Here are some images of clusters of galaxies. They're exactly what they sound like. They are these huge collections of galaxies, bound together by their mutual gravity. So most of the points that you see on the screen are not individual stars, but collections of stars, or galaxies.
Ocь декілька зображень скупчень галактик. Вони є саме такими, якими здаються. Це величезні колекції галактик, зв'язані одна з одною взаємною гравітацією. Таким чином, більшість крапок на екрані - не індивідуальні зірки, а колекції зірок чи галактик.
Now, by showing you some of these images, I hope that you will quickly see that galaxy clusters are these beautiful objects, but more than that, I think galaxy clusters are mysterious, they are surprising, and they're useful. Useful as the universe's most massive laboratories. And as laboratories, to describe galaxy clusters is to describe the experiments that you can do with them.
Показуючи вам деякі з цих зображень, сподіваюсь, що ви швидко побачите, що скупчення галактик - це більше, ніж просто прекрасні об'єкти; я вважаю, що вони таємничі, вони дивовижні і корисні. Корисні, як наймасивніші лабораторії всесвіту. Оскільки це - лабораторії, описи скупчень галактик - це описи дослідів, які можна з ними проводити.
And I think there are four major types, and the first type that I want to describe is probing the very big. So, how big? Well, here is an image of a particular galaxy cluster. It is so massive that the light passing through it is being bent, it's being distorted by the extreme gravity of this cluster. And, in fact, if you look very carefully you'll be able to see rings around this cluster. Now, to give you a number, this particular galaxy cluster has a mass of over one million billion suns. It's just mind-boggling how massive these systems can get. But more than their mass, they have this additional feature. They are essentially isolated systems, so if we like, we can think of them as a scaled-down version of the entire universe. And many of the questions that we might have about the universe at large scales, such as, how does gravity work? might be answered by studying these systems.
Я думаю, що є чотири головні типи, і перший тип, який я хочу описати, є найбільшим скупченням. Наскільки більшим? Ну, ось зображення специфічного скупчення галактик. Воно настільки масивне, що світло, яке проходить через нього, заломлюється, спотворюється його екстремальною гравітацією. І якщо подивитись дуже уважно, можна побачити кільця навколо цього скупчення. Щоб ви собі це краще уявили, назву одне число. Це конкретне скупчення галактик має масу більше одного мільйона мільярдів мас Сонця. Справді неймовірно, якими масивними ці системи можуть бути. Але окрім великої маси вони мають додаткову особливість. Вони, по суті, ізольовані системи, і ми б могли вважати їх зменшеною версією цілого всесвіту. На багато питань, що можуть виникати у нас про всесвіт у великих масштабах, наприклад, як працює гравітація, можна було б відповісти, вивчаючи дані системи.
So that was very big. The second things is very hot. Okay, if I take an image of a galaxy cluster, and I subtract away all of the starlight, what I'm left with is this big, blue blob. This is in false color. It's actually X-ray light that we're seeing. And the question is, if it's not galaxies, what is emitting this light? The answer is hot gas, million-degree gas -- in fact, it's plasma. And the reason why it's so hot goes back to the previous slide. The extreme gravity of these systems is accelerating particles of gas to great speeds, and great speeds means great temperatures. So this is the main idea, but science is a rough draft. There are many basic properties about this plasma that still confuse us, still puzzle us, and still push our understanding of the physics of the very hot.
Ця була дуже велика. Другий тип - дуже гаряча. Добре, якщо я візьму зображення скупчення галактик і заберу все світло зірок, я залишуся з цією великою, синьою ляпкою. Це - не справжній колір. Насправді, ми бачимо рентгенівське світло. І питання в тому, якщо не галактика, тоді що випромінює це світло? Відповідь - гарячий газ. Газ, що має мільйони градусів, насправді - це плазма. І причина того, чому він такий гарячий, знаходиться на попередньому слайді. Екстремальна гравітація цих систем прискорює частки газу до великих швидкостей, що призводить до високих температур. Це основна ідея, але наука є грубим нарисом. Ця плазма володіє багатьма основними властивостями, які досі плутають нас, досі спантеличують нас, і досі штовхають нас до розуміння фізики дуже гарячих тіл.
Third thing: probing the very small. Now, to explain this, I need to tell you a very disturbing fact. Most of the universe's matter is not made up of atoms. You were lied to. Most of it is made up of something very, very mysterious, which we call dark matter. Dark matter is something that doesn't like to interact very much, except through gravity, and of course we would like to learn more about it. If you're a particle physicist, you want to know what happens when we smash things together. And dark matter is no exception.
Третій тип - дослідження дуже маленьких тіл. Змушений вам дещо пояснити, і розповісти один тривожний факт. Більша частина всесвіту не складається з атомів. Вас обманювали. Більша його частина складається з дечого дуже, дуже загадкового, що ми називаємо темною матерією. Темна матерія - це щось, що не надто любить вступати в взаємодію, окрім як через гравітацію, тож, звісно, ми б хотіли дізнатись про це більше. Якби ви були молекулярним фізиком, ви б хотіли знати, що трапляється, коли ми зіштовхуємо предмети один з одним. Темна матерія не є винятком.
Well, how do we do this? To answer that question, I'm going to have to ask another one, which is, what happens when galaxy clusters collide? Here is an image. Since galaxy clusters are representative slices of the universe, scaled-down versions. They are mostly made up of dark matter, and that's what you see in this bluish purple. The red represents the hot gas, and, of course, you can see many galaxies. What's happened is a particle accelerator at a huge, huge scale. And this is very important, because what it means is that very, very small effects that might be difficult to detect in the lab, might be compounded and compounded into something that we could possibly observe in nature. So, it's very funny. The reason why galaxy clusters can teach us about dark matter, the reason why galaxy clusters can teach us about the physics of the very small, is precisely because they are so very big.
Як ми це робимо? Щоб відповісти на це питання, я поставлю вам інше: що відбувається при зіткненні скупчень галактик? Ось ілюстрація. Оскільки скупчення галактик є репрезентативними частинами всесвіту, його зменшеною версією. Вони, в основному, складаються з темної матерії. Це те, що ви бачите в цьому синювато-багряному кольорі. Червоний зображує гарячий газ, і, звичайно, ви можете побачити багато галактик. Те, що трапилось, - це часткове пришвидшення у величезному масштабі. І це дуже важливо, тому що це означає, що дуже, дуже маленькі впливи, які важко ідентифікувати в лабораторії, можуть бути настільки значними, що ми можемо спостерігати їх у природі. Це цікавий факт. Причиною того, чому скупчення галактик можуть дати нам знання про темну матерію, причиною того, чому скупчення галактик можуть дати нам знання про фізику малих частинок, є саме їхній великий розмір.
Fourth thing: the physics of the very strange. Certainly what I've said so far is crazy. Okay, if there's anything stranger I think it has to be dark energy. If I throw a ball into the air, I expect it to go up. What I don't expect is that it go up at an ever-increasing rate. Similarly, cosmologists understand why the universe is expanding. They don't understand why it's expanding at an ever-increasing rate. They give the cause of this accelerated expansion a name, and they call it dark energy. And, again, we want to learn more about it.
Четвертий тип - фізика дуже дивних явищ. Безперечно, те, що я тільки-но сказав, є дивним. Якщо існує що-небудь дивне, то це, на мою думку, темна енергія. Якщо я підкину м'яч у повітря, то очікую, що він полетить угору. І не очікую, що він летітиме угору із постійно наростаючою швидкістю. Подібно до цього космологи розуміють, чому всесвіт розширюється. Але не розуміють, чому він розширюється із постійно наростаючою швидкістю. Вони назвали причину пришвидшеного розширення темною енергією. І знову ж таки, ми хочемо дізнатися про це більше.
So, one particular question that we have is, how does dark energy affect the universe at the largest scales? Depending on how strong it is, maybe structure forms faster or slower. Well, the problem with the large-scale structure of the universe is that it's horribly complicated. Here is a computer simulation. And we need a way to simplify it. Well, I like to think about this using an analogy. If I want to understand the sinking of the Titanic, the most important thing to do is not to model the little positions of every single little piece of the boat that broke off. The most important thing to do is to track the two biggest parts. Similarly, I can learn a lot about the universe at the largest scales by tracking its biggest pieces and those biggest pieces are clusters of galaxies.
Тут виникає одне питання, як темна енергія впливає на всесвіт у великих масштабах? Залежно від того, наскільки вона сильна, можливо, структура формується швидше або повільніше. Проблема із великомасштабною структурою всесвіту в тому, що вона з біса складна. Ось комп'ютерна симуляція. І нам потрібно якось спростити її. Мені подобається тут думати за принципом аналогії. Якщо я хочу зрозуміти причину затоплення "Титаніка", найважливіше не змоделювати розташування кожнісінького предмета на кораблі, який затонув, а важливо відслідкувати дві найбільші частини. Подібно до цього, я можу дізнатися про всесвіт у великому масштабі, відслідковуючи його найбільші частини, а ними є скупчення галактик.
So, as I come to a close, you might feel slightly cheated. I mean, I began by talking about how galaxy clusters are useful, and I've given some reasons, but what is their use really? Well, to answer this, I want to give you a quote by Henry Ford when he was asked about cars. He had this to say: "If I had asked people what they wanted, they would have said faster horses." Today, we as a society are faced with many, many difficult problems. And the solutions to these problems are not obvious. They are not faster horses. They will require an enormous amount of scientific ingenuity.
Тож підходжу до заключної частини виступу, вам може видатися, що вас злегка обманули. Бо я почав говорити про те, які корисні скупчення галактик, і назвав кілька причин. Але яка їхня користь насправді? Щоб відповісти на це питання, процитую Генрі Форда, коли його спитали про машини, він сказав: "Якби я питав людей, чого вони хочуть, вони б сказали, що хочуть швидших коней". Сьогодні, ми, як суспільство, стикаємося з багатьма-багатьма складними проблемами. І рішення цих проблем не є очевидними. Це вам не швидші коні. Вони вимагають неймовірної наукової винахідливості.
So, yes, we need to focus, yes, we need to concentrate, but we also need to remember that innovation, ingenuity, inspiration -- these things come when we broaden our field of vision when we step back when we zoom out. And I can't think of a better way to do this than by studying the universe around us. Thanks.
Тож, так, нам потрібно зосередитися, сконцентруватися, але також варто пам'ятати про інновації, винахідливість, натхнення - ці речі важливі, коли ми розширюємо свій кругозір, коли дивимося зі сторони, коли розглядаємо щось в наближенні. Не можу уявити кращого способу зробити це, аніж вивчаючи всесвіт довкола нас. Дякую.
(Applause)
(Оплески)