Θέλω να ζητήσω από όλους σας να σκεφτείτε για μια στιγμή το πολύ απλό γεγονός ότι, μακράν, τα περισσότερα από όσα γνωρίζουμε για το σύμπαν μας αποκαλύπτονται μέσω του φωτός. Μπορούμε να είμαστε στη Γη και να κοιτάζουμε ψηλά στο νυχτερινό ουρανό και να βλέπουμε αστέρια με γυμνό μάτι. Ο Ήλιος καίει την περιφερειακή μας όραση, βλέπουμε το φως που αντανακλάται στη Σελήνη και από τη στιγμή που ο Γαλιλαίος έστρεψε εκείνο το υποτυπώδες τηλεσκόπιο στα αστρικά σώματα, το γνωστό σε εμάς σύμπαν μας έχει έρθει μέσω του φωτός, περνώντας πολλές εποχές της κοσμικής ιστορίας. Και με όλα τα σύγχρονα τηλεσκόπια, έχουμε μπορέσει να συλλέξουμε αυτή την εκπληκτική βουβή ταινία του σύμπαντος -- αυτή τη σειρά από στιγμιότυπα που φτάνουν πίσω μέχρι τη Μεγάλη Έκρηξη.
I want to ask you all to consider for a second the very simple fact that, by far, most of what we know about the universe comes to us from light. We can stand on the Earth and look up at the night sky and see stars with our bare eyes. The Sun burns our peripheral vision. We see light reflected off the Moon. And in the time since Galileo pointed that rudimentary telescope at the celestial bodies, the known universe has come to us through light, across vast eras in cosmic history. And with all of our modern telescopes, we've been able to collect this stunning silent movie of the universe -- these series of snapshots that go all the way back to the Big Bang.
Παρόλα αυτά, το σύμπαν δεν είναι βουβός κινηματογράφος, γιατί το σύμπαν δεν είναι σιωπηλό. Θα ήθελα να σας πείσω ότι το σύμπαν έχει μια μουσική υπόκρουση που ακούγεται στο διάστημα. Γιατί το σύμπαν πάλλεται όπως το τύμπανο. Μπορεί να εκπέμψει ένα είδος καταγραφής σε όλο το σύμπαν μερικών από τα πιο δραματικά γεγονότα, όπως αυτά εξελίσσονται. Θα θέλαμε να μπορούσαμε να προσθέσουμε σε ένα είδος επικής οπτικής σύνθεσης που έχουμε για το σύμπαν, μια ηχητική σύνθεση. Και παρόλο που ποτέ δεν έχουμε ακούσει ήχους από το διάστημα, σίγουρα θα μπορέσουμε, τα προσεχή έτη, να αυξήσουμε την ένταση του ήχου για αυτά που συμβαίνουν εκεί έξω.
And yet, the universe is not a silent movie because the universe isn't silent. I'd like to convince you that the universe has a soundtrack and that soundtrack is played on space itself, because space can wobble like a drum. It can ring out a kind of recording throughout the universe of some of the most dramatic events as they unfold. Now we'd like to be able to add to a kind of glorious visual composition that we have of the universe -- a sonic composition. And while we've never heard the sounds from space, we really should, in the next few years, start to turn up the volume on what's going on out there.
Έτσι, με αυτή τη φιλοδοξία να καταγράψουμε ήχους από το σύμπαν, γυρνάμε την προσοχή μας στις μαύρες τρύπες και την προοπτική που έχουν, γιατί οι μαύρες τρύπες μπορούν να κτυπούν στο χωροχρόνο όπως οι μπαγκέτες στο τύμπανο και έχουν ένα πολύ χαρακτηριστικό ήχο, για τον οποίο θα ήθελα να ακούσετε μερικές από τις προβλέψεις μας για το πως θα είναι αυτός ο ήχος. Τώρα, οι μαύρες τρύπες είναι σκοτεινές στον σκοτεινό ουρανό. Δεν μπορούμε να τις δούμε άμεσα. Η εικόνα τους δεν μας έρχεται μέσω του φωτός, τουλάχιστον όχι άμεσα. Μπορούμε να τις δούμε έμμεσα, γιατί οι μαύρες τρύπες σπέρνουν τον όλεθρο στον περιβάλλοντα χώρο τους. Καταστρέφουν τα άστρα τριγύρω τους. Αναταράσσουν τα συντρίμμια στα περίχωρά τους. Αλλά δεν θα τις δούμε κατευθείαν μέσω του φωτός. Μπορεί κάποια μέρα να δούμε τη σκιά μιας μαύρης τρύπας σε ένα πολύ φωτεινό φόντο, αλλά δεν το έχουμε δει ακόμα. Παρόλα αυτά, οι μαύρες τρύπες μπορούν να ακουστούν, ακόμα και αν δεν είναι ορατές και αυτό επειδή κτυπούν στο χωροχρόνο όπως ένα τύμπανο.
So in this ambition to capture songs from the universe, we turn our focus to black holes and the promise they have, because black holes can bang on space-time like mallets on a drum and have a very characteristic song, which I'd like to play for you -- some of our predictions for what that song will be like. Now black holes are dark against a dark sky. We can't see them directly. They're not brought to us with light, at least not directly. We can see them indirectly, because black holes wreak havoc on their environment. They destroy stars around them. They churn up debris in their surroundings. But they won't come to us directly through light. We might one day see a shadow a black hole can cast on a very bright background, but we haven't yet. And yet black holes may be heard even if they're not seen, and that's because they bang on space-time like a drum.
Οφείλουμε την ιδέα ότι το διάστημα μπορεί να ακούγεται όπως ένα τύμπανο στον Άλμπερτ Αϊνστάιν, στον οποίο χρωστάμε τόσα πολλά. Ο Αϊνστάιν συνειδητοποίησε ότι εάν το διάστημα ήταν κενό, εάν το σύμπαν ήταν άδειο, θα ήταν όπως σε αυτή την εικόνα, με εξαίρεση, ίσως, το χρήσιμο πλέγμα που είναι ζωγραφισμένο πάνω σε αυτό. Αλλά εάν κάναμε μια ελεύθερη πτώση μέσα στο διάστημα, ακόμα και χωρίς αυτό το βοηθητικό πλέγμα, θα μπορούσαμε να το ζωγραφίσουμε μόνοι μας, επειδή θα παρατηρούσαμε πως ταξιδέψαμε σε ευθεία γραμμή, σε μη εκτρεπόμενα ίσια μονοπάτια μέσα στο σύμπαν. Ο Αϊνστάιν επίσης συνειδητοποίησε -- και αυτή είναι η ουσία του θέματος -- ότι εάν βάλουμε ενέργεια ή μάζα στο σύμπαν, θα καμπυλώσει ο χωροχρόνος. Και ένα αντικείμενο σε ελεύθερη πτώση θα περάσει από, ας πούμε, τον Ήλιο και θα εκτραπεί της πορείας του κατά μήκος των φυσικών καμπυλών στο χώρο. Ήταν η περίφημη γενικευμένη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Τώρα, ακόμη και το φως μπορεί να καμφθεί από αυτές τις διαδρομές. Και ένα αντικείμενο μπορεί να καμφθεί τόσο πολύ που θα εγκλωβιστεί σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο, όπως είναι η Γη ή η Σελήνη γύρω από τη Γη. Αυτές είναι οι φυσικές καμπύλες στο χώρο.
Now we owe the idea that space can ring like a drum to Albert Einstein -- to whom we owe so much. Einstein realized that if space were empty, if the universe were empty, it would be like this picture, except for maybe without the helpful grid drawn on it. But if we were freely falling through the space, even without this helpful grid, we might be able to paint it ourselves, because we would notice that we traveled along straight lines, undeflected straight paths through the universe. Einstein also realized -- and this is the real meat of the matter -- that if you put energy or mass in the universe, it would curve space, and a freely falling object would pass by, let's say, the Sun and it would be deflected along the natural curves in the space. It was Einstein's great general theory of relativity. Now even light will be bent by those paths. And you can be bent so much that you're caught in orbit around the Sun, as the Earth is, or the Moon around the Earth. These are the natural curves in space.
Αυτό που ο Αϊνστάιν δεν συνειδητοποίησε ήταν ότι, εάν μπορούσαμε να πάρουμε τον δικό μας Ήλιο και τον συμπτύξουμε στα έξι χιλιόμετρα -- αν πάρουμε δηλαδή 1.000.000 φορές τη μάζα της Γης και να την συμπτύξουμε στα έξι χιλιόμετρα, θα δημιουργούσαμε μια μαύρη τρύπα, ένα αντικείμενο τόσο πυκνό όπου εάν το φως στρεφόταν πολύ κοντά, δεν θα ξέφευγε ποτέ -- μια σκοτεινή σκιά στο σύμπαν. Δεν ήταν ο Αϊνστάιν που το συνειδητοποίησε αυτό, ήταν ο Καρλ Σβαρτσάιλντ ένας Γερμανοεβραίος που στον Α' ΠΠ, κατατάχθηκε στο γερμανικό στρατό ως ήδη καταξιωμένος επιστήμονας, και πήγε στο Ρωσικό μέτωπο. Φαντάζομαι τον Σβαρτσάιλντ στον πόλεμο των χαρακωμάτων να υπολογίζει βαλλιστικές τροχιές για πυρά πυροβολικού και στο ενδιάμεσο, να υπολογίζει τις εξισώσεις του Αϊνστάιν -- όπως θα κάναμε και εμείς στα χαρακώματα. Και διάβαζε την πρόσφατη δημοσίευση του Αϊνστάιν για τη γενική θεωρία της σχετικότητας και ήταν ενθουσιασμένος με αυτή τη θεωρία. Και υπέδειξε γρήγορα μια ακριβής μαθηματική λύση που περιέγραφε κάτι πολύ παράξενο: καμπύλες τόσο ισχυρές στις οποίες ο χώρος θα έπεφτε μέσα σε αυτές, ο ίδιος ο χώρος θα καμπυλωνόταν όπως ένας καταρράκτης που κατεβαίνει στην είσοδο μιας τρύπας. Και ούτε το φως δεν θα μπορούσε να ξεφύγει από αυτή τη ροή. Το φως θα τραβιόταν μέσα στην τρύπα, όπως και όλα τα άλλα, και το μόνο που θα απέμενε θα ήταν μια σκιά.
What Einstein did not realize was that, if you took our Sun and you crushed it down to six kilometers -- so you took a million times the mass of the Earth and you crushed it to six kilometers across, you would make a black hole, an object so dense that if light veered too close, it would never escape -- a dark shadow against the universe. It wasn't Einstein who realized this, it was Karl Schwarzschild who was a German Jew in World War I -- joined the German army already an accomplished scientist, working on the Russian front. I like to imagine Schwarzschild in the war in the trenches calculating ballistic trajectories for cannon fire, and then, in between, calculating Einstein's equations -- as you do in the trenches. And he was reading Einstein's recently published general theory of relativity, and he was thrilled by this theory. And he quickly surmised an exact mathematical solution that described something very extraordinary: curves so strong that space would rain down into them, space itself would curve like a waterfall flowing down the throat of a hole. And even light could not escape this current. Light would be dragged down the hole as everything else would be, and all that would be left would be a shadow.
Έγραψε λοιπόν στον Αϊνστάιν και του είπε: "Όπως βλέπετε, ο πόλεμος με ευνόησε αρκετά, παρά τον καταιγισμό πυρών. Έχω μπορέσει να απαλλαχθώ πλήρως από αυτόν και να βαδίσω στη γη των ιδεών σας." Και ο Αϊνστάιν εντυπωσιάστηκε τόσο πολύ από την ακριβής λύση του και θα ήθελα να ελπίζω, επίσης, από την αφοσίωσή του ως επιστήμονα. Αυτό θα πει σκληρά εργαζόμενος επιστήμονας υπό αντίξοες συνθήκες. Και πήγε την ιδέα του Σβαρτσάιλντ στην Πρωσική Ακαδημία Επιστημών την επόμενη εβδομάδα. Αλλά ο Αϊνστάιν πάντα πίστευε ότι οι μαύρες τρύπες είναι ένα μαθηματικό παράδοξο. Δεν πίστευε ότι υπήρχαν στη φύση. Πίστευε ότι η φύση θα μας προστάτευε από το σχηματισμό τους. Πέρασαν δεκαετίες μέχρι να επινοηθεί ο όρος "μαύρη τρύπα" και οι άνθρωποι να συνειδητοποιήσουν ότι οι μαύρες τρύπες είναι πραγματικά αστροφυσικά αντικείμενα -- στην πραγματικότητα είναι το στάδιο θανάτου των υπερμεγέθη άστρων που καταρρέουν καταστροφικά στο τέλος της ζωής τους.
Now he wrote to Einstein, and he said, "As you will see, the war has been kind to me enough. Despite the heavy gunfire, I've been able to get away from it all and walk through the land of your ideas." And Einstein was very impressed with his exact solution, and I should hope also the dedication of the scientist. This is the hardworking scientist under harsh conditions. And he took Schwarzschild's idea to the Prussian Academy of Sciences the next week. But Einstein always thought black holes were a mathematical oddity. He did not believe they existed in nature. He thought nature would protect us from their formation. It was decades before the term "black hole" was coined and people realized that black holes are real astrophysical objects -- in fact they're the death state of very massive stars that collapse catastrophically at the end of their lifetime.
Τώρα, ο Ήλιος μας δεν θα καταρρεύσει σε μαύρη τρύπα. Στην πραγματικότητα δεν είναι αρκετά ογκώδης. Αλλά, εάν κάναμε ένα μικρό πείραμα -- όπως άρεσε και στον Αϊνστάιν να κάνει -- θα μπορούσαμε να φανταστούμε τον Ήλιο να συμπτύσσεται στα έξι χιλιόμετρα και να βάζαμε μία μικροσκοπική Γη γύρω του σε τροχιά, ίσως 30 χιλιομέτρων έξω από τον Ήλιο - μαύρη τρύπα. Και θα ήταν ένα αυτόφωτο σύστημα, επειδή τώρα ο Ήλιος δεν υπάρχει, δεν έχουμε άλλη πηγή φωτός -- ας κάνουμε λοιπόν τη μικρή μας Γη αυτοφωτούμενη. Και θα διαπιστώνατε ότι θα μπορούσατε να βάλετε τη Γη σε μια ευτυχισμένη τροχιά ακόμα και 30 χιλιομέτρων έξω από αυτή τη συνθλιμένη μαύρη τρύπα. Αυτή η συνθλιμένη μαύρη τρύπα θα μπορούσε στην πραγματικότητα να χωρέσει, πάνω-κάτω, μέσα στο Μανχάταν. Μπορεί να υπερχείλιζε λίγο στον ποταμό Χάντσον πριν καταστρέψει τη Γη. Αλλά βασικά για αυτό μιλάμε. Μιλάμε για ένα αντικείμενο που θα μπορούσατε να το συμπτύξετε στο ήμισυ της περιοχής του Μανχάταν.
Now our Sun will not collapse to a black hole. It's actually not massive enough. But if we did a little thought experiment -- as Einstein was very fond of doing -- we could imagine putting the Sun crushed down to six kilometers, and putting a tiny little Earth around it in orbit, maybe 30 kilometers outside of the black-hole sun. And it would be self-illuminated, because now the Sun's gone, we have no other source of light -- so let's make our little Earth self-illuminated. And you would realize you could put the Earth in a happy orbit even 30 km outside of this crushed black hole. This crushed black hole actually would fit inside Manhattan, more or less. It might spill off into the Hudson a little bit before it destroyed the Earth. But basically that's what we're talking about. We're talking about an object that you could crush down to half the square area of Manhattan.
Έτσι μετακινούμε τη Γη πολύ κοντά -- 30 χιλιόμετρα εκτός -- και παρατηρούμε ότι είναι απολύτως εντάξει σε τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα. Υπάρχει ένας μύθος ότι οι μαύρες τρύπες καταβροχθίζουν τα πάντα στο σύμπαν, αλλά στην πραγματικότητα πρέπει να βρεθείς πολύ κοντά για να πέσεις μέσα. Αλλά, αυτό που είναι πραγματικά εντυπωσιακό είναι πως από τη δική μας πλεονεκτική θέση, μπορούμε πάντα να βλέπουμε τη Γη. Δεν μπορεί να κρυφτεί πίσω από τη μαύρη τρύπα. Το φως από τη Γη, μέρος αυτού πέφτει μέσα, αλλά μέρος αυτού στρεβλώνεται και επιστρέφει πίσω σε εμάς. Έτσι, δεν μπορείτε να κρύψετε τίποτα πίσω από μια μαύρη τρύπα. Εάν ήμασταν στο Battlestar Galactica και πολεμούσατε τους Σάιλονς, μην κρυφτείτε πίσω από μια μαύρη τρύπα. Μπορούν να σας δουν.
So we move this Earth very close -- 30 kilometers outside -- and we notice it's perfectly fine orbiting around the black hole. There's a sort of myth that black holes devour everything in the universe, but you actually have to get very close to fall in. But what's very impressive is that, from our vantage point, we can always see the Earth. It cannot hide behind the black hole. The light from the Earth, some of it falls in, but some of it gets lensed around and brought back to us. So you can't hide anything behind a black hole. If this were Battlestar Galactica and you're fighting the Cylons, don't hide behind the black hole. They can see you.
Τώρα, ο Ήλιος μας δεν θα καταρρεύσει σε μια μαύρη τρύπα -- δεν είναι αρκετά ογκώδης -- αλλά υπάρχουν δεκάδες χιλιάδες μαύρες τρύπες στο γαλαξία μας. Και αν ήταν κάποια να επισκιάσει το Γαλαξία μας, έτσι θα έμοιαζε. Θα βλέπαμε μια σκιά αυτής της μαύρης τρύπας με φόντο τα εκατοντάδες εκατομμυρίων άστρα του Γαλαξία και των φωτεινών λωρίδων της σκόνης του. Και αν ήταν να πέσουμε σε αυτή τη μαύρη τρύπα, θα βλέπαμε όλο αυτό το φως στρεβλωμένο γύρω από αυτή, και θα περνούσαμε μέσα σε αυτή τη σκιά χωρίς καν να παρατηρήσουμε ότι κάτι δραματικό είχε συμβεί. Θα ήταν κακό εάν προσπαθούσαμε να βγούμε από εκεί με τη χρήση πυραύλων, επειδή δεν θα μπορούσαμε, ούτε το φως μπορεί να δραπετεύσει.
Now, our Sun will not collapse to a black hole -- it's not massive enough -- but there are tens of thousands of black holes in our galaxy. And if one were to eclipse the Milky Way, this is what it would look like. We would see a shadow of that black hole against the hundred billion stars in the Milky Way Galaxy and its luminous dust lanes. And if we were to fall towards this black hole, we would see all of that light lensed around it, and we could even start to cross into that shadow and really not notice that anything dramatic had happened. It would be bad if we tried to fire our rockets and get out of there because we couldn't, anymore than light can escape.
Παρόλο που η μαύρη τρύπα είναι σκοτεινή εξωτερικά, δεν είναι σκοτεινή στο εσωτερικό, επειδή όλο το φως από τον Γαλαξία μπορεί να πέσει μέσα, πίσω μας. Και παρόλο, λόγω του σχετικιστικού φαινομένου γνωστού ως διαστολή του χρόνου, που τα ρολόγια μας θα φαίνονταν ότι επιβραδύνουν σε σχέση με τον γαλαξιακό χρόνο, η εξέλιξη του Γαλαξία θα φαινόταν να επιταχύνει και να έρχεται καταπάνω μας μεμιάς, ακριβώς πριν συνθλιφθούμε μέχρι θανάτου από τη μαύρη τρύπα. Θα ήταν σαν μια επιθανάτια εμπειρία όπου βλέπεις το φως στην άκρη του τούνελ, αλλά είναι μια ολική εμπειρία θανάτου. (Γέλια) Και δεν υπάρχει περίπτωση να μιλήσει κανείς για το φως στο τέλος του τούνελ.
But even though the black hole is dark from the outside, it's not dark on the inside, because all of the light from the galaxy can fall in behind us. And even though, due to a relativistic effect known as time dilation, our clocks would seem to slow down relative to galactic time, it would look as though the evolution of the galaxy had been sped up and shot at us, right before we were crushed to death by the black hole. It would be like a near-death experience where you see the light at the end of the tunnel, but it's a total death experience. (Laughter) And there's no way of telling anybody about the light at the end of the tunnel.
Τώρα, δεν έχουμε δει ποτέ καμία σκιά μαύρης τρύπας, αλλά οι μαύρες τρύπες μπορούν να ακουστούν, ακόμα και αν δεν φαίνονται. Φανταστείτε μια αστροφυσικά ρεαλιστική κατάσταση -- φανταστείτε δύο μαύρες τρύπες που έχουν ζήσει μια μακρά ζωή μαζί. Ίσως ξεκίνησαν ως άστρα και κατέρρευσαν σε δύο μαύρες τρύπες - κάθε μία 10 φορές τη μάζα του Ήλιου. Ας προσπαθήσουμε λοιπόν να τις συμπτύξουμε στα 60 χιλιόμετρα. Μπορούν να περιστρέφονται εκατοντάδες φορές το δευτερόλεπτο. Στο τέλος της ζωής τους, περιστρέφονται η μία γύρω από την άλλη, σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός. Διανύουν, λοιπόν, χιλιάδες χιλιόμετρα σε ένα κλάσμα του δευτερολέπτου. Και καθώς το κάνουν, όχι μόνο καμπυλώνουν το χώρο, αλλά αφήνουν πίσω στο πέρασμά τους ένα κουδούνισμα στο χώρο, ένα πραγματικό κύμα του χωροχρόνου. Το διάστημα πιέζεται και τεντώνεται καθώς εκπορεύεται από αυτές τις μαύρες τρύπες ηχώντας στο σύμπαν. Και ταξιδεύουν έξω στο σύμπαν με την ταχύτητα του φωτός.
Now we've never seen a shadow like this of a black hole, but black holes can be heard, even if they're not seen. Imagine now taking an astrophysically realistic situation -- imagine two black holes that have lived a long life together. Maybe they started as stars and collapsed to two black holes -- each one 10 times the mass of the Sun. So now we're going to crush them down to 60 kilometers across. They can be spinning hundreds of times a second. At the end of their lives, they're going around each other very near the speed of light. So they're crossing thousands of kilometers in a fraction of a second, and as they do so, they not only curve space, but they leave behind in their wake a ringing of space, an actual wave on space-time. Space squeezes and stretches as it emanates out from these black holes banging on the universe. And they travel out into the cosmos at the speed of light.
Αυτή η προσομοίωση σε ηλεκτρονικό υπολογιστή οφείλεται στην ομάδα σχετικότητας του NASA Goddard. Χρειάστηκαν σχεδόν 30 χρόνια για να λύσουν αυτό το πρόβλημα. Αυτή ήταν μία από τις ομάδες. Δείχνει δύο μαύρες τρύπες σε τροχιά η μία γύρω από την άλλη, ξανά, με αυτές τις χρήσιμες βοηθητικές καμπύλες. Και αν μπορείτε να δείτε - είναι κάπως θαμπό - αλλά εάν μπορείτε να δείτε τα κόκκινα κύματα που εκπέμπονται αυτά είναι τα βαρυτικά κύματα. Είναι κυριολεκτικά οι ήχοι του διαστήματος και θα ταξιδέψουν έξω από αυτές τις μαύρες τρύπες με την ταχύτητα του φωτός καθώς ακούγονται και ενώνονται σε μια περιστρεφόμενη, ήσυχη μαύρη τρύπα στο τέλος. Αν στεκόσασταν αρκετά κοντά, το αυτί σας θα αντηχούσε από τη συμπίεση και τη διαστολή του χώρου. Θα ακούγατε κυριολεκτικά τον ήχο. Φυσικά, το κεφάλι σας θα συμπιεζόταν και θα διαστελλόταν ανεπανόρθωτα, οπότε θα είχατε πρόβλημα στο να καταλάβετε τι συμβαίνει. Αλλά θα ήθελα να παίξω για εσάς τον ήχο όπως τον έχουμε προβλέψει.
This computer simulation is due to a relativity group at NASA Goddard. It took almost 30 years for anyone in the world to crack this problem. This was one of the groups. It shows two black holes in orbit around each other, again, with these helpfully painted curves. And if you can see -- it's kind of faint -- but if you can see the red waves emanating out, those are the gravitational waves. They're literally the sounds of space ringing, and they will travel out from these black holes at the speed of light as they ring down and coalesce to one spinning, quiet black hole at the end of the day. If you were standing near enough, your ear would resonate with the squeezing and stretching of space. You would literally hear the sound. Now of course, your head would be squeezed and stretched unhelpfully, so you might have trouble understanding what's going on. But I'd like to play for you the sound that we predict.
Αυτό είναι από την ομάδα μου -- ένα ελαφρώς λιγότερο εντυπωσιακό υπολογιστικό μοντέλο. Φανταστείτε μια πιο μικρή μαύρη τρύπα να πέφτει μέσα σε μια πολύ μεγάλη μαύρη τρύπα. Ο ήχος που ακούτε είναι από την μικρή μαύρη τρύπα που ηχεί στο χώρο κάθε φορά που πλησιάζει. Εάν απομακρυνθεί αρκετά μακρυά, είναι αρκετά πιο ήσυχη. Αλλά έρχεται σαν μπαγκέτα και κυριολεκτικά σπάει το κενό, κανοντας το να παλλεται σαν τύμπανο. Και μπορούμε να προβλέψουμε πως θα είναι ο ήχος. Γνωρίζουμε ότι, καθώς πέφτει μέσα, γίνεται γρηγορότερη και εντονότερη. Και τελικά, θα ακούσουμε τη μικρή μαύρη τρύπα να πέφτει μέσα στη μεγάλη. (Χτύπημα) Και μετά σταματά. Ποτέ δεν το είχα ακούσει τόσο δυνατά - είναι πραγματικά πιο δραματικό. Στο σπίτι ακούγεται λίγο απογοητευτικός. Κάτι σαν "ντιν", "ντιν", "ντιν".
This is from my group -- a slightly less glamorous computer modeling. Imagine a lighter black hole falling into a very heavy black hole. The sound you're hearing is the light black hole banging on space each time it gets close. If it gets far away, it's a little too quiet. But it comes in like a mallet, and it literally cracks space, wobbling it like a drum. And we can predict what the sound will be. We know that, as it falls in, it gets faster and it gets louder. And eventually, we're going to hear the little guy just fall into the bigger guy. (Thumping) Then it's gone. Now I've never heard it that loud -- it's actually more dramatic. At home it sounds kind of anticlimactic. It's sort of like ding, ding, ding.
Αυτός είναι ένας άλλος ήχος από την ομάδα μου. Όχι, δεν σας δείχνω καμία εικόνα, γιατί οι μαύρες τρύπες δεν αφήνουν πίσω χρήσιμες διαδρομές μελανιού, και το διάστημα δεν είναι βαμμένο, για να φαίνονται οι καμπύλες. Αλλά εάν πρόκειτο να αιωρηθούμε στο κενό κάποια ημέρα και ακούγατε αυτό, θα θέλατε να φύγετε. (Γέλια) Θα θέλατε να φύγετε μακριά από αυτό τον ήχο. Και οι δύο μαύρες τρύπες κινούνται. Και οι δύο μαύρες τρύπες πλησιάζουν η μία την άλλη. Σε αυτή την περίπτωση, και οι δύο πάλλονται αρκετά. Και τότε πρόκειται να συγχωνευτούν. (Χτύπημα) Όχι, σταμάτησε. Αυτό το τιτίβισμα είναι πολύ χαρακτηριστικό στη συγχώνευση μαύρων τρυπών -- το τιτίβισμα στο τέλος. Τώρα αυτή είναι η πρόβλεψή μας για το τι θα δούμε.
This is another sound from my group. No, I'm not showing you any images, because black holes don't leave behind helpful trails of ink, and space is not painted, showing you the curves. But if you were to float by in space on a space holiday and you heard this, you want to get moving. (Laughter) Want to get away from the sound. Both black holes are moving. Both black holes are getting closer together. In this case, they're both wobbling quite a lot. And then they're going to merge. (Thumping) Now it's gone. Now that chirp is very characteristic of black holes merging -- that it chirps up at the end. Now that's our prediction for what we'll see.
Ευτυχώς είμαστε σε ασφαλή απόσταση στο Λονγκ Μπιτς της Καλιφόρνια. Και σίγουρα, κάπου στο σύμπαν έχουν συγχωνευτεί δύο μαύρες τρύπες. Και σίγουρα, ο χώρος γύρω μας "κουδουνίζει" αφού ταξιδέψει περίπου ένα εκατομμύριο έτη φωτός ή ένα εκατομμύριο χρόνια με την ταχύτητα του φωτός για να φτάσει σε εμάς. Αλλά ο ήχος είναι πολύ ασθενής για τον οποιονδήποτε από εμάς για να τον ακούσουμε. Υπάρχουν πολλά φιλόπονα πειράματα που ξεκινούν στη Γη -- ένα ονομάζεται LIGO -- και θα εντοπίσει αποκλίσεις στη συμπίεση και τη διαστολή του χώρου αποκλίσεις μικρότερες από το κλάσμα του πυρήνα ενός ατόμου στα τέσσερα χιλιόμετρα. Είναι ένα εξαιρετικά φιλόδοξο πείραμα και πρόκειται να βρίσκεται σε μεγάλη ευαισθησία μέσα στα επόμενα χρόνια, μιας και το ανέφερα. Υπάρχει επίσης μια προτεινόμενη αποστολή για το διάστημα, η οποία ελπίζουμε ότι θα ξεκινήσει στα επόμενα δέκα χρόνια, που ονομάζεται LISA. Το LISA θα είναι σε θέση να παρατηρήσει υπερ-μεγέθεις μαύρες τρύπες -- μαύρες τρύπες εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια φορές της μάζας του Ήλιου.
Luckily we're at this safe distance in Long Beach, California. And surely, somewhere in the universe two black holes have merged. And surely, the space around us is ringing after traveling maybe a million light years, or a million years, at the speed of light to get to us. But the sound is too quiet for any of us to ever hear. There are very industrious experiments being built on Earth -- one called LIGO -- which will detect deviations in the squeezing and stretching of space at less than the fraction of a nucleus of an atom over four kilometers. It's a remarkably ambitious experiment, and it's going to be at advanced sensitivity within the next few years -- to pick this up. There's also a mission proposed for space, which hopefully will launch in the next ten years, called LISA. And LISA will be able to see super-massive black holes -- black holes millions or billions of times the mass of the Sun.
Σε αυτήν την εικόνα από το Hubble, βλέπουμε δύο γαλαξίες. Μοιάζουν να έχουν παγώσει σε μία αγκαλιά. Και ο καθένας πιθανότατα έχει μια υπερ-μεγέθη μαύρη τρύπα στον πυρήνα του. Αλλά δεν είναι παγωμένοι, στην πραγματικότητα συγχωνεύονται. Αυτές οι δύο μαύρες τρύπες συγκρούονται, και θα συγχωνευθούν σε χρονική κλίμακα ενός δισεκατομμυρίου χρόνων. Είναι πέρα από την ανθρώπινη αντίληψή μας να καταγράψουμε ένα τραγούδι αυτής της διάρκειας. Αλλά το LISA θα μπορούσε να δει τα τελικά στάδια των δύο υπερμεγεθών μαύρων τρυπών νωρίτερα στην ιστορία του σύμπαντος, τα τελευταία 15 λεπτά πριν ενωθούν μαζί. Και δεν είναι μόνο οι μαύρες τρύπες, αλλά είναι επίσης κάθε μεγάλη διαταραχή στο σύμπαν -- και το μεγαλύτερο από όλα είναι η Μεγάλη Έκρηξη. Όταν επινοήθηκε αυτή η έκφραση, ήταν ειρωνική "Ω, ποιος θα πιστέψει στη Μεγάλη Έκρηξη;" Αλλά τώρα, μπορεί να είναι τεχνικά πιο ακριβής, λόγω του ότι μπορεί να υπάρχει έκρηξη - θα μπορούσε να κάνει έναν ήχο.
In this Hubble image, we see two galaxies. They look like they're frozen in some embrace. And each one probably harbors a super-massive black hole at its core. But they're not frozen; they're actually merging. These two black holes are colliding, and they will merge over a billion-year time scale. It's beyond our human perception to pick up a song of that duration. But LISA could see the final stages of two super-massive black holes earlier in the universe's history, the last 15 minutes before they fall together. And it's not just black holes, but it's also any big disturbance in the universe -- and the biggest of them all is the Big Bang. When that expression was coined, it was derisive -- like, "Oh, who would believe in a Big Bang?" But now it actually might be more technically accurate because it might bang. It might make a sound.
Αυτή η απεικόνιση από τους φίλους μου στην Proton Studios δείχνει τη Μεγάλη Έκρηξη εξωτερικά. Στην πραγματικότητα, δεν θέλουμε να την δούμε έτσι. Θέλουμε να είμαστε μέσα στο σύμπαν, γιατί δεν γίνεται να βρισκόμαστε έξω από το σύμπαν. Φανταστείτε, λοιπόν, πως είστε μέσα στη Μεγάλη Έκρηξη. Είναι παντού, είναι γύρω σας και ο χώρος ταλαντεύεται χαοτικά. 14 δισεκατομμύρια χρόνια περνούν και αυτό το τραγούδι ηχεί ακόμα τριγύρω μας. Γαλαξίες δημιουργούνται και γενιές αστέρων σχηματίζονται σε αυτούς τους γαλαξίες. Και γύρω από ένα άστρο, τουλάχιστον ένα άστρο, υπάρχει ένας κατοικήσιμος πλανήτης. Και εδώ μανιωδώς ασχολούμαστε με αυτά τα πειράματα, κάνοντας αυτούς τους υπολογισμούς, γράφοντας κώδικες για ηλεκτρονικούς υπολογιστές.
This animation from my friends at Proton Studios shows looking at the Big Bang from the outside. We don't ever want to do that actually. We want to be inside the universe because there's no such thing as standing outside the universe. So imagine you're inside the Big Bang. It's everywhere, it's all around you, and the space is wobbling chaotically. Fourteen billion years pass and this song is still ringing all around us. Galaxies form, and generations of stars form in those galaxies, and around one star, at least one star, is a habitable planet. And here we are frantically building these experiments, doing these calculations, writing these computer codes.
Φανταστείτε ένα δισεκατομμύριο χρόνια πριν, δύο μαύρες τρύπες συγκρούστηκαν. Αυτό το τραγούδι ηχεί στο χώρο για όλο αυτό το διάστημα. Δεν ήμασταν καν εδώ. Πλησιάζει ολοένα και περισσότερο -- 40.000 χρόνια πριν, ακόμα ζωγραφίζουμε στις σπηλιές. Βιαστείτε, φτιάξτε τα όργανα σας. Πλησιάζει όλο και κοντύτερα, και το 2000 κάτι, όποια χρονολογία και αν είναι αυτή, όταν οι αισθητήρες μας φτάσουν σε προηγμένη ευαισθησία -- θα τους φτιάξουμε, θα τους ενεργοποιήσουμε και, μπαμ, θα το καταγράψουμε -- το πρώτο τραγούδι από το διάστημα. Εάν ήταν η Μεγάλη Έκρηξη που θα καταγράφαμε, θα ακουγόταν κάπως έτσι. (λευκός θόρυβος) Είναι ένας απαίσιος ήχος. Είναι κυριολεκτικά ο ορισμός του θορύβου. Είναι λευκός θόρυβος, ένας τόσο χαοτικός ήχος. Αλλά είναι παντού τριγύρω μας, πιθανώς, εάν δεν έχει ήδη εξασθενίσει λόγω κάποιας άλλης διαδικασίας στο σύμπαν. Και εάν τον καταγράφαμε, θα ήταν ευχής Ευαγγέλιο, γιατί θα είναι η ήσυχη ηχώ εκείνης της στιγμής της δημιουργίας μας, του ορατού μας σύμπαντος.
Imagine a billion years ago, two black holes collided. That song has been ringing through space for all that time. We weren't even here. It gets closer and closer -- 40,000 years ago, we're still doing cave paintings. It's like hurry, build your instruments. It's getting closer and closer, and in 20 ... whatever year it will be when our detectors are finally at advanced sensitivity -- we'll build them, we'll turn on the machines and, bang, we'll catch it -- the first song from space. If it was the Big Bang we were going to pick up, it would sound like this. (Static) It's a terrible sound. It's literally the definition of noise. It's white noise; it's such a chaotic ringing. But it's around us everywhere, presumably, if it hasn't been wiped out by some other process in the universe. And if we pick it up, it will be music to our ears because it will be the quiet echo of that moment of our creation, of our observable universe.
Έτσι, μέσα στα επόμενα χρόνια, θα μπορέσουμε να ανεβάσουμε λίγο την ένταση, να εντοπίσουμε τον ήχο του σύμπαντος. Αλλά εάν εντοπίσουμε αυτές τις πρώιμες στιγμές, θα μας φέρουν τόσο κοντά στην κατανόηση της Μεγάλης Έκρηξης, που μας φέρνει πολύ πιο κοντά στο να κάνουμε μερικές από τις πιο δύσκολες, ασύλληπτες, ερωτήσεις. Εάν ανατρέξουμε την ταινία του σύμπαντος αντίστροφα, γνωρίζουμε ότι υπήρξε η Μεγάλη Έκρηξη στο παρελθόν και ενδεχομένως να ακούσουμε τον κακόφωνο ήχο της, αλλά ήταν η Μεγάλη μας Έκρηξη η μοναδική Μεγάλη Έκρηξη; Αυτό που θέλω να πω είναι, είχε συμβεί ξανά στο παρελθόν; Θα συμβεί ξανά; Εννοώ, στο πνεύμα των υψηλών προκλήσεων του TED για να αναθερμανθεί η απορία, μπορούμε να κάνουμε ερωτήσεις, τουλάχιστον για αυτό το τελευταίο λεπτό, που ειλικρινά μπορεί να μας διέφευγαν για πάντα.
So within the next few years, we'll be able to turn up the soundtrack a little bit, render the universe in audio. But if we detect those earliest moments, it'll bring us that much closer to an understanding of the Big Bang, which brings us that much closer to asking some of the hardest, most elusive, questions. If we run the movie of our universe backwards, we know that there was a Big Bang in our past, and we might even hear the cacophonous sound of it, but was our Big Bang the only Big Bang? I mean we have to ask, has it happened before? Will it happen again? I mean, in the spirit of rising to TED's challenge to reignite wonder, we can ask questions, at least for this last minute, that honestly might evade us forever.
Αλλά, πρέπει να κάνουμε την ερώτηση: Είναι δυνατόν το σύμπαν μας να είναι μία κηλίδα από μια μεγαλύτερη ιστορία; Ή είναι δυνατόν να είμαστε το κομμάτι ενός πολυσύμπαντος -- κάθε κλάδος με τη δική του Μεγάλη Έκρηξη στο παρελθόν -- ίσως μερικά από αυτά να έχουν μαύρες τρύπες που παίζουν τύμπανα, άλλα πάλι όχι -- ίσως μερικά με νοήμων ζωή, και άλλα όχι -- όχι στο παρελθόν μας, όχι στο μέλλον μας, αλλά με κάποιο τρόπο ουσιαστικά συνδεδεμένα με εμάς; Θα πρέπει λοιπόν να αναρωτηθούμε, εάν υπάρχει ένα πολυσύμπαν, σε κάποιο άλλο σημείο του πολυσύμπαντος υπάρχουν πλάσματα εκεί; Αυτά είναι τα πολυσύμπαντα πλάσματά μου. Υπάρχουν άλλα πλάσματα στο πολυσύμπαν, που αναρωτιούνται για εμάς και αναρωτιούνται για τη δική τους προέλευση; Και εάν υπάρχουν, μπορώ να τα φανταστώ σαν εμάς, να υπολογίζουν, να γράφουν κώδικα σε υπολογιστές, να δημιουργούν όργανα προσπαθώντας να εντοπίσουν αυτόν τον αμυδρό ήχο της καταγωγής τους και να αναρωτιούνται ποιος άλλος είναι εκεί έξω.
But we have to ask: Is it possible that our universe is just a plume off of some greater history? Or, is it possible that we're just a branch off of a multiverse -- each branch with its own Big Bang in its past -- maybe some of them with black holes playing drums, maybe some without -- maybe some with sentient life, and maybe some without -- not in our past, not in our future, but somehow fundamentally connected to us? So we have to wonder, if there is a multiverse, in some other patch of that multiverse, are there creatures? Here's my multiverse creatures. Are there other creatures in the multiverse, wondering about us and wondering about their own origins? And if they are, I can imagine them as we are, calculating, writing computer code, building instruments, trying to detect that faintest sound of their origins and wondering who else is out there.
Ευχαριστώ. Σας ευχαριστώ.
Thank you. Thank you.
(Χειροκρότημα)
(Applause)