قبل حوالي 100 سنة مضت عام 1915، نشر آينشتاين نظريته في النسبية العامة والذي هو اسم غريب نوعاً ما لكنها نظرية تشرح الجاذبية وتنص على أن الكتلة (المادة جمعاء والكواكب) تجذب الكتلة ليس بسبب قوة آنية كما ادّعى نيوتن لكن لأن كل المادة، جميعنا وجميع الكواكب نخلق تجاعيد في نسيج الزمكان المرن الزمكان هو هذا الشيء الذي نعيش فيه والذي يربطنا جميعاً الأمر يشبه تشوه شكل الفراش عندما ننام عليه الكتل تتحرك مجدداً ليس طبقاً لقوانين نيوتن ولكن لأنها ترى انحناءات الزمكان هذه وتتبع المنحنيات الصغيرة تماما كما يأوي إلينا شريكنا في السرير بسبب انحناءات الفراش
A little over 100 years ago, in 1915, Einstein published his theory of general relativity, which is sort of a strange name, but it's a theory that explains gravity. It states that mass -- all matter, the planets -- attracts mass, not because of an instantaneous force, as Newton claimed, but because all matter -- all of us, all the planets -- wrinkles the flexible fabric of space-time. Space-time is this thing in which we live and that connects us all. It's like when we lie down on a mattress and distort its contour. The masses move -- again, not according to Newton's laws, but because they see this space-time curvature and follow the little curves, just like when our bedmate nestles up to us because of the mattress curvature.
(ضحك)
(Laughter)
بعد سنة، في عام 1916، استنتج آينشتاين من نظريته أن الأمواج الثقالية موجودة وأن هذه الأمواج تنتج عندما تتحرك الكتل مثلاً عندما يدور نجمان كل منهما حول الآخر يخلقان طيات في الزمكان والتي بدورها تحمل طاقة من المنظومة وتتحرك النجوم باتجاه بعضها لكنه أيضا قدّر أن هذه التأثيرات آنية جداً لدرجة أنه من المستحيل أن تقاس سأخبركم القصة، كيف جرى الأمر بمجهود مئات العلماء الذين يعملون في العديد من البلاد لعدة عقود من الزمن مؤخراً فقط في عام 2015 اكتشفنا الموجات الثقالية هذه للمرة الأولى
A year later, in 1916, Einstein derived from his theory that gravitational waves existed, and that these waves were produced when masses move, like, for example, when two stars revolve around one another and create folds in space-time which carry energy from the system, and the stars move toward each other. However, he also estimated that these effects were so minute, that it would never be possible to measure them. I'm going to tell you the story of how, with the work of hundreds of scientists working in many countries over the course of many decades, just recently, in 2015, we discovered those gravitational waves for the first time.
إنها على الأرجح قصة طويلة بدأت قبل 1.3 مليار سنة قبل وقت طويل جداً في مجرة بعيدة، بعيدة جداً
It's a rather long story. It started 1.3 billion years ago. A long, long time ago, in a galaxy far, far away --
(ضحك)
(Laughter)
كان هناك ثقبان أسودان يدوران حول بعضهما "يرقصان التانغو" كما أحب أن أقول بدأ الأمر ببطء لكن بإرسالهما للأمواج الثقالية اقتربا من بعضهما وبسرعة متزايدة حتى قاربت سرعة دورانهما سرعة الضوء عندها انصهرا في ثقب أسود واحد له كتلة تعادل 60 ضعفاً من كتلة الشمس لكنها مضغوطة ضمن نطاق 360 كيلومتراً هذا بحجم ولاية لويزيانا! حيث أعيش أنا هذا التأثير الرهيب ولّد الأمواج الثقالية والتي نشرت خبر هذا العناق الكوني إلى بقية الكون
two black holes were revolving around one another -- "dancing the tango," I like to say. It started slowly, but as they emitted gravitational waves, they grew closer together, accelerating in speed, until, when they were revolving at almost the speed of light, they fused into a single black hole that had 60 times the mass of the Sun, but compressed into the space of 360 kilometers. That's the size of the state of Louisiana, where I live. This incredible effect produced gravitational waves that carried the news of this cosmic hug to the rest of the universe.
تطلب الأمر وقتاً طويلاً لنعرف تأثير الأمواج لأن طريقة قياسهم تكون بالبحث عن آثار بعيدة نريد قياس خطوط الطول والمسافات عندما مرت هذه الأمواج الثقالية بجانب الأرض في عام 2015 غيرت في كل المسافات المسافات بيننا جميعاً، بيني وبينكم أطوالنا كل واحد منا تمدد وتقلص بمقدار ضئيل نتوقّع أن التأثير والمسافة متناسبان لكنه صغير جداً حتى للمسافات الأطول بكثير من طولي الضئيل التأثير متناهٍ في الصغر على سبيل المثال: المسافة بين الأرض والشمس تغيرت بمقدار قطر ذرّي واحد كيف يمكن قياس ذلك؟ كيف يمكننا قياسه؟
It took us a long time to figure out the effects of these gravitational waves, because the way we measure them is by looking for effects in distances. We want to measure longitudes, distances. When these gravitational waves passed by Earth, which was in 2015, they produced changes in all distances -- the distances between all of you, the distances between you and me, our heights -- every one of us stretched and shrank a tiny bit. The prediction is that the effect is proportional to the distance. But it's very small: even for distances much greater than my slight height, the effect is infinitesimal. For example, the distance between the Earth and the Sun changed by one atomic diameter. How can that be measured? How could we measure it?
قبل خمسين سنةً بعض الفيزيائين في معهدَي (MIT) و(Caltech) كيب ثورن، رون دريفر، راي وايس ظنوا أن بإمكانهم قياس الأبعاد بدقة باستخدام ليزر يقيس المسافات بين مرايا بعيدة عن بعضها عدة كيلومترات تطلب الأمر سنوات عدة والكثير من العمل والعديد من العلماء لتطوير التقنية وتطوير الأفكار وبعد 20 سنة، أي قبل حوالي 30 سنة بدؤوا ببناء كاشفَي أمواج ثقالية ومقياسَي تداخل في الولايات المتحدة الأمريكية كل واحد بطول أربعة كيلومترات واحد في ليفينغستون، لويزيانا وسط غابة جميلة والآخر في هانفورد، واشنطن وسط الصحراء
Fifty years ago, some visionary physicists at Caltech and MIT -- Kip Thorne, Ron Drever, Rai Weiss -- thought they could precisely measure distances using lasers that measured distances between mirrors kilometers apart. It took many years, a lot of work and many scientists to develop the technology and develop the ideas. And 20 years later, almost 30 years ago, they started to build two gravitational wave detectors, two interferometers, in the United States. Each one is four kilometers long; one is in Livingston, Louisiana, in the middle of a beautiful forest, and the other is in Hanford, Washington, in the middle of the desert.
مقاييس التداخل لها أجهزة ليزر تسافر من المركز خلال أربع كيلومترات معزولة وتنعكس عن المرايا ثم تعود نقيس الاختلاف في المسافات بين هذه الذراع وهذه الذراع هذه الكواشف حساسة جداً جداً تُعتبر أكثر الآلات دقة في العالم لماذا صنعنا اثنين؟ لأن الإشارات التي نريد قياسها تأتي من الفضاء لكن المرايا تتحرك طوال الوقت لذا ولكي نميز تأثيرات الأمواج الثقالية التي هي فلكية ويجب أن تظهر على الكاشفين يمكننا تمييزها من التأثيرات المحلية والتي تظهر بشكل منفصل على أحدهما
The interferometers have lasers that travel from the center through four kilometers in-vacuum, are reflected in mirrors and then they return. We measure the difference in the distances between this arm and this arm. These detectors are very, very, very sensitive; they're the most precise instruments in the world. Why did we make two? It's because the signals that we want to measure come from space, but the mirrors are moving all the time, so in order to distinguish the gravitational wave effects -- which are astrophysical effects and should show up on the two detectors -- we can distinguish them from the local effects, which appear separately, either on one or the other.
في سبتمبر/أيلول لعام 2015 كنا ننهي تثبيت تكنولوجيا الجيل الثاني في الكواشف وكنا بدون الحساسية المثلى التي أردناها مازلنا كذلك حتى الآن بعد سنتين لكننا أردنا جمع المعلومات لم نعتقد أننا سنرى شيئاً لكننا كنا نتجهز لجمع معلومات لعدة أشهر وبعدها فاجأتنا الطبيعة
In September of 2015, we were finishing installing the second-generation technology in the detectors, and we still weren't at the optimal sensitivity that we wanted -- we're still not, even now, two years later -- but we wanted to gather data. We didn't think we'd see anything, but we were getting ready to start collecting a few months' worth of data. And then nature surprised us.
في 14 من سبتمبر/أيلول 2015 رأينا في كِلا الكاشفَين موجة ثقالية في كِلا الكاشفَين رأينا إشارة بدوائر تتزايد في السعة والتردد ثم تعود لتخبت من جديد وكانت هي نفسها في كِلا الكاشفَين كانت أمواجاً ثقالية ليس هذا فحسب، بحل شيفرة هذه الأمواج تمكنا من استنتاج أنها أتت من ثقوب سوداء انصهرت سوية لتصنع الموجة قبل أكثر من مليار سنة وهذا كان...
On September 14, 2015, we saw, in both detectors, a gravitational wave. In both detectors, we saw a signal with cycles that increased in amplitude and frequency and then go back down. And they were the same in both detectors. They were gravitational waves. And not only that -- in decoding this type of wave, we were able to deduce that they came from black holes fusing together to make one, more than a billion years ago. And that was --
(تصفيق)
(Applause)
هذا كان مذهلاً
that was fantastic.
في البداية لم نصدق الأمر لم نتصور أن هذا سيحدث حتى وقت طويل كان الأمر مفاجأً لنا جميعاً استغرقنا أشهر لنقنع أنفسنا أن الأمر حقيقة لأننا لم نرد أن نترك أي مجال للخطأ لكنه كان حقيقة ولإزالة أي شك بأن المراصد تستطيع حقاً قياس هذه الأشياء في ديسمبر/كانون الأول من نفس السنة قسنا موجة ثقالية أخرى أصغر من الأولى الموجة الأولى شكلت اختلافاً في المسافة لجزء من أربعة آلاف من البروتون على امتداد أربعة كيلومترات أجل، الكشف الأول كان أصغر لكنه يبقى مقنعاً جداً بحسب معاييرنا بغض النظر عن أن هذه أمواج زمكانية وليست أمواجاً صوتية نحب وضعها على مكبرات الصوت والإنصات لها ندعوها ب "موسيقى الكون" أود أن أُسمعكم أول نغمتين من تلك الموسيقى
At first, we couldn't believe it. We didn't imagine this would happen until much later; it was a surprise for all of us. It took us months to convince ourselves that it was true, because we didn't want to leave any room for error. But it was true, and to clear up any doubt that the detectors really could measure these things, in December of that same year, we measured another gravitational wave, smaller than the first one. The first gravitational wave produced a difference in the distance of four-thousandths of a proton over four kilometers. Yes, the second detection was smaller, but still very convincing by our standards. Despite the fact that these are space-time waves and not sound waves, we like to put them into loudspeakers and listen to them. We call this "the music of the universe." I'd like you to listen to the first two notes of that music.
(صوت تغريد)
(Chirping sound)
(صوت تغريد)
(Chirping sound)
الصوت الثاني الأقصر كان آخر جزء من الثانية للثقبين الأسودين في هذا الجزء انبعثت كميات هائلة من الطاقة الكثير من الطاقة كثلاث شموس تتحول إلى طاقة باتباع الصيغة الشهيرة E = mc2 تتذكرون تلك؟ نحب تلك الموسيقى كثيراً لدرجة أننا نرقص على أنغامها سأدعكم تسمعون مجدداً
The second, shorter sound was the last fraction of a second of the two black holes which, in that fraction of a second, emitted vast amounts of energy -- so much energy, it was like three Suns converting into energy, following that famous formula, E = mc2. Remember that one? We love this music so much we actually dance to it. I'm going to have you listen again.
(صوت تغريد)
(Chirping sound)
(صوت تغريد)
(Chirping sound)
إنها موسيقى الكون!
It's the music of the universe!
(تصفيق)
(Applause)
يقوم الناس بسؤالي بشكل متكرر الآن: "ما استخدامات الأمواج الثقالية؟ والآن بعد أن اكتشفتوها... ما الذي بقي لفعله؟" كيف يمكن أن تُستخدم الأمواج الثقالية؟
People frequently ask me now: "What can gravitational waves be used for? And now that you've discovered them, what else is there left to do?" What can gravitational waves be used for?
عندما سألوا بورجس: "ما هي الغاية من الشعر؟" هو بدوره أجاب: "ما الغاية من الفجر؟ ما الغاية من المعانقات؟ ما الغاية من رائحة القهوة؟" أجاب هو... "الغاية من الشعر هي المتعة، إنه للعاطفة إنه للعيش"
When they asked Borges, "What is the purpose of poetry?" he, in turn, answered, "What's the purpose of dawn? What's the purpose of caresses? What's the purpose of the smell of coffee?" He answered, "The purpose of poetry is pleasure; it's for emotion, it's for living."
وفهم الكون وفضول الإنسان هذا لمعرفة كيف يعمل كل شيء متشابهان منذ زمن سحيق، البشرية -كلنا وكل شخص عندما كنا أطفالاً- عندما كنا ننظر إلى السماء للمرة الأولى ونرى النجوم كنا نتساءل "ما هي النجوم؟" ذلك الفضول هو ما يجعلنا بشراً وهذا ما نفعله بالعلم
And understanding the universe, this human curiosity for knowing how everything works, is similar. Since time immemorial, humanity -- all of us, everyone, as kids -- when we look up at the sky for the first time and see the stars, we wonder, "What are stars?" That curiosity is what makes us human. And that's what we do with science.
نود أن نقول أن الأمواج الثقالية لها هدف الآن لأننا نفتح طريقاً جديداً لاستكشاف الكون إلى الآن بإمكاننا رؤية أنوار النجوم عن طريق الأمواج الكهرمغناطيسية الآن بإمكاننا أن نستمع إلى صوت الكون وحتى صوت الأشياء التي لا تصدر الضوء كالأمواج الثقالية.
We like to say that gravitational waves now have a purpose, because we're opening up a new way to explore the universe. Until now, we were able to see the light of the stars via electromagnetic waves. Now we can listen to the sound of the universe, even of things that don't emit light, like gravitational waves.
(تصفيق)
(Applause)
شكراً لكم.
Thank you.
(تصفيق)
(Applause)
لكن هل هي مفيدة؟ ألا يمكننا أن نستخلص أي تقنية من الأمواج
But are they useful? Can't we derive any technology from gravitational waves?
أجل، على الأرجح لكنها غالباً ستستغرق الكثير من الوقت لقد طورنا التكنولوجيا اللازمة لكشفها ولكن على توقيت الأمواج نفسها ربما سنكتشف بعد 100 سنة من الآن أنها مفيدة لكن اشتقاق التكنولوجيا من العلم يتطلب وقتاً طويلاً وليس هذا السبب لفعلنا ذلك كل التكنولوجيا تأتي من العلم لكننا نمارس العلم للمتعة ما الذي بقي لفعله؟ الكثير. الكثير، هذه فقط البداية
Yes, probably. But it will probably take a lot of time. We've developed the technology to detect them, but in terms of the waves themselves, maybe we'll discover 100 years from now that they are useful. But it takes a lot of time to derive technology from science, and that's not why we do it. All technology is derived from science, but we practice science for the enjoyment. What's left to do? A lot. A lot; this is only the beginning.
بجعلنا الكواشف أكثر وأكثر حساسية -ولدينا الكثير لفعله هنا- لن نرى مزيداً من الثقوب السوداء فحسب ولن نقتصر على تصنيف عددها وأماكنها وكم هي كبيرة سيكون بمقدورنا رؤية أمور أخرى سنرى نجوماً نيوترونية تنصهر وتتحول إلى ثقوب سوداء سنرى ولادة ثقب أسود سنرى نجوماً دوّارة في مجرتنا تصدر أمواجاً جيبية سنرى انفجارات لنجوم مستعرّة في مجرتنا سنرى طيفاً كاملاً من المصادر الجديدة
As we make the detectors more and more sensitive -- and we have lots of work to do there -- not only are we going to see more black holes and be able to catalog how many there are, where they are and how big they are, we'll also be able to see other objects. We'll see neutron stars fuse and turn into black holes. We'll see a black holes being born. We'll be able to see rotating stars in our galaxy produce sinusoidal waves. We'll be able to see explosions of supernovas in our galaxy. We'll be seeing a whole spectrum of new sources.
نودّ أن نقول أننا أضفنا حاسة جديدة لجسم الإنسان الآن -إضافة إلى الرؤية- بإمكاننا أن نسمع هذه ثورة في علم الفلك كاكتشاف غاليليو للمقراب كإضافة الصوت إلى الأفلام الصامتة هذه فقط البداية. نحب أن نعتقد بأن الطريق للعلم طويل جداً -ممتع جداً- لكن طويل جداً وأننا هذا المجتمع الدولي من العلماء نعمل من دول عدة، معاً كفريق واحد نساعد في بناء هذا الطريق وأننا نسلط الضوء -أحياناً نواجه العقبات- ونبني -ربما- طريقاً سريعاً إلى الكون
We like to say that we've added a new sense to the human body: now, in addition to seeing, we're able to hear. This is a revolution in astronomy, like when Galileo invented the telescope. It's like when they added sound to silent movies. This is just the beginning. We like to think that the road to science is very long -- very fun, but very long -- and that we, this large, international community of scientists, working from many countries, together as a team, are helping to build that road; that we're shedding light -- sometimes encountering detours -- and building, perhaps, a highway to the universe.
شكراً لكم.
Thank you.
(تصفيق)
(Applause)