Janna Levin: Zvuk koji svemir stvara

Kada zamišljamo svemir mislimo na tiho mjesto. Ali fizičarka Janna Levin kaže da svemir ima zvučnu pozadinu -- soničnu kompoziciju koja je manifestacija dramatičnih događaja diljem svemira. (Crne rupe, na primjer, udaraju prostor-vremenom poput bubnjeva.) Pristupačna i nadahnjujuča šetnja svemirom.

Želim vas zamoliti da razmislite na sekundu

o jednoj jednostavnoj činjenici

kako je, za sada,

svo znanje koje imamo o svemiru

temeljeno na svjetlu.

Sa Zemlje možemo gledati u noćno nebo

i vidjeti zvijezde golim očima.

Sunce smeta našem perifernom vidu.

Vidimo svjetlo reflektirano s Mjeseca.

Od vremena kada je Galileo usmjerio svoj stari teleskop

prema nebeskim tijelima,

poznati se svemir uočavao zahvaljujući svjetlu,

putujući ogromnim razdobljima povijesti kozmosa.

A sa svim našim modernim teleskopima,

uspjeli smo skupiti

ovaj zapanjujući nijemi film svemira --

ove serije fotografija

koje sežu sve do velikog praska.

Ali ipak, svemir nije nijemi film

jer svemir nije tiho mjesto.

Voljela bih vas uvjeriti

kako svemir ima svoju zvučnu pozadinu

a tu zvučnu pozadinu proizvodi sam svemir

jer se prostor može klatiti poput bubnja.

Diljem svemira može odašiljati zvuk

koji je zapravo snimka

nekih najdramatičnijih događaja koji su se ikada dogodili.

Željeli bismo da možemo

veličanstvenim vizualnim kompozicijama

koje imamo o svemiru, dodati i --

zvučne kompozicije.

I pošto nikada nismo čuli zvukove svemira,

stvarno bi trebali u sljedećim godinama,

obratiti pažnju što se to tamo sa zvukom događa.

Ambicija za snimkom

svemirske pjesme,

fokusirala nas je na

crne rupe jer su obečavajuće

pošto udaraju prostor-vremenom

poput udaraljke o bubanj

stvarajući pritom karakterističan zvuk,

želim vam pustiti zvuk -- koji je pretpostavka

kakav bi mogao biti taj zvuk.

Crne rupe su crne na crnom nebu.

Ne možemo ih direktno vidjeti.

Ne manifestiraju se putem svjetla, barem ne direktno.

Ali ih možemo vidjeti indirektno

jer one pustoše prostor oko sebe.

Uništavaju okolne zvijezde.

Ostavljaju krhotine u svom okruženju.

Ali nam se neće prikazati putem svjetla.

Jednom možda vidimo sjenu

koju crna rupa stvara na vrlo svijetloj podlozi,

ali to još nije bio slučaj.

Ali ipak, možemo ih čuti

iako ih ne vidimo,

a to je zbog toga što udaraju prostor-vremenom poput bubnja.

Ideju da svemir udara poput bubnja dugujemo

Albertu Einsteinu -- kojem već toliko dugujemo.

On je shvatio da bi, kada bi prostor bio prazan,

kada bi svemir bio prazan,

izgledao poput ove fotografije,

osim možda bez ove nacrtane pomoćne linije.

Ali kada bi slobodno padali svemirom

i bez ove nacrtane linije,

mi bi je i sami uspjeli nacrtati,

jer bismo primijetili da se krećemo ravnom linijom,

ravnim putem

kroz svemir.

Einstein je također shvatio --

i to je pravo meso matrice --

da ako stavimo energiju ili masu u svemir,

ona će savinuti prostor,

i slobodno padajući objekt

prošao bi kraj, recimo, Sunca

te bi bio skrenut

prirodnom prostornom krivuljom svemira.

To je bila Einsteinova velika teorija relativnosti.

Na tom putu iskrivljava se i sama svijetlost.

I toliko vas može skrenuti

da budete uhvaćeni u Sunčevu orbitu

kao što je to Zemlja, ili Mjesec oko Zemlje.

To su prirodne krivulje svemira.

Ono što Einstein nije shvatio je da

ako uzmete naše Sunce

pa ga zgnjećite šest kilometara prema dolje --

tako mu uzmete milijun puta Zemljine mase

pa ga zgnjećite šest kilometara poprijeko,

napravili biste crnu rupu,

toliko gust objekt

da mu ni svijetlost ne bi mogla pobjeći kada bi se dovoljno približila --

crna sjena protiv svemira.

To nije shvatio Einstein

već Karl Schwarzschild,

njemački židov u prvom svjetskom ratu --

priključivši se njemačkoj vojsci već je bio kompletan znanstvenik,

radnik na ruskoj fronti.

Volim ga zamišljati kako u ratnim rovovima

izračunava balističke putanje topovske paljbe,

i tada, u međuvremenu,

izračunavajući Einsteinove jednadžbe --

kako se to i radi u rovovima.

Čitao je nedavno izdanu Einsteinovu

teoriju relativnosti

i bio je oduševljen.

I ubrzo pretpostavlja

točno matematičko rješenje

koje opisuje nešto fantastično:

toliko snažnu krivulju

koja iskrivljava sam prostor,

sam prostor se savija poput vodopada

gubeći se u ustima rupe.

Toj sili ni svjetlo ne može pobjeći.

Svijetlo bi bilo usisano u rupu

poput svega ostaloga,

i jedino što bi ostalo bila bi sjena.

Pisao je tada Einsteinu,

rekavši, "Kao što ćete vidjeti

rat je bio meni dovoljno dobar.

Unatoč teškoj paljbi

uspio sam svemu tome pobjeći

i kročiti zemljom Vaših ideja."

Einstein je bio impresioniran njegovim rješenjem,

i nadam se njegovom predanošću znanosti.

To je težak znanstveni rad u teškim uvjetima.

Odnio je Schwarzschildovu ideju

Pruskoj Akademiji Znanosti sljedeći tjedan.

Ali Einstein je na crne rupe gledao kao na matematičku iskrivljenost.

Nije vjerovao da postoje u prirodi.

Smatrao je da bi nas priroda zaštitila od njihove formacije.

Prošla su desetljeća

prije nego su crne rupe prihvaćene

i ljudi shvatili

da su one stvarni astrofizički objekti --

one su zapravo mrtvo stanje

masivnih zvijezda

koje se katastrofalno urušavaju

na kraju svog života.

Naše se sunce neće urušiti u crnu rupu.

Nije dovoljno masivno.

Međutim, ako napravimo jedan misaoni eksperiment --

kako je i Einstein volio raditi --

možemo zamisliti

kako gniječimo Sunce šest kilometara prema dolje,

i stavljamo malu Zemlju u njegovu orbitu,

možda 30 kilometara

izvan sunca - crne rupe.

Bila bi samoosvijetljena,

pošto je sada sunce nestalo, nemamo drugog izvora svjetla --

pa učinimo Zemlju da sama svijetli.

Shvatit ćete tako da možete postaviti Zemlju u sretnu orbitu

i 30 kilometara

izvan ove srušene crne rupe.

Ova crna rupa

mogla bi se smjestiti, više-manje, unutar Manhattana.

Mogla bi malo otići u Hudson

prije nego uništi Zemlju.

Ali u osnovi to je ono o čemu govorimo.

Govorimo o objektu koji možete stisnuti

do veličine pola Manhattana.

Tu Zemlju primičemo veoma blizu --

30 kilometara izvan --

i primijetit ćemo da savršeno kruži oko crne rupe.

Postoji mit

da crna rupa uništava sve u svemiru,

ali zapravo se morate veoma približiti da bi u nju upali.

A najimpresivnije je to da, s našeg povlaštenog položaja,

Zemlju uvijek možemo vidjeti.

Ne može se sakriti iza crne rupe.

Nešto Zemljinog svjetla upada u nju,

ali nešto se uvečaje pa nam biva reflektirana.

Ništa se ne može sakriti iza crne rupe.

Kad bi ovo bili ratovi zvijezda

a vi se borite protiv Clyona,

Ne sakrivajte se iza crne rupe.

Vidjet će vas.

Dakle, naše se Sunce neće urušiti u crnu rupu --

premalena mu je masa --

ali postoje tisuće crnih rupa u našoj galaksiji.

I kad bi jedna zamračila Mliječni Put,

ovako bi to izgledalo.

Vidjeli bi sjenu te rupe

nasuprot stotina milijardi zvijezda

Mliječnog Puta i njegove svijetlosne staze.

I ako bi padali prema crnoj rupi,

vidjeli bi kako se svo to svijetlo oko nje uvečava,

čak bi mogli početi prelaziti u tu sjenu

i ne bi primijetili da se dogodilo nešto dramatično.

Bilo bi loše kada bi ispalili rakete ne bi li pobjegli

jer ne možemo

ništa osim svjetla ne može pobjeći.

I iako je crna rupa izvana tamna,

nije takva i iznutra,

jer svo svijetlo galaksije pada u nju s nama.

I unatoč relativističkom efektu poznatom kao diletacija vremena,

vrijeme bi nam se na satovima učinilo sporije

u vezi s galaktičkim vremenom,

izgledalo bi kao da je evolucija galaksije

ubrzana i bačena prema nama,

netom prije nego što nas je ubila crna rupa.

Bilo bi poput iskustva bliskom smrti

gdje se vidi svjetlo na kraju tunela,

ali to bi bilo totalno iskustvo smrti.

(Smijeh)

Tamo nema načina da se nekome kaže

o svjetlu na kraju tunela.

Nikada nismo vidjeli takvu sjenu crne rupe,

ali se one mogu čuti,

iako se ne vide.

Zamislimo sada jednu astrofizički realnu situaciju --

zamislimo dvije crne rupe koje već dugo žive zajedno.

Možda su počele kao zvijezde

te se urušile u crne rupe --

svaka od njih s masom 10 puta većom od Sunca.

Sada ćemo ih smanjiti na poprečnih 60 kilometara.

Mogu se vrtiti

stotine puta u sekundi.

Na kraju svojih života

kreću se skoro brzinom svijetla jedna oko druge.

Prelaze tisuće kilometara

u djeliću sekunde,

i čineći tako, ne svijaju samo prostor

ali za sobom ostavljaju trag

prostorne zvonjave,

stvarni val prostor-vremena.

Prostor se stišće i rasteže

i kako proizlazi iz crnih rupa

on udara svemirom.

Putuju diljem svemira

brzinom svjetlosti.

Ovu računalnu simulaciju

dugujemo ekipi iz relativnosti iz NASA-e Goddarda.

Bilo je potrebno 30 godina ne bi li netko napokon riješio ovaj problem.

Ovo je jedna od tih grupa.

Prikazuje dvije crne rupe u međusobnom kruženju jedne oko druge,

ponovno s ovim pomoćnim iscrtanim linijama.

I ako možete vidjeti -- malo je nerazgovjetno --

ali ako možete vidjeti crvene valove koji izlaze izvan,

to su gravitacijski valovi.

To su doslovno zvukovi prostora,

i proizlazit će iz ovih crnih rupa brzinom svjetlosti

približavajući se prstenu sve dok ne upadnu

u vrtlog, tihu crnu rupu

na kraju svog dana.

Kada bi stajali dovoljno blizu,

uhom bi odjekivalo

to stiskanje i rastezanje prostora.

Doslovno bi se čuo zvuk.

Naravno, i vaša glava bi se bespomoćno stiskala i rastezala

pa možda ne biste shvatili što se događa.

Ali pustit ću snimku

zvuka kakav smo predvidjeli.

To je od mog tima --

malo manje glamurozno računalno modeliranje.

Zamislite lakšu crnu rupu

kako upada u veoma veliku crnu rupu.

Zvuk koji čujete

je udarac manje rupe o prostor

svaki put kada se približi.

Ako se udalji postaje tiše.

Ali dolazi poput malja

i stvarno lomi prostor,

udarajući poput bubnja.

A mi možemo predvidjeti taj zvuk.

Znamo da, kako sve više upada,

postaje brže i glasnije.

I eventualno,

čuti ćemo malu rupu kako upada u veću.

(Udaranje)

Gotovo je.

Nikada to nisam čula tako glasno -- malo je dramatičnije.

Kod kuće zvuči manje dramatično.

Poput ding, ding, ding.

Ovo je sljedeći zvuk mog tima.

Ne, neću vam pokazati fotografije,

jer crne rupe ne ostavljaju za sobom

pomoćni trag,

i prostor nije obojan,

prikazujući krivulje.

Ali kada biste putovali svemirom tijekom svemirskih praznika,

čuvši ovo

željeli biste otići.

(Smijeh)

Željeli biste otići što dalje od tog zvuka.

Obje se crne rupe pomiču.

Obje se međusobno približavaju.

U ovom slučaju obje snažno udaraju.

I obje će se spojiti.

(Udaranje)

Gotovo je.

Taj cvrkut je karakterističan prilikom spajanja crnih rupa --

to se čuje na kraju.

To što smo vidjeli

naše je predviđanje.

Srećom smo mi na sigurnoj udaljenosti u Long Beachu, Kaliforniji.

Ali sigurno su se negdje u svemiru

spojile dvije crne rupe.

I sasvim sigurno, prostor oko nas

zvoni

nakon putovanja milijunima svjetlosnih godina, ili milijunima godina

brzinom svjetlosti ne bi li došao do nas.

Ali taj je zvuk pretih za sve nas.

Mnogo je eksperimenata napravljeno na Zemlji --

jedan se zove LIGO --

koji će detektirati devijacije

stiskanja i rastezanja prostora

manjeg od djelića atoma

na četiri kilometra.

To je nevjerojatno ambiciozan eksperiment,

i vršit će se naprednom osjetljivošću

unutar sljedeće četiri godine -- ne bi li se to zabilježilo.

Postoji i misija koja se predlaže za prostor,

koja će biti realizirana, nadam se, u sljedećih 10 godina,

zove se LISA.

LISA će moći vidjeti super-velike crne rupe --

crne rupe koje su milijune ili milijarde puta

masivnije od Sunca.

Na ovoj Hubbleovoj fotografiji vidimo dvije galaksije.

Izgledaju kao zamrzute u zagrljaju.

I svaka je vjerojatno pristanište

super-masivnim crnim rupama u svojoj jezgri.

Ali nisu zamrznute;

zapravo se spajaju.

Ove dvije rupe se sudaraju,

i spojit će se u periodu od preko milijarde godina na vremenskoj skali.

Izvan je našeg poimanja

snimiti zvug takvog trajanja.

Ali LISA može vidjeti završni stadij

dvije super masivne crne rupe

iz svemirske povijesti,

zadnjih 15 minuta prije nego su se spojile.

I to nisu samo crne rupe,

to je i veliki nemir u svemiru --

a najveći od njih je veliki prasak.

Kada se prihvatila ta ekspresija, bila je izrugivana --

"Ma tko bi vjerovao u veliki prasak?"

Ali sada je to više tehnički precizno

jer bi moglo prasnuti.

Moglo bi stvoriti zvuk.

Animacija prijatelja u Proton Studiosu

prikazuje pogled na veliki prasak izvan njega.

Mi to zapravo nikada ne želimo. Ne želimo biti izvan svemira

jer nema izvan svemira.

Pa zamislite da ste unutar velikog praska.

On je posvuda, svuda oko vas,

a prostor kaotično bubnja.

14 milijardi godina kasnije

ta pjesma još uvijek odjekuje oko nas.

Oblici galaksija

i generacije zvjezdanih oblika u tim galaksijama,

i oko jedne zvijezde,

barem jedne zvijezde,

nalazi se nastanjiv planet.

I tako mi grčevito gradimo te eksperimente,

Izračunavajući i pišući računalne kodove.

Zamislite milijardu godina nazad,

kada su se dvije crne rupe spojile.

Ta pjesma zvoni kroz prostor

svo to vrijeme.

Nismo još ni bili ovdje.

Sve je bliže --

prije 40.000 godina još smo crtali po pećini.

Kao brzo, izgradite svoje instrumente.

Sve je bliže, i 20 ...

koja će već godina biti

kada naši detektori napokon budu super osjetljivi --

napravili smo ih, pa upalite strojeve

i bum, ulovit ćemo ih -- prve zvukove svemira.

Ako će ti zvukovi biti oni velikog praska,

zvučat će poput ovoga.

(Statičnost) Strašan zvuk.

To je doslovno definicija buke.

Bijeli šum; takva kaotična zvonjava.

Ali ono je svugdje oko nas, naravno,

ako nije bilo izbrisano

nekim drugim procesom u svemiru.

I ako snimimo, bit će to muzika za naše uši

zbog tihe jeke

tog trenutka stvaranja

našeg postojećeg svemira.

Tijekom nekoliko sljedećih godina

moći ćemo malo upaliti glazbu,

pustiti svemir preko zvučnika.

Ali ako pronađemo te rane trenutke

odvest će nas mnogo bliže

razumijevanju velikog praska,

što nas dovodi mnogo bliže

postavljanju najtežih pitanja.

Ako pustimo film svemira unatrag

znamo da je tamo bio veliki prasak,

i možda čujemo i njegov kakofonički zvuk,

ali, da li je veliki prasak jedini veliki prasak?

Mislim, moramo se upitati, je li se dogodio i prije?

Dogodit će se opet?

Mislim, u duhu TED-ovog izazova

da se čuda ponovno ožive

možemo postavljati pitanje, barem u ovih zadnjih minutu vremena

koja će nas možda zauvijek izbjegavati

Ali moramo upitati:

Da li je moguće da je naš svemir

samo pero na perjanici veće povijesti?

Ili je moguće da smo samo grana multisvemira --

svaka grana sa svojim velikim praskom u prošlosti --

možda neki od njih bubnjaju crnim rupama,

neki možda ne --

neki možda osjetljivim životom, neki možda bez --

ne u našoj prošlosti, ne u budućnosti,

ali ipak nekako istinski spojeno s nama?

Moramo se zapitati, ako postoji multisvemir,

u nekom sloju tog multisvemira

postoje li neka bića?

Ovdje su moja bića iz multisvemira.

Ima li i ostalih bića,

koja se pitaju i o nama

tražeći svoje vlastito podrijetlo?

I ako ih ima,

mogu ih zamisliti poput nas,

računaju, pišu računalne kodove,

grede instrumente,

pokušavaju pronaći te tamne zvukove

svojih korijena

pitajući se ima li još nekoga tamo.

Hvala. Hvala.

(Pljesak)