
144
386000
2000
Які ми маємо докази на її користь?
06:44
So let me show you some of nature's patterns
145
388000
3000
Я вам покажу кілька структур природи,
06:47
that are the result of this.
146
391000
1000
які є її результатом.
06:48
I always think of space-time as being the real substance of space,
147
392000
4000
Я завжди думав про простір-час, як про справжню матерію космосу,
06:52
and the galaxies and the stars just like the foam on the ocean.
148
396000
5000
а галактики і зірки — ніби піна на океані.
06:57
It's a marker of where the interesting waves are and whatever went on.
149
401000
4000
Вони позначки цікавих хвиль і усього, що відбувається.
07:01
So here is the Sloan Digital Sky Survey showing the location of a million galaxies.
150
405000
6000
Отож це Слоанівський огляд неба (Sloan Digital Sky Survey), який відображує розміщення мільйонів галактик.
07:07
So there's a dot on here for every galaxy.
151
411000
2000
Точки позначають окремі галактики.
07:09
They go out and point a telescope at the sky, take a picture,
152
413000
3000
Науковці направлять телескоп в небо, роблять знімок,
07:12
identify what are stars and throw them away, look at the galaxies,
153
416000
3000
визначають зірки на ньому і відкидають їх, дивляться на галактики,
07:15
estimate how far away they are, and plot them up.
154
419000
3000
визначають наскільки вони віддалені, і вносять їх до графіка
07:18
And just put radially they're going out that way.
155
422000
2000
радіально як вони були виявлені.
07:20
And you see these structures, this thing we call the Great Wall,
156
424000
3000
Ви бачите ці структури, ми їх називаємо «Велика стіна»,
07:23
but there are voids and those kinds of stuff, and they kind of fade out
157
427000
3000
але там є прогалини і подібні речі, і вони ніби убувають,
07:26
because the telescope isn't sensitive enough to do it.
158
430000
2000
бо телескоп недостатньо чутливий, щоб охопити їх.
07:28
Now I'm going to show you this in 3D.
159
432000
3000
Зараз я покажу вам це у трьовимірі.
07:31
What happens is, you take pictures
160
435000
1000
Власне що відбувається: робляться знімки
07:32
as the Earth rotates, you get a fan across the sky.
161
436000
3000
по ходу обертання Землі, і утворюється ніби віяло уздовж неба.
07:35
There are some places you can't look because of our own galaxy,
162
439000
2000
Деякі місця неможливо охопити, бо на заваді наша галактика,
07:37
or because there are no telescopes available to do it.
163
441000
4000
або немає телескопу, який міг би їх зафіксувати.
07:41
So the next picture shows you the three-dimensional version of this rotating around.
164
445000
4000
На наступному зображенні ви бачите тривимірну версію, яка обертається навколо.
07:45
Do you see the fan-like scans made across the sky?
165
449000
3000
Бачите подібні до віяла огляди уздовж неба?
07:48
Remember, every spot on here is a galaxy, and you see the galaxies,
166
452000
6000
Пам'ятайте, кожна крапка тут це галактика, і ви бачите галактики,
07:54
you know, sort of in our neighborhood, and you sort of see the structure.
167
458000
4000
знаєте, ніби вони знаходяться поруч, і ви бачите ніби структуру.
07:58
And you see this thing we call the Great Wall,
168
462000
2000
І ви бачите те, що ми називаємо «Велика стіна»,
08:00
and you see the complicated structure, and you see these voids.
169
464000
3000
ви бачите складні структури та ці пустоти.
08:03
There are places where there are no galaxies and there are places
170
467000
2000
Є місця, де немає галактик, і є місця,
08:05
where there are thousands of galaxies clumped together, right.
171
469000
3000
в яких тисячі галактик скупчено разом, так.
08:08
So there's an interesting pattern,
172
472000
2000
Отже ми маємо цікаву структуру,
08:10
but we don't have enough data here to actually see the pattern.
173
474000
2000
але у нас недостатньо даних, щоб власне побачити цю структуру.
08:12
We only have a million galaxies, right?
174
476000
2000
Ми лише маємо мільйон галактик, правда?
08:14
So we're keeping, like, a million balls in the air
175
478000
2000
Це ніби як мати мільйон кульок в повітрі,
08:16
but, what's going on?
176
480000
2000
але, що відбувається?
08:18
There's another survey which is very similar to this,
177
482000
2000
Є ще інший огляд, дуже схожий на цей,
08:20
called the Two-degree Field of View Galaxy Redshift Survey.
178
484000
6000
під назвою «2-градусний огляд червоних зміщень галактик».
08:26
Now we're going to fly through it at warp a million.
179
490000
3000
Зараз ми пролетимо крізь нього зі швидкістю в мільйони світлових.
08:29
And every time there's a galaxy -- at its location there's a galaxy --
180
493000
4000
Щоразу як ми натрапляємо на галактику — у такій-то позиції є галактика —
08:33
and if we know anything about the galaxy, which we do,
181
497000
2000
і якщо ми знаємо щось про цю галактику, а ми знаємо,
08:35
because there's a redshift measurement and everything,
182
499000
2000
бо вимірюються червоні зміщення і тому подібне,
08:37
you put in the type of galaxy and the color,
183
501000
2000
ми зазначаємо тип галактики і колір,
08:39
so this is the real representation.
184
503000
2000
тому це достовірне відображення.
08:41
And when you're in the middle of the galaxies
185
505000
1000
І коли ви знаходитеся серед галактик,
08:42
it's hard to see the pattern; it's like being in the middle of life.
186
506000
3000
важко побачити загальну структуру; це як бути у вирі життя.
08:45
It's hard to see the pattern in the middle of the audience,
187
509000
1000
Важко побачити структуру усередині аудиторії,
08:46
it's hard to see the pattern of this.
188
510000
2000
важко побачити структуру і цього.
08:48
So we're going to go out and swing around and look back at this.
189
512000
3000
Тому ми рушимо назовні, розвернемося і поглянемо на це.
08:53
And you'll see, first, the structure of the survey,
190
517000
4000
Спершу ви побачите структуру огляду,
08:57
and then you'll start seeing the structure of the galaxies
191
521000
3000
а потім почнете бачити структуру галактик,
09:00
that we see out there.
192
524000
3000
які ми тут спостерігаємо.
09:06
So again, you can see the extension of this Great Wall of galaxies showing up here.
193
530000
3000
І знову ви можете побачити протяжність цієї Великої стіни, що показана тут.
09:09
But you can see the voids,
194
533000
2000
Але ви бачите прогалини,
09:11
you can see the complicated structure, and you say,
195
535000
4000
ви бачите складну структуру, і питаєте:
09:15
well, how did this happen?
196
539000
2000
як це трапилося?
09:17
Suppose you're the cosmic designer.
197
541000
2000
Уявіть, що ви творець космосу.
09:19
How are you going to put galaxies out there in a pattern like that?
198
543000
2000
Як би ви розклали галактики у подібну структуру?
09:21
It's not just throwing them out at random.
199
545000
2000
Вони не просто розкидані навмання.
09:23
There's a more complicated process going on here.
200
547000
2000
Існує складніший процес, який тут відбувається.
09:25
How are you going to end up doing that?
201
549000
2000
І як би ви прийшли до нього?
09:27
And so now we're in for some serious play.
202
551000
3000
А зараз ми пограємося в серйозну гру.
09:30
That is, we have to seriously play God,
203
554000
2000
Тобто, ми маємо серйозно зіграти Бога,
09:32
not just change people's lives, but make the universe, right.
204
556000
3000
не просто змінювати життя людей, а створити Всесвіт, ось.
09:35
So if that's your responsibility, how are you going to do that?
205
559000
3000
Отож, якби ви мали таку відповідальність, як би ви це робили?
09:38
What's the kind of technique?
206
562000
1000
Яку б методу використали?
09:39
What's the kind of thing you're going to do?
207
563000
2000
Що б зробили?
09:41
So I'm going to show you the results of a very large-scale simulation
208
565000
4000
Отож я покажу вам результати широкомасштабного моделювання
09:45
of what we think the universe might be like, using, essentially,
209
569000
4000
нашого погляду на структуру Всесвіту, використовуючи по суті
09:49
some of the play principles and some of the design principles that,
210
573000
3000
деякі ігрові методи і деякі методи проектування, які
09:52
you know, humans have labored so hard to pick up,
211
576000
3000
так важко підбиралися людьми,
09:55
but apparently nature knew how to do at the beginning.
212
579000
3000
але, мабуть, природа знала як це зробити з самого початку.
09:58
And that is, you start out with very simple ingredients
213
582000
4000
Тобто, починаємо з дуже простих складників
10:02
and some simple rules,
214
586000
1000
і кількох простих правил,
10:04
but you have to have enough ingredients to make it complicated.
215
588000
3000
але, щоб усе вийшло нетривіально, треба мати достатню кількість складників.
10:07
And then you put in some randomness,
216
591000
4000
Потім додаємо трішки випадковості,
10:11
some fluctuations and some randomness,
217
595000
2000
додаємо відхилень та безладу,
10:13
and realize a whole bunch of different representations.
218
597000
3000
і втілюємо цілий спектр різних представлень.
10:16
So what I'm going to do is show you
219
600000
2000
Отож я збираюся показати вам
10:18
the distribution of matter as a function of scales.
220
602000
2000
розподіл матерії як функцію масштабу.
10:20
We're going to zoom in, but this is a plot of what it is.
221
604000
3000
Ми наблизимо потім, а це загальна картина.
10:23
And we had to add one more thing to make the universe come out right.
222
607000
4000
І ми повинні були додати ще одну річ, щоб Всесвіт вийшов «справжнім».
10:27
It's called dark matter.
223
611000
2000
Це темна матерія.
10:29
That is matter that doesn't interact with light
224
613000
1000
Тобто матерія, яка не взаємодіє зі світлом,
10:30
the typical way that ordinary matter does,
225
614000
2000
так, як це робить звичайна матерія,
10:32
the way the light's shining on me or on the stage.
226
616000
3000
так, як світло освітлює мене чи цю сцену.
10:35
It's transparent to light, but in order for you to see it,
227
619000
2000
Ця матерія прозора для світла, але щоб ми змогли її побачити,
10:37
we're going to make it white. OK?
228
621000
2000
зробимо її білою. Гаразд?
10:39
So the stuff that's in this picture that's white, that is the dark matter.
229
623000
3000
Тому ці білі плями на зображенні, то темна матерія.
10:42
It should be called invisible matter,
230
626000
2000
Мали б назвати її невидимою матерією,
10:44
but the dark matter we've made visible.
231
628000
2000
але ми зробили темну матерію видимою.
10:46
And the stuff that is in the yellow color,
232
630000
3000
А те, що позначене жовтим,
10:49
that is the ordinary kind of matter that's turned into stars and galaxies.
233
633000
4000
це звичайна матерія, яка перетворюється в зірки і галактики.
10:53
So I'll show you the next movie.
234
637000
2000
Отож покажу вам наступний ролик.
10:55
So this -- we're going to zoom in.
235
639000
3000
Отже ми наближуємо.
10:58
Notice this pattern and pay attention to this pattern.
236
642000
2000
Гляньте на цю структуру і пильнуйте за нею.
11:00
We're going to zoom in and zoom in.
237
644000
3000
Ми будемо все зближувати і зближувати.
11:04
And you'll see there are all these filaments and structures and voids.
238
648000
4000
І ви бачите там є всі ці нитки і структури, і пустоти.
11:08
And when a number of filaments come together in a knot,
239
652000
3000
І коли кілька ниток з'єднуються у вузол,
11:11
that makes a supercluster of galaxies.
240
655000
2000
це створює суперкластер галактик.
11:13
This one we're zooming in on
241
657000
2000
Цей суперкластер, який ми збільшуємо,
11:15
is somewhere between 100,000 and a million galaxies in that small region.
242
659000
3000
охоплює від 100 000 до мільйону галактик у цьому малому регіоні.
11:18
So we live in the boonies.
243
662000
1000
Тож ми живемо на відшибі.
11:19
We don't live in the center of the solar system,
244
663000
3000
Ми не живемо в центрі сонячної системи,
11:22
we don't live in the center of the galaxy
245
666000
1000
ми не живемо в центрі галактики
11:23
and our galaxy's not in the center of the cluster.
246
667000
3000
і наша галактика не знаходиться в центрі кластеру.
11:26
So we're zooming in.
247
670000
2000
Отож ми продовжуємо наближувати.
11:28
This is a region which probably has more than 100,000,
248
672000
2000
У цьому регіоні, мабуть, понад 100 000,
11:30
on the order of a million galaxies in that region.
249
674000
3000
до близько мільйона галактик у регіоні.
11:33
We're going to keep zooming in. OK.
250
677000
3000
Ми будемо продовжувати наближувати. Гаразд.
11:36
And so I forgot to tell you the scale.
251
680000
2000
І ще я забув сказати вам масштаб.
11:38
A parsec is 3.26 light years.
252
682000
3000
Парсек складає 3,26 світлових років.
11:41
So a gigaparsec is three billion light years -- that's the scale.
253
685000
3000
Отож гігапарсек це три мільярди світлових років — ось це масштаб.
11:44
So it takes light three billion years to travel over that distance.
254
688000
3000
Отже, щоб світло пройшло цю відстань, треба три мільярди років.
11:47
Now we're into a distance sort of between here and here.
255
691000
3000
Тепер ми бачимо досить близьку відстань.
11:50
That's the distance between us and Andromeda, right?
256
694000
3000
Це відстань між нами і Андромедою, так?
11:53
These little specks that you're seeing in here, they're galaxies.
257
697000
3000
Ці маленькі плямки, які ви бачите, це галактики.
11:58
Now we're going to zoom back out,
258
702000
1000
Тепер збільшимо масштаб,
12:02
and you can see this structure that,
259
706000
3000
і ви бачите цю структуру, яка
12:05
when we get very far out, looks very regular,
260
709000
2000
з дуже великої відстані виглядає досить рівномірною,
12:07
but it's made up of a lot of irregular variations.
261
711000
3000
але вона складається з великої кількості нерівномірних варіацій.
12:10
So they're simple building blocks.
262
714000
2000
Вони просто як будівничі блоки.
12:12
There's a very simple fluid to begin with.
263
716000
2000
Усе це утворюється з дуже простого середовища.
12:14
It's got dark matter, it's got ordinary matter,
264
718000
4000
Воно містить темну матерію, містить звичайну матерію,
12:18
it's got photons and it's got neutrinos,
265
722000
3000
фотони і нейтрино,
12:21
which don't play much role in the later part of the universe.
266
725000
3000
які не відіграють великої ролі в пізнішій частині Всесвіту.
12:24
And it's just a simple fluid and it, over time,
267
728000
4000
Це просте рідке середовище, але з часом
12:28
develops into this complicated structure.
268
732000
3000
воно розвивається у складну структуру.
12:31
And so you know when you first saw this picture,
269
735000
4000
І, знаєте, коли ви вперше побачили це зображення,
12:35
it didn't mean quite so much to you.
270
739000
2000
воно для вас було незначуще.
12:37
Here you're looking across one percent of the volume of the visible universe
271
741000
5000
Тепер ви дивитеся на один відсоток обсягу видимого Всесвіту
12:42
and you're seeing billions of galaxies, right, and nodes,
272
746000
3000
і бачите мільярди галактик і вузлів,
12:45
but you realize they're not even the main structure.
273
749000
2000
але ви усвідомлюєте, що це навіть не основна структура.
12:47
There's a framework, which is the dark matter, the invisible matter,
274
751000
3000
Там є каркас, який складає темна матерія, невидима матерія,
12:50
that's out there that's actually holding it all together.
275
754000
3000
вона, власне, з'єднує все докупи.
12:53
So let's fly through it, and you can see how much harder it is
276
757000
4000
Отже, давайте пролетимо крізь це, і ви зможете побачити, наскільки важче
12:57
when you're in the middle of something to figure this out.
277
761000
2000
зрозуміти це, коли ви десь усередині.
12:59
So here's that same end result.
278
763000
2000
Отож це той самий кінцевий результат.
13:01
You see a filament,
279
765000
2000
Ви бачите нитку,
13:03
you see the light is the invisible matter,
280
767000
3000
ви бачите світле — це невидима матерія,
13:06
and the yellow is the stars or the galaxies showing up.
281
770000
4000
а жовте — то зірки і галактики, які виникають.
13:10
And we're going to fly around, and we'll fly around,
282
774000
2000
І ми продивимся вздовж, і ще далі,
13:12
and you'll see occasionally a couple of filaments intersect,
283
776000
3000
і час від часу ви бачите перетини кількох ниток,
13:15
and you get a large cluster of galaxies.
284
779000
2000
що формують великий кластер галактик.
13:17
And then we'll fly in to where the very large cluster is,
285
781000
3000
А тепер ми переходимо до дуже великого кластера,
13:20
and you can see what it looks like.
286
784000
3000
і ви побачите як він виглядає.
13:23
And so from inside, it doesn't look very complicated, right?
287
787000
3000
Отож із середини це все не здається таким складним, так?
13:26
It's only when you look at it at a very large scale,
288
790000
3000
Лише, якщо глянути на це при дуже великому масштабі,
13:29
and explore it and so forth, you realize it's a very intricate,
289
793000
3000
і дослідити це і т. д., то усвідомлюєш, що це дуже мудровано,
13:32
complicated kind of a design, right?
290
796000
3000
складний дизайн, правда?
13:35
And it's grown up in some kind of way.
291
799000
4000
І він якось виник.
13:39
So the question is,
292
803000
2000
Тому питання в тому:
13:41
how hard would it be to assemble this, right?
293
805000
5000
наскільки важко було б це все скласти докупи, так?
13:46
How big a contractor team would you need
294
810000
2000
Наскільки велика команда підрядчиків знадобилася би,
13:48
to put this universe together, right?
295
812000
2000
щоб створити такий Всесвіт, правда?
13:50
That's the issue, right?
296
814000
3000
Оце питаннячко, еге ж?
13:53
And so here we are.
297
817000
2000
І ось ми тут.
13:55
You see how the filament --
298
819000
2000
Ви бачите, як нитка —
13:57
you see how several filaments are coming together,
299
821000
2000
бачите, як сходяться кілька ниток,
13:59
therefore making this supercluster of galaxies.
300
823000
4000
і утворюють суперкластер галактик.
14:03
And you have to understand, this is not how it would actually look
301
827000
3000
І ви маєте зрозуміти, що це не так як воно насправді виглядало б,
14:06
if you -- first, you can't travel this fast,
302
830000
2000
якщо б ви — ну, по-перше, неможливо так швидко подорожувати,
14:08
everything would be distorted,
303
832000
1000
все було б викривленим,
14:09
but this is using simple rendering and graphic arts kind of stuff.
304
833000
6000
але це згенерували через прості графічні засоби.
14:15
This is how, if you took billions of years to go around,
305
839000
3000
Таким би це вам здавалося, якби ви помандрували мільярди років,
14:18
it might look to you, right?
306
842000
1000
так?
14:19
And if you could see invisible matter, too.
307
843000
3000
Якщо б ви також могли бачити невидиму матерію.
14:22
And so the idea is, you know, how would you put together the universe
308
846000
6000
Отож ідея в тому, знаєте, як скласти докупи Всесвіт
14:28
in a very simple way?
309
852000
1000
дуже простим способом?
14:29
We're going to start and realize that the entire visible universe,
310
853000
5000
Ми розпочнемо і усвідомимо, що весь видимий Всесвіт,
14:34
everything we can see in every direction with the Hubble Space Telescope
311
858000
3000
все, що ми можемо бачити у кожному напрямку за допомогою телескопу «Хаббл»
14:37
plus our other instruments,
312
861000
1000
плюс наші інші інструменти,
14:38
was once in a region that was smaller than an atom.
313
862000
5000
колись було у місцині, меншій ніж атом.
14:43
It started with tiny quantum mechanical fluctuations,
314
867000
2000
Воно почалася з малесеньких квантових механічних відхилень,
14:45
but expanding at a tremendous rate.
315
869000
2000
і розширювалося з величезною швидкістю.
14:47
And those fluctuations
316
871000
2000
Ці відхилення
14:49
were stretched to astronomical sizes, and those fluctuations
317
873000
3000
розширилися до астрономічних розмірів, і врешті
14:52
eventually are the things we see in the cosmic microwave background.
318
876000
4000
ми бачимо їх у космічному мікрохвильовому фоні.
14:56
And then we needed some way to turn those fluctuations into galaxies
319
880000
3000
Потім нам треба було якось перетворити ці коливання в галактики
14:59
and clusters of galaxies and make these kinds of structures go on.
320
883000
3000
і кластери галактик, а також зробити так, щоб такі структури розвивалися.
15:02
So I'm going to show you a smaller simulation.
321
886000
2000
Але я покажу вам меншу симуляцію.
15:04
This simulation was run on 1,000 processors for a month
322
888000
4000
Ця симуляція генерувалася на 1000 процесорах протягом місяця,
15:08
in order to make just this simple visible one.
323
892000
2000
щоб зробити лише простий зразок.
15:10
So I'm going to show you one
324
894000
1000
Отож я покажу вам симуляція,
15:11
that can be run on a desktop in two days in the next picture.
325
895000
4000
яка за два дні роботи на домашньому комп'ютері дасть наступне зображення.
15:15
So you start out with teeny fluctuations
326
899000
2000
Отож ви починаєте з малесеньких коливань,
15:17
when the universe was at this point,
327
901000
1000
коли Всесвіт знаходиться в точці,
15:18
now four times smaller, and so forth.
328
902000
3000
тепер в чотири рази меншій і т. д.
15:21
And you start seeing these networks, this cosmic web of structure forming.
329
905000
4000
І ви починаєте бачити, як формуються ці переплетіння, ця космічна павутина структури.
15:25
And this is a simple one, because it doesn't have the ordinary matter
330
909000
3000
Вона проста, бо не містить простої матерії,
15:28
and it just has the dark matter in it.
331
912000
2000
а має лише темну матерію.
15:30
And you see how the dark matter lumps up,
332
914000
2000
І ви бачите, як темна матерія скупчується,
15:32
and the ordinary matter just trails along behind.
333
916000
3000
а проста матерія просто тягнеться за нею.
15:35
So there it is.
334
919000
2000
Отож таке.
15:37
At the beginning it's very uniform.
335
921000
2000
На початку воно дуже однорідне.
15:39
The fluctuations are a part in 100,000.
336
923000
2000
Коливання складають стотисячні частки.
15:41
There are a few peaks that are a part in 10,000,
337
925000
2000
Є кілька піків, в яких частки сягають десятитисячних,
15:43
and then over billions of years, gravity just pulls in.
338
927000
5000
і потім протягом мільярдів років, гравітація все притягує.
15:48
This is light over density, pulls the material around in.
339
932000
3000
Розріджена матерія притягується до купи.
15:51
That pulls in more material and pulls in more material.
340
935000
3000
Це притягує все більше і більше матерії.
15:54
But the distances on the universe are so large
341
938000
2000
Але відстані в космосі такі великі,
15:56
and the time scales are so large that it takes a long time for this to form.
342
940000
4000
а масштаби часу такі значні, що формування цього займає багато часу.
16:00
And it keeps forming until the universe is roughly about half the size it is now,
343
944000
6000
І воно продовжує формуватися, поки Всесвіт досягає приблизно половини теперішнього розміру,
16:06
in terms of its expansion.
344
950000
2000
у термінах простору.
16:08
And at that point, the universe mysteriously starts accelerating
345
952000
4000
І в той момент, Всесвіт незбагненно починає прискорювати
16:12
its expansion and cuts off the formation of larger-scale structure.
346
956000
3000
своє розширення і припиняє формування масштабнішої структури.
16:15
So we're just seeing as large a scale structure as we can see,
347
959000
3000
Отож ми зараз бачимо наймасштабнішу доступну нам структуру,
16:18
and then only things that have started forming already
348
962000
3000
і тоді лише речі, які вже почали формуватися,
16:21
are going to form, and then from then on it's going to go on.
349
965000
3000
будуть формуватися і від того часу все буде продовжуватися.
16:24
So we're able to do the simulation, but this is two days on a desktop.
350
968000
6000
Отож ми можемо зробити цю симуляцію, але це займає два дні на комп'ютері.
16:30
We need, you know, 30 days on 1,000 processors
351
974000
3000
Знаєте, нам треба 30 днів і 1000 процесорів,
16:33
to do the kind of simulation that I showed you before.
352
977000
3000
щоб створити симуляцію, яку я раніше показував вам.
16:36
So we have an idea of how to play seriously, creating the universe
353
980000
6000
Отож ми маємо поняття, як грати серйозно, створюючи Всесвіт
16:42
by starting with essentially less than an eyedrop full of material,
354
986000
5000
розпочавши, по суті, з менше ніж краплини, наповненої матерією,
16:47
and we create everything we can see in any direction, right,
355
991000
5000
і ми створили все, що можна осягнути оком у будь-якому напрямку, правда,
16:52
from almost nothing -- that is, something extremely tiny,
356
996000
5000
з майже нічого, тобто з чогось надзвичайно крихітного,
16:57
extremely small -- and it is almost perfect,
357
1001000
5000
дуже малого, і воно майже бездоганне,
17:02
except it has these tiny fluctuations at a part in 100,000 level,
358
1006000
4000
крім того, що воно має ці малі коливання у стотисячних частках,
17:06
which turn out to produce the interesting patterns and designs we see,
359
1010000
3000
які, як виявилося, породжують цікаві структури та утворення, які ми бачимо,
17:09
that is, galaxies and stars and so forth.
360
1013000
3000
тобто, галактики і зірки і т. д.
17:12
So we have a model, and we can calculate it, and we can use it
361
1016000
5000
Отож ми маємо модель і можемо обрахувати її, і ми можемо використати її
17:17
to make designs of what we think the universe really looks like.
362
1021000
3000
для створення дизайнів нашого уявлення про Всесвіт.
17:20
And that design is sort of way beyond
363
1024000
3000
І цей дизайн у якомусь відношення виходить за межі того,
17:23
what our original imagination ever was.
364
1027000
2000
що ми раніше уявляли.
17:25
So this is what we started with 15 years ago,
365
1029000
4000
Отож з цього ми і розпочали 15 років тому
17:29
with the Cosmic Background Explorer -- made the map on the upper right,
366
1033000
4000
з супутником COBE — склали карту вгорі справа,
17:33
which basically showed us that there were large-scale fluctuations,
367
1037000
4000
яка, по суті, показала нам, що існували широкомасштабні коливання,
17:37
and actually fluctuations on several scales. You can kind of see that.
368
1041000
3000
і власне коливання у різних масштабах. Ви можете це бачити.
17:40
Since then we've had WMAP,
369
1044000
2000
З того часу ми користувалися супутником WMAP,
17:42
which just gives us higher angular resolution.
370
1046000
2000
який просто дає нам вищу кутову роздільну здатність.
17:44
We see the same large-scale structure,
371
1048000
1000
Ми бачимо таку саму широкомасштабну структуру,
17:45
but we see additional small-scale structure.
372
1049000
3000
але додатково ми бачимо структуру невеликого масштабу.
17:48
And on the bottom right is if the satellite had flipped upside down
373
1052000
4000
І внизу справа видно зображення, якщо б супутник повернувся
17:52
and mapped the Earth, what kind of a map we would have got of the Earth.
374
1056000
3000
і зафіксував Землю, то яку б карту ми отримали.
17:55
You can see, well, you can, kind of pick out
375
1059000
2000
Ви можете бачити, і можете виділити
17:57
all the major continents, but that's about it.
376
1061000
3000
всі основі континенти, але на цьому все.
18:00
But what we're hoping when we get to Planck, we'll have resolution
377
1064000
2000
Та ми сподіваємося, що коли отримаємо супутник Планк, то матимемо роздільну здатність
18:02
about equivalent to the resolution you see of the Earth there,
378
1066000
4000
майже еквівалентну тій, що маємо тут відносно Землі,
18:06
where you can really see the complicated pattern that exists on the Earth.
379
1070000
5000
на якій справді можна побачити складну структуру, що існує на Землі.
18:11
And you can also tell, because of the sharp edges
380
1075000
2000
Також можна сказати, зважаючи на чіткі межі,
18:13
and the way things fit together, there are some non-linear processes.
381
1077000
4000
і композицію структури, що там відбуваються певні нелінійні процеси.
18:17
Geology has these effects,
382
1081000
2000
У геології є такі явища,
18:19
which is moving the plates around and so forth.
383
1083000
3000
тобто переміщення плит і таке інше.
18:22
You can see that just from the map alone.
384
1086000
2000
Це можна дізнатися вже з самої карти.
18:24
We want to get to the point in our maps of the early universe
385
1088000
2000
На наших картах ми хочемо сягнути часу раннього Всесвіту,
18:26
we can see whether there are any non-linear effects
386
1090000
3000
щоб побачити, чи мали місце якісь нелінійні явища,
18:29
that are starting to move, to modify, and are giving us a hint about how
387
1093000
5000
які починали рухатися, змінюватися і дають нам підказку, як
18:34
space-time itself was actually created at the beginning moments.
388
1098000
2000
власне був утворений час-простір на початку часів.
18:36
So that's where we are today,
389
1100000
2000
Отже зараз ми знаходимося на такому етапі,
18:38
and that's what I wanted to give you
a flavor of.
a flavor of.
390
1102000
3000
і я хотів, щоб ви цим посмакували.
18:41
Give you a different view about what the design
391
1105000
2000
Хотів донести вам інший погляд на те, як виглядає
18:43
and what everything else looks like.
392
1107000
2000
творіння та все інше.
18:47
Thank you.
393
1111000
1000
Дякую.
18:48
(Applause)
394
1112000
2000
(Оплески)
ABOUT THE SPEAKER
George Smoot - AstrophysicistAstrophysicist, cosmologist and Nobel Prize winner George Smoot studies the cosmic microwave background radiation -- the afterglow of the Big Bang. His pioneering research into deep space and time is uncovering the structure of the universe itself.
Why you should listen
George Smoot looks into the farthest reaches of space to the oldest objects in the known universe: fluctuations in the remnants of creation. Using data collected from satellites such as COBE and WMAP, scanning the cosmic microwave background radiation (a relic of the heat unleashed after the Big Bang), he probes the shape of the universe. In 1992 he and his Berkeley team discovered that the universe, once thought to be smooth and uniform at the largest scale, is actually anisotropic -- or varied and lumpy.
Smoot continues to investigate of the structure of the universe at the University of California at Berkeley, mapping billions of galaxies and filaments of dark matter in hope of uncovering the secrets of the universe's origins.
George Smoot | Speaker | TED.com