Страницы

понедельник, 1 декабря 2014 г.

Discovery That Could Rewrite Physics - Открытие, способное переписать физику


If you look deep into the night sky, you see stars, and if you look further, you see more stars, and further, galaxies, and further - more galaxies. But if you keep looking further and further, eventually you see nothing for a long while, and then finally you see a faint, fading afterglow, and it's the afterglow of the Big Bang.

Now, the Big Bang was an era in the early universe when everything we see in the night sky was condensed into an incredibly small, incredibly hot, incredibly roiling mass, and from it sprung everything we see.

Now, we've mapped that afterglow with great precision, and when I say we, I mean people who aren't me. We've mapped the afterglow with spectacular precision, and one of the shocks about it is that it's almost completely uniform. 14 billion light years that way and 14 billion light years that way - it's the same temperature. Now it's been 14 billion years since that Big Bang, and so it's got faint and cold. It's now 2.7 degrees. But it's not exactly 2.7 degrees. It's only 2.7 degrees to about 10 parts in a million. Over here, it's a little hotter, and over there, it's a little cooler, and that's incredibly important to everyone in this room, because where it was a little hotter, there was a little more stuff, and where there was a little more stuff, we have galaxies and clusters of galaxies and superclusters and all the structure you see in the cosmos. And those small, little, inhomogeneities, 20 parts in a million, those were formed by quantum mechanical wiggles in that early universe that were stretched across the size of the entire cosmos.

That is spectacular, and that's not what they found on Monday; what they found on Monday is cooler. So here's what they found on Monday: Imagine you take a bell, and you whack the bell with a hammer. What happens? It rings. But if you wait, that ringing fades and fades and fades until you don't notice it anymore. Now, that early universe was incredibly dense, like a metal, way denser, and if you hit it, it would ring, but the thing ringing would be the structure of space-time itself, and the hammer would be quantum mechanics. What they found on Monday was evidence of the ringing of the space-time of the early universe, what we call gravitational waves from the fundamental era, and here's how they found it. Those waves have long since faded. If you go for a walk, you don't wiggle. Those gravitational waves in the structure of space are totally invisible for all practical purposes. But early on, when the universe was making that last afterglow, the gravitational waves put little twists in the structure of the light that we see. So by looking at the night sky deeper and deeper - in fact, these guys spent 3 years on the South Pole looking straight up through the coldest, clearest, cleanest air they possibly could find looking deep into the night sky and studying that glow and looking for the faint twists which are the symbol, the signal, of gravitational waves, the ringing of the early universe. And on Monday, they announced that they had found it.

And the thing that's so spectacular about that to me is not just the ringing, though that is awesome. The thing that's totally amazing, the reason I'm on this stage, is because what that tells us is something deep about the early universe. It tells us that we and everything we see around us are basically one large bubble -- and this is the idea of inflation— one large bubble surrounded by something else. This isn't conclusive evidence for inflation, but anything that isn't inflation that explains this will look the same. This is a theory, an idea, that has been around for a while, and we never thought we we'd really see it. For good reasons, we thought we'd never see killer evidence, and this is killer evidence.

But the really crazy idea is that our bubble is just one bubble in a much larger, roiling pot of universal stuff. We're never going to see the stuff outside, but by going to the South Pole and spending 3 years looking at the detailed structure of the night sky, we can figure out that we're probably in a universe that looks kind of like that. And that amazes me.

Thanks a lot.
Если вы внимательно посмотрите на ночное небо, вы увидите звёзды, и если будете вглядываться сильнее, то увидите больше звёзд, ещё сильнее — увидите галактики, ещё сильнее — больше галактик. Но если продолжать смотреть всё дальше и дальше, на какое-то время не будет видно ничего, и, в конце концов, вы увидите слабое тускнеющее свечение, и это послесвечение Большого взрыва.

Большой взрыв — это эра в ранней вселенной, когда всё, что мы видим в ночном небе, было сжато в невероятно малой, невероятно горячей и бурлящей массе. Она дала начала всему, что мы видим.

Мы определили место послесвечения с большой точностью, и когда я говорю мы, я имею в виду не себя. Мы определили место послесвечения с потрясающей точностью и шокирует здесь в частности то, что оно совершенно универсально. 14 млрд. световых лет в одну сторону и 14 млрд. световых лет в другую, везде одинаковая температура. Прошло 14 млрд. лет после Большого взрыва, поэтому вселенная охладилась. Сейчас её температура - 2,7 градуса, но не ровно, а 2,7 градуса только к 10 частицам на миллион. Здесь немного теплее, а вон там немного холоднее, и это невероятно важно для всех в этом зале, потому что там, где немного теплее, было немного больше материи, а там, где было немного больше материи, сейчас галактики, скопления галактик, суперскопления и все небесные тела. А все те маленькие неоднородности (20 частиц на миллион) были образованы квантовыми колебаниями в ранней вселенной, которые были растянуты по всему периметру космоса.

Это захватывает дух, и это не то, что было открыто в понедельник; то, что открыли в понедельник, ещё круче. Вот что обнаружили в понедельник: представьте себе колокол, и что вы стукнули по нему молотком. Что произойдёт? Он зазвенит. Но если подождать, то звон начнёт затухать и затухнет, пока вы больше ничего не услышите. Так вот, ранняя вселенная была невероятно плотной, как металл, только в разы плотнее, и если бы по ней ударить, то она бы зазвенела. Звенящее составит пространство и время, а молотком будет квантовая механика. В понедельник нашли подтверждение этого звона пространства и времени ранней вселенной - то, что мы называем гравитационными волнами ранней эры вселенной - и вот, что было открыто. Эти волны уже давно исчезли. Если вы гуляете, вы не покачиваетесь. Эти гравитационные волны в структуре космоса совершенно невидимы на практике. Но раньше, когда вселенная производила это слабое послесвечение, гравитационные волны слегка изгибали структуру видимого света. Поэтому, вглядываясь в ночное небо всё сильнее и сильнее… На самом деле, эти ребята провели 3 года на Южном полюсе, смотря сквозь самый холодный, самый прозрачный и самый чистый воздух, который только можно найти, смотря далеко в ночное небо и изучая то свечение, и искали эти слабые искажения, которые являются знаком присутствия гравитационных волн, этого звона ранней вселенной. И в понедельник они объявили, что нашли его.

И то, что так впечатляет меня, это не просто звон, хотя это тоже потрясающе. То, что поражает воображение, и является причиной моего выступления, это показывает нам что-то таинственное в ранней вселенной. Это показывает нам, что мы и всё, что мы видим вокруг, это фактически один большой пузырь — и это понятие инфляционного расширения вселенной. Один большой пузырь, окружённый чем-то ещё. Это не безусловное доказательство инфляционного расширения, но любое другое явление, объясняющее это, будет выглядеть так же. Это теория, идея, которая популярна уже некоторое время, и мы никогда не думали, что мы увидим это. По уважительным причинам мы думали, что никогда не получим убойное подтверждение, но вот оно.

Но что действительно безумно, это то, что наш пузырь лишь 1 пузырь в намного большей пене вещества вселенной. Мы никогда не увидим то, что снаружи, но, проведя 3 года на Южном полюсе и вглядываясь в детали ночного неба, мы можем узнать, что мы находимся во вселенной, которая выглядит как-то так. И это меня потрясает.

Большое спасибо.

Комментариев нет:

Отправить комментарий