Εδώ και λίγο παραπάνω από εκατό χρόνια, το 1915, ο Αϊνστάιν εξέδωσε τη γενική θεωρία της σχετικότητας, που είναι ένα όνομα κάπως περίεργο, καθώς πρόκειται για μια θεωρία που εξηγεί τη βαρύτητα. Λέει πως οι μάζες -όλη η ύλη, οι πλανήτες- έλκονται όχι επειδή τους ελκύει μια δύναμη στιγμιαία, όπως είπε ο Νεύτωνας, αλλά επειδή όλη η ύλη -όλοι εμείς, όλοι οι πλανήτες- τσαλακώνει την ελαστική υφή του χωροχρόνου.
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.
Ο χωροχρόνος είναι αυτό μέσα στο οποίο ζούμε και που μας συνδέει όλους μεταξύ μας. Είναι όπως όταν κάποιος μας κοιμίζει σε ένα στρώμα και εμείς παραμορφώνουμε το στρώμα. Και οι μάζες κινούνται, όπως είπαμε, όχι σύμφωνα με τους νόμους του Νεύτωνα, αλλά επειδή βλέπουν αυτή την καμπυλότητα του χωροχρόνου και ακολουθούν τις καμπύλες, όπως όταν ο σύντροφος μας στο κρεβάτι έρχεται κοντά μας εξαιτίας της καμπύλης του στρώματος.
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.
(Γέλια)
(Laughter)
Ένα χρόνο μετά, το 1916. ο Αϊνστάιν συμπέρανε από τη θεωρία του ότι υπάρχουν τα βαρυτικά κύματα. Αυτά παράγονται όταν οι μάζες κινούνται όπως, για παράδειγμα, όταν τα άστρα περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο, και παράγουν πτυχώσεις στο χωροχρόνο οι οποίες φέρουν ενέργεια εκ του συστήματος και πλησιάζουν τα άστρα. Ωστόσο, αυτός επίσης υπολόγισε
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
ότι αυτές οι επιδράσεις ήταν πολύ πολύ πολύ μικρές ώστε ποτέ να μην μπορούν να μετρηθούν. Πρόκειται να σας πω πώς με την εργασία εκατοντάδων επιστημόνων που δούλευαν σε πολλές χώρες και για πολλές δεκαετίες, πριν από πολύ λίγο καιρό, το 2015, ανακαλύψαμε αυτά τα βαρυτικά κύματα για πρώτη φορά.
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.
Είναι μια αρκετά μεγάλη ιστορία. Ξεκίνησε πριν 1.300 εκατομμύρια χρόνια. Πριν από πολύ πολύ καιρό, σε έναν γαλαξία πολύ πολύ μακρινό -
It's a rather long story. It started 1.3 billion years ago. A long, long time ago, in a galaxy far, far away --
(Γέλια)
(Laughter)
υπήρχαν δύο μαύρες τρύπες οι οποίες περιστρέφονταν η μία γύρω απο την άλλη, «χορεύοντας ένα τανγκό», όπως μου αρέσει να λέω, που ξεκίνησε αργά, αλλά καθώς εξέπεμπαν βαρυτικά κύματα, αυτές περιστρέφονταν, επιτάχυναν, μέχρι που, όταν περιστρέφονταν περίπου με την ταχύτητα του φωτός, αυτές ενώθηκαν σε μία μόνη μαύρη τρύπα η οποία είχε 60 φορές την μάζα του ηλίου αλλά συμπιεσμένη σε 360 χιλιόμετρα. Αυτό είναι το μέγεθος της πολιτείας της Λουιζιάνα, εκεί όπου ζω. Αυτό το απίστευτο φαινόμενο παρήγαγε βαρυτικά κύματα που μετέφεραν το μήνυμα αυτού του κοσμικού εναγκαλισμού στο υπόλοιπο του σύμπαντος.
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.
Εμείς περάσαμε πολύ χρόνο ανακαλύπτοντας την επίδραση αυτών των βαρυτικών κυμάτων, επειδή αυτό που έκαναν, ο τρόπος που τα μετρήσαμε, είναι να ψάχνουμε επιδράσεις στις αποστάσεις. Εμείς θέλουμε να μετρήσουμε συντεταγμένες, αποστάσεις. Όταν αυτά τα βαρυτικά κύματα πέρασαν από τη Γη, -που πέρασαν το 2015- παρήγαγαν αλλαγές σε όλες τις αποστάσεις τις αποστάσεις ανάμεσά σας, ανάμεσα σε εσάς και εμένα, το ύψος μας - όλους εμάς μας μεγεθύνουν και μας συρρικνώνουν ελάχιστα. Η πρόβλεψη είναι ότι η επίδραση είναι ανάλογη της απόστασης. Αλλά αυτή είναι μικροσκοπική: ακόμα και για αποστάσεις πολύ μεγαλύτερες από το δικό μου μικρό ύψος, η επίδραση είναι απειροελάχιστη. Για παράδειγμα, η απόσταση μεταξύ της Γης και του Ηλίου άλλαξε κατά μία ατομική διάμετρο. Πώς μπορεί να μετρηθεί κάτι τέτοιο; Πώς μπορέσαμε να μετρήσουμε κάτι τέτοιο;
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?
Πριν από περίπου 100 χρόνια, υπήρχαν κάποιοι οραματιστές φυσικοί στο Κάλτεκ και στο ΜΙΤ, οι Κιπ Θορν, Ρον Ντρέβερ και Ρέι Βάις, οι οποίοι πίστευαν ότι θα μπορούσαν να μετρήσουν αποστάσεις με ακρίβεια χρησιμοποιώντας λέιζερ τα οποία μετρούσαν αποστάσεις μεταξύ κατόπτρων τα οποία απείχαν χιλιόμετρα μεταξύ τους. Χρειάστηκαν πολλά χρόνια, πολλή δουλειά και πολλοί επιστήμονες για να αναπτύξουν την τεχνολογία, να αναπτύξουν τις ιδέες, και 20 χρόνια μετά, -μάλλον 20 με 30 χρόνια πριν- άρχισαν να κατασκευάζουν δύο ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων, δύο ιντερφερόμετρα, στις Ηνωμένες Πολιτείες, κάθε ένα μεγέθους τεσσάρων χιλιομέτρων. Το ένα είναι στην Πολιτεία της Λουιζιάνα, στο Λίβινγκτον της Λουιζιάνα, στη μέση ενός πολύτιμου δάσους; το άλλο στο Χάνφορντ της Ουάσινγκτον, την Πολιτεία της Ουάσινγκτον, στην μέση της ερήμου.
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.
Σε αυτά τα ιντερφερόμετρα, έχουμε λέιζερ που ταξιδεύουν από το κέντρο, τέσσερα χιλιόμετρα στο κενό, αντανακλώνται στους καθρέφτες και επιστρέφουν, κι εμείς μετράμε τη διαφορά της απόστασης μεταξύ του ενός κλάδου και του άλλου. Και αυτοί οι ανιχνευτές είναι πολύ πολύ ευαίσθητοι, είναι τα πιο ακριβή όργανα στον κόσμο. Γιατί φτιάξαμε δύο; Γιατί τα σήματα που θέλουμε να μετρήσουμε επιστρέφουν από το διάστημα αυτά είναι που θέλουμε να μετρήσουμε, αλλά οι καθρέφτες κινούνται όλη την ώρα, έπειτα για να διακρίνουμε επιδράσεις βαρυτικών κυμάτων που είναι φαινόμενα αστροφυσικά και πρέπει να εμφανίζονται στους δυο ανιχνευτές, μπορούμε να τις διακρίνουμε από τα τοπικά φαινόμενα, που εμφανίζονται ξεχωριστά, στον ένα η τον άλλο.
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.
Τον Σεπτέμβριο του 2015, ολοκληρώσαμε την εγκατάσταση της δεύτερης γενιάς τεχνολογίας σε αυτούς τους ανιχνευτές, και ακόμη δεν φτάσαμε τη βέλτιστη ευαισθησία που επιθυμούμε -ακόμη δεν βρισκόμαστε εκεί, ακόμη και δυο χρόνια μετά- αλλά πλέον θέλαμε να πάρουμε δεδομένα. Δεν πιστεύαμε ότι θα βλέπαμε τίποτα, άλλα ήμασταν έτοιμοι να αρχίσουμε να παίρνουμε δεδομένα για λίγους μήνες. Και η φύση μας εξέπληξε.
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.
Στις 14 Σεπτεμβρίου του 2015, είδαμε στους δύο ανιχνευτές ένα βαρυτικό κύμα. Στους δύο ανιχνευτές είδαμε ένα σήμα με μερικούς κύκλους που μεγάλωναν σε εύρος συχνότητας, έπειτα εξασθένησαν, και ήταν ίδιοι και στους δύο ανιχνευτές. Ήταν βαρυτικά κύματα. Και όχι μόνο αυτό, μα επίσης, αποκωδικοποιώντας αυτή τη μορφή κύματος, μπορέσαμε να συμπεράνουμε ότι προέρχονταν από μαύρες τρύπες που είχαν ενωθεί σε μία μόνη, πριν από πάνω από ένα δισεκατομμύριο χρόνια. Και αυτό ήταν -
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 --
(Χειροκρότημα)
(Applause)
Αυτό ήταν φανταστικό.
that was fantastic.
Στην αρχή, δεν μπορούσαμε να το πιστέψουμε. Αυτό υποτίθεται ότι δεν θα μπορούσε να έχει συμβεί μέχρι πολύ αργότερα. Ήταν έκπληξη για όλους. Μας πήρε μήνες να πεισθούμε ότι αυτό ήταν βέβαιο, επειδή δεν θέλαμε να αφήσουμε περιθώριο λάθους. Μα ήταν σίγουρο, και για να εξαλείψουμε κάθε αμφιβολία για το αν πραγματικά οι ανιχνευτές μπορούσαν να μετρήσουν αυτά τα πράγματα, τον Δεκέμβριο του ίδιου έτους, μετρήσαμε ένα άλλο βαρυτικό κύμα, πιο μικρό απο το προηγούμενο. Το πρώτο βαρυτικό κύμα παρήγαγε μια διαφορά απόστασης τεσσάρων χιλιοστών του πρωτονίου, περίπου τέσσερα χιλιόμετρα. Ναι, ο δεύτερος εντοπισμός ήταν πιο μικρός αλλά μέχρι σήμερα πολύ πειστικός για τα δικά μας στάνταρ. Παρόλο που ήταν κύματα του χωροχρόνου, όχι κύματα ήχου, μας αρέσει να τα βάζουμε και να τα ακούμε. Αυτά τα ονομάζουμε «Η μουσική του σύμπαντος». Εδώ θέλω να σας βάλω να ακούσετε τις δύο πρώτες νότες αυτής της μουσικής.
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.
(Κουδούνισμα)
(Chirping sound)
(Κουδούνισμα)
(Chirping sound)
Η δεύτερη, η πιο σύντομη ήταν το τελευταίο τμήμα της δεύτερης από αυτές τις δύο μαύρες τρύπες, η οποία σε κλάσμα δευτερολέπτου εξέπεμψε έναν όγκο ενέργειας, τόση ενέργεια σαν να μετατρέπονταν τρεις ήλιοι σε ενέργεια σύμφωνα με τον διάσημο τύπο, E=mc2. Καταλάβατε; Αυτή η μουσική, στην πραγματικότητα, τραγουδάει σε όλους εμάς, χορεύουμε με αυτή, και θα τη βάλω να ακουστεί ξανά.
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.
(Κουδούνισμα)
(Chirping sound)
(Κουδούνισμα)
(Chirping sound)
Αυτή είναι η μουσική του σύμπαντος!
It's the music of the universe!
(Χειροκρότημα)
(Applause)
Συχνά ο κόσμος με ρωτάει πλέον: «Σε τι χρησιμεύουν τα βαρυτικά κύματα;» «Και τώρα που ήδη τα ανακαλύψαμε, τι μένει να κάνουμε;» Σε τι χρησιμεύουν τα βαρυτικά κύματα;
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?
Όταν ρώτησαν τον Μπόρχες: «Σε τι χρησιμεύει η ποίηση;» Εκείνος με τη σειρά του ρώτησε: «Σε τι χρησιμεύει η αυγή;» «Σε τι χρησιμεύουν τα χάδια;» «Σε τι χρησιμεύει η μυρωδιά του καφέ;» Και ο ίδιος απάντησε: «Η ποίηση χρησιμεύει για την ευχαρίστηση, το συναίσθημα, τη ζωή».
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."
Και το να καταλάβουμε το σύμπαν, αυτή η ανθρώπινη περιέργεια για να ξέρουμε πώς λειτουργούν όλα είναι προφανής. Η ανθρωπότητα, προ αμνημονεύτων ετών, και όλοι εμείς, όλοι εσείς από παιδιά, όταν βλέπουμε τον ουρανό για πρώτη φορά και βλέπουμε άστρα, αναρωτιέται κανείς: «Τι είναι τα αστέρια;» Αυτή η περιέργεια είναι που μας κάνει ανθρώπους. Και αυτό είναι που κάνουμε με την επιστήμη.
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.
Μας αρέσει να λέμε ότι τα βαρυτικά κύματα ήδη μας είναι χρήσιμα, γιατί ανοίγουμε έναν νέο δρόμο για την εξερεύνηση του σύμπαντος. Μέχρι τώρα, μπορούσαμε να βλέπουμε το φως των αστεριών μέσω των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Τώρα μπορούμε να ακούσουμε τον ήχο του σύμπαντος ακόμη και πράγματα που δεν εκπέμπουν φως, όπως τα βαρυτικά κύματα.
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.
(Χειροκρότημα)
(Applause)
(Αγγλικά) Ευχαριστώ.
Thank you.
(Χειροκρότημα)
(Applause)
Μα, μόνο για αυτό χρησιμεύουν; Δεν αναπτύσσεται κάποια τεχνολογία βάσει των βαρυτικών κυμάτων;
But are they useful? Can't we derive any technology from gravitational waves?
Επί το πλείστον, ναι. Πρόκειται όμως να πάρει πολύ καιρό. Έχουμε αναπτύξει τεχνολογία για να τα ανιχνεύσουμε, μα τα ίδια κύματα, στην καλύτερη ανακαλύπτονται εδώ και 100 χρόνια απο τότε που χρησιμεύουν για κάτι. Μα παίρνει πολύ χρόνο για να αναπτυχθεί επιστημονική τεχνολογία και δεν το κάνουμε για αυτό. Κάθε τεχνολογία αναπτύσσεται εκ της επιστήμης, μα την επιστήμη την κάνουμε για την ευχαρίστηση. Και τι μένει να κάνουμε; Πάρα πολλά. Πάρα πολλά. Αυτό είναι μόνο η αρχή.
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.
Με τον τρόπο που κάνουμε τους ανιχνευτές πιο ευαίσθητους -και μένουν πολλά να κάνουμε- όχι μόνο πρόκειται να δούμε περισσότερες μαύρες τρύπες, αλλά θα κάνουμε κατάλογο με το πόσες υπάρχουν, πού είναι, πόσο μεγάλες είναι, μα πρόκειται να δούμε και άλλα πράγματα. Πρόκειται να δούμε την σύντηξη αστέρων νετρονίων, που μετατρέπονται σε μαύρη τρύπα. Πρόκειται να δούμε τη γέννηση μιας μαύρης τρύπας. Θα μπορούμε να δούμε τα άστρα να περιστρέφονται στον γαλαξία μας παράγοντας ημιτονοειδή κύματα. Θα μπορούμε να δούμε εκρήξεις σουπερνόβα στον γαλαξία μας. Πρόκειται για ένα ολόκληρο φάσμα νέων πηγών που θα μπορούμε να δούμε.
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.
Μας αρέσει να λέμε ότι ήδη έχουμε προσθέσει νέο νόημα στο ανθρώπινο σώμα: τώρα, εκτός του να βλέπουμε, μπορούμε και να ακούμε. Είναι επανάσταση για την αστρονομία, όπως όταν ο Γαλιλαίος εφηύρε το τηλεσκόπιο, ή όπως όταν προστέθηκε ήχος στον βουβό κινηματογράφο. Αυτό είναι μόλις η αρχή. Μας αρέσει να θεωρούμε ότι ο δρόμος της επιστήμης είναι πολύ μακρύς -πολύ ευχάριστος, μα πολύ μακρύς- και αυτή η μεγάλη διεθνής κοινότητα επιστημόνων που εργάζονται ομαδικά από πολλές χώρες, όλοι μαζί, βοηθάμε να κατασκευαστεί αυτός ο δρόμος, ρίχνοντας φως, μερικές φορές συναντώντας εμπόδια, και κατασκευάζοντας, στην καλύτερη, μια λεωφόρο για το σύμπαν.
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.
Ευχαριστώ.
Thank you.
(Χειροκρότημα)
(Applause)