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.
Pirms nedaudz vairāk nekā simts gadiem, 1915. gadā, Einšteins publicēja savu vispārīgās relativitātes teoriju, kas ir visai dīvains nosaukums, bet tā ir teorija, kas izskaidro gravitāciju. Tā apgalvo, ka masas – visa matērija, planētas – savstarpēji pievelkas, nevis momentānā spēka dēļ, kā apgalvoja Ņūtons, bet gan tāpēc, ka visa matērija – visi mēs, visas planētas – izliec laiktelpas elastīgo audumu.
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.
Laiktelpa ir tas, iekš kā dzīvojam un kas mūs visus saista. Līdzīgi kā tad, kad apguļamies uz matrača un izmainām tā formu. Un atkal – masas pārvietojas nevis pēc Ņūtona likumiem, bet gan tāpēc, ka tās redz šos laiktelpas izliekumus un seko šiem izliekumiem, līdzīgi kā tad, kad mūsu gultasbiedrs vai biedrene, uzveļas mums virsū matrača ieliekuma dēļ.
(Laughter)
(Smiekli)
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.
Gadu vēlāk, 1916. gadā, Einšteins no savas teorijas izsecināja, ka pastāv gravitācijas viļņi. Tie radušies, pārvietojoties masām, piemēram, divām zvaigznēm virpuļojot vienai ap otru un radot laiktelpā ieliekumus, kas satur sistēmas enerģiju un liek zvaigznēm savstarpēji tuvoties. Taču viņš arī aprēķināja, ka šī ietekme ir tik ļoti sīka, ka to nekad nevarēs izmērīt. Es pastāstīšu, kā, pateicoties simtiem zinātnieku darbam, kas gadu desmitiem strādājuši vairākās valstīs, pavisam nesen, 2015. gadā, mēs šos gravitācijas viļņus pirmoreiz atklājām.
It's a rather long story. It started 1.3 billion years ago. A long, long time ago, in a galaxy far, far away --
Tas ir visnotaļ garš stāsts, kas sākās pirms 1,3 miljardiem gadu. Reiz sensenos laikos tāltālā galaktikā...
(Laughter)
(Smiekli)
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.
dzīvoja divi melnie caurumi, kas virpuļoja viens ap otru, kā man patīk sacīt, dejojot tango. Sākumā lēni, bet tad, radot gravitācijas viļņus, tie tuvojās viens otram, ātrums pieauga, līdz, virpuļodami gandrīz gaismas ātrumā, tie saplūda vienā melnajā caurumā, kura masa bija līdzvērtīga 60 saulēm, taču saspiesta 360 kilometros. Tik liels ir Luiziānas štats, kurā dzīvoju. Šī apbrīnojamā iedarbība radīja gravitācijas viļņus, kas nogādāja vēsti par šo kosmisko apskāvienu pārējam Visumam.
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?
Šo gravitācijas viļņu ietekmes atklāšana prasīja daudz laika, jo mēs tos mērām, meklējot ietekmi tālumā. Mēs vēlamies mērīt ģeogrāfiskos garumus, attālumus. Kad šie gravitācijas viļņi skāra Zemi, tas notika 2015. gadā, tie izraisīja pārmaiņas pilnīgi visos attālumos, attālumos starp jums, attālumos starp jums un mani, mūsu garumā... ikviens no mums mazdruscītiņ pastiepās un sarāvās. Tiek prognozēts, ka ietekme ir proporcionāla attālumam. Taču tā ir ārkārtīgi sīciņa: pat uz attālumiem, kas ir daudzkārt lielāki par manu pieticīgo augumu, ietekme ir bezgalīgi maza. Piemēram, attālums starp Zemi un Sauli izmainījās par viena atoma diametru. Kā gan to iespējams izmērīt? Kā gan mēs to varētu izmērīt?
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.
Pirms gadiem piecdesmit <i>Caltech</i> un <i>MIT</i> bija daži fiziķi sapņotāji – Kips Torns, Rons Drēvers, Rainers Veiss – kas uzskatīja, ka attālumus iespējams precīzi izmērīt, izmantojot lāzerus, kas mēra attālumu starp spoguļiem, kas atrodas vairāku kilometru atstatumā viens no otra. Vajadzēja daudz gadu, daudz darba un daudz zinātnieku, lai izstrādātu tehnoloģiju, attīstītu idejas, un 20 gadus vēlāk, gandrīz pirms 30 gadiem, vairāk nekā 20, tika sākta divu gravitācijas viļņu detektoru būvniecība, divu interferometru būvniecība ASV. Katrs no tiem bija četru kilometru garumā. Viens no tiem atrodas Luiziānas štatā, Livingstonā, Luiziānā, skaista meža vidū; otrs – Hanfordā, Vašingtonā, Vašingtonas štatā, tuksneša vidū.
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.
Šajos interferometros ir lāzeri, kas no centra ceļo četrus kilometrus vakuumā, atspīd spoguļos un tad atgriežas, un mēs mērām atšķirību attālumos starp vienu un otru plecu. Un šie detektori ir ļoti, ļoti, ļoti jutīgi, tie ir visprecīzākie instrumenti pasaulē. Kāpēc mēs uzbūvējām divus? Jo signāli, ko vēlamies mērīt, nāk no kosmosa, taču spoguļi visu laiku kustās, tāpēc, lai nošķirtu gravitācijas viļņu ietekmi, kas ir astrofizikāla ietekme un kam jāparādās abos detektoros, mēs varam tos nošķirt no vietējās ietekmes, kas parādās atsevišķi – vienā vai otrā.
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.
2015. gadā septembrī mēs šajos detektoros beidzām uzstādīt otrās paaudzes tehnoloģiju un joprojām nebijām panākuši optimālo jutīgumu, joprojām neesam to panākuši arī tagad, divus gadus vēlāk, bet mēs jau gribējām ievākt datus. Nedomājām, ka kaut ko ieraudzīsim, taču gatavojāmies sākt dažus mēnešus ievākt datus. Un daba mūs pārsteidza.
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 --
2015. gada 14. septembrī abos detektoros ieraudzījām gravitācijas vilni. Abos detektoros ieraudzījām signālu ar cikliem, kuru amplitūda un frekvence pieauga un tad samazinājās, un abos detektoros tie bija vienādi. Tie bija gravitācijas viļņi. Un ne tikai tas – atšifrējot viļņa formu, varējām izsecināt, ka tie nāk no melnajiem caurumiem, kas saplūduši vienā pirms vairāk nekā miljards gadiem. Un tas bija...
(Applause)
(Aplausi)
that was fantastic.
Tas bija fantastiski!
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.
Sākumā nespējām tam noticēt. Nebijām iedomājušies, ka tas varētu notikt jau tagad. Visiem tas bija pārsteigums. Mums vajadzēja vairākus mēnešus, lai par to pārliecinātos, jo gribējām izslēgt visas iespējamās kļūdas. Bet tā patiešām bija, un, lai kliedētu visas šaubas, ka detektori patiešām spēj šīs lietas izmērīt, tā paša gada decembrī, mēs izmērījām vēl vienu gravitācijas vilni, vēl mazāku nekā pirmo. Pirmais gravitācijas vilnis radīja attāluma atšķirību, kas četru kilometru attālumā bija četras tūkstošdaļas no protona liela. Jā, otrais vilnis bija mazāks, tomēr pēc mūsu standartiem joprojām ļoti pārliecinošs. Lai gan tie ir laiktelpas viļņi, nevis skaņas viļņi, mums patīk tos uzlikt skaļruņos un paklausīties. Mēs to saucam par Visuma mūziku. Es gribētu, lai paklausāties šīs mūzikas pirmās divas notis.
(Chirping sound)
(Čirksts)
(Chirping sound) 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.
(Čirksts) Otra, īsākā, bija šo abu melno caurumu pēdējā sekundes daļa, kad tie radīja milzum daudz enerģijas, tik daudz enerģijas, cik radītu trīs saules, saskaņā ar slaveno formulu E = mc2. Atceraties tādu? Šī mūzika, mums patiesībā tik ļoti patīk, ka mēs pie tās dejojam. Ļaušu jums paklausīties vēlreiz.
(Chirping sound)
(Čirksts)
(Chirping sound) It's the music of the universe!
(Čirksts) Tā ir Visuma mūzika!
(Applause)
(Aplausi)
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?
Tagad cilvēki man bieži jautā: „Kam vajadzīgi gravitācijas viļņi? Tagad, kad tie atklāti, kas vēl atlicis darāms?” Kam vajadzīgi gravitācijas viļņi?
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."
Kad Borhesam jautāja, kam vajadzīga dzeja, viņš atbildēja ar pretjautājumu: „Kam vajadzīga rītausma? Kam vajadzīgs maigums? Kam vajadzīga kafijas smarža?” Viņš atbildēja: „Dzeja kalpo priekam, emocijām, tā vajadzīga, lai dzīvotu.”
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.
Un ar vēlmi izprast Visumu, ar šo cilvēcisko zinātkāri uzzināt, kā viss darbojas, ir līdzīgi. Kopš neatminamiem laikiem cilvēce, mēs visi un jūs visi, kad bijām bērni, pirmoreiz paceļot skatu debesīs un ieraugot zvaizgnes, jautājām: „Kas ir zvaigznes?” Šī zinātkāre mūs padara par cilvēkiem. Un tieši to mēs darām zinātnē.
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.
Mums labpatīk teikt, ka gravitācijas viļņi jau noder, jo mēs paveram jaunu veidu Visuma pētīšanai. Līdz šim zvaigžņu gaismu varējām redzēt, pateicoties elektromagnētiskajiem viļņiem. Tagad varam klausīties Visuma skaņās, pat tādās, ko rada lietas, kas neizstaro gaismu, piemēram, gravitācijas viļņi.
(Applause)
(Aplausi)
Thank you.
(Angliski) Paldies.
(Applause)
(Aplausi)
But are they useful? Can't we derive any technology from gravitational waves?
Bet vai tie noder tikai tam? Vai no gravitācijas viļņiem var iegūt kādu tehnoloģiju?
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.
Iespējams, var. Tomēr tas, iespējams, prasīs daudz laika. Esam radījuši tehnoloģiju to uztveršanai, taču paši viļņi... varbūt pēc gadiem simts atklāsim, ka tie kaut kam noder. Taču, lai no zinātnes iegūtu tehnoloģiju, vajadzīgs daudz laika, un mēs to nedarām tādēļ. Jebkura tehnoloģija nāk no zinātnes, tomēr mēs ar zinātni nodarbojamies prieka pēc. Kas vēl atlicis darāms? Darāmā vēl ir ļoti daudz. Ļoti daudz. Tas ir tikai sākums.
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.
Būvējot arvien jutīgākus detektorus – un darāmā vēl ir daudz – mēs ne vien ieraudzīsim vairāk melno caurumu un varēsim izveidot katalogu, lai zinātu, cik to ir, kur tie atrodas, cik lieli tie ir, bet ieraudzīsim arī citus objektus. Mēs ieraudzīsim neitronu zvaigžņu saplūšanu, kas pārtop melnajā caurumā. Mēs ieraudzīsim melno caurumu dzimstam. Mēs varēsim ieraudzīt rotējošas zvaignzes mūsu galaktikā, kas rada sinusoidālus viļņus. Mēs varēsim ieraudzīt pārnovu sprādzienus mūsu galaktikā. Mēs ieraudzīsim veselu jaunu avotu spektru.
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.
Mums labpatīk teikt, ka esam cilvēka ķermenim pievienojuši jaunu spēju: tagad spējam ne tikai redzēt, bet arī dzirdēt. Astronomijā tā ir revolūcija, kā tad, kad Galilejs izgudroja teleskopu vai kad mēmajam kino pievienoja skaņu. Tas ir tikai sākums. Mums labpatīk domāt, ka zinātnes ceļš ir ļoti garš, aizraujošs, bet ļoti garš, un ka mēs, šī lielā, kopā strādājošā, starptautiskā zinātnieku kopiena, no daudzām valstīm, visi kopā palīdzam šo ceļu veidot, izgaismojot, reizēm atrodot apvedceļus un, iespējams, veidojot ātrgaitas šoseju uz Visumu.
Thank you.
Paldies.
(Applause)
(Aplausi)