Джордж Смуут за дизайна на Вселената.

Смятам да помисля как малко да променя гледната Ви точка за света, и да Ви покажа някои от структурите, които съществуват в природата. И така, ето и първия ми слайд, за който ще говоря началото на Вселената и това което наричам космическо разследване, което става като оглеждаме останките от сътворението, предполагайки какво се е случило в началото и по-нататък и се опитваме да го разберем.

И така, един от въпросите, който ви зададох е какво виждате около себе си, когато се огледате наоколо? Добре, Вие виждате това пространство, което е създадено от дизайнери и чрез труда на хората, но това което всъщност виждате е доста материал, който вече е бил тук, и е преоформен в определен вид. И така, въпросът е: как този материал се е появил тук? Как се е сдобил с формата, в която е бил преди да бъде преоформен и така нататък? Това е въпрос, за това каква е последователността? Едно от нещата, които търся е как е създадена Вселената и как е оформена? Какъв е целият процес по създаването и еволюцията на Вселената, така че сега да имаме тези материали?

Така това е някаква част и ми позволете да продължа нататък и да Ви покажа ултра дълбокото поле на Хъбъл. Ако погледнете тази снимка ще видите много тъмнина с няколко светли обекта в нея. Четири от тези светли обекта са звезди, които може да видите там - малки плюсове. Това е звезда, това е звезда, всичко останало са галактики. Ясно? Така там има към две хиляди галактики, които може ясно да видите с очите си тук. И когато се вгледам конкретно в тази галактика, която много прилича на нашата, се чудя дали и там има школска конференция по артистичен дизайн в момента и интелигентните същества там си мислят, нали, какъв дизайн могат да създадат, и може да има и няколко космолози, опитващи се да разберат откъде е произлязла Вселената, а може дори да има и някой в тази галактика, който гледа към нашата, опитвайки се да разбере какво става тук.

Съществуват обаче, още много галактики като някои от тях са наблизо и имат цвят подобен на Слънцето, докато други са по-далече и са по-синкави и така нататък. Но един от въпросите - би трябвало и за Вас - е как така има толкова много галактики? Защото това представлява една много чиста част от небето. Това са само 1 000 галактики. Ние смятаме, че има от порядъка на -- видими с космическия телескоп Хъбъл, ако имате време да огледате всичко наоколо -- около 100 милиарда галактики. Правилно? Това е много голям брой галактики. И това грубо е и броят на звездите в нашата собствена галактика.

Но когато се вгледате в някои от тези райони, като този, ще видите повече галактики отколкото звезди, което е вид загадка. И така, въпросът, който трябва да ви дойде наум е какъв дизайн, нали, какъв процес по създаване и какъв дизайн са сътворили свят като този? И сега ще Ви покажа, че всъщност всичко е още по-сложно. Ще опитаме и ще видим. Разполагаме с инструмент, който ни помага в това изследване и това е фактът, че вселената е толкова невероятно голяма, че в определен смисъл е машина на времето. Начертали сме тези вложени една в друга сфери и сме ги разрязали, така че да се виждат. Сложили сме Земята в центъра на сферите, просто защото това е мястото, от което правим наблюденията си. Луната е отдалечена на само 2 секунди, така че ако направите снимка на луната, използвайки обикновена светлина, това ще е луната отпреди 2 секунди, но на нкой не му пука. Две секунди са почти в настоящето. Слънцето е на 8 секунди. Това не е голяма работа, нали, освен ако има приближаващи се пламъци от слънцето и Вие искате да се махнете от пътя им. Тогава ще искате да имате кратко предизвестие.

Но когато стигнете до Юпитер и той е на 40 минути разстояние, това е проблем. Чували сте за Марс, трудно е да се свържеш с Марс, защото на светлината й трябва доста време да стигне дотам. Но ако погледнете към най-близкия набор звезди, към най-близките 40 или 50 звезди, това са около 10 години. Така че ако направите снимка на случващото се, то ще е отпреди 10 години. Ако пък погледнете към центъра на галактиката, това са хиляда година назад. Ако гледате Андромеда, която е най-близката голяма галактика, тя е ще е от преди милион години. Ако направите снимка на Земята отпреди 2 милиона години, на нея няма да има каквито и да е следи от хора, защото смятаме, че хората още не са съществували. Смятам, че това Ви дава представа за мащаба. С космическият телескоп Хъбъл виждаме от стотици милиони до милиард години в миналото.

Но ако бяхме способни да измислим как да виждаме дори още по-нататък съществуват неща дори и по-нататък - и това е, с което се занимавам през повечето време, да разработвам техники -- ние бихме могли да погледнем дори и към още по-ранни епохи, преди да са съществували звезди и преди да са съществували галактики, назад към времето, когато вселената е била гореща и плътна и много различна. И така, това е последователността и аз имам по-артистично изображение на това. Това в центъра е галактика, която е Млечния път, и около нея са Хъбъл, някакви галактики, и сфери, обозначаващи различните времена. А отзад са няколко по-съвременни галактики.

Виждате ли пълната картина? Началото на времето е смешно-- намира се отвъд, нали? А има и част от вселената, която не можем да видим, защото е толкова плътна и толкова гореща, че светлината не може да се измъкне. Същото е като да не може да видите центъра на слънцето, трябва да използвате други техники за да разберете какво се случва в Слънцето. Но може да видите ръба на Слънцето и с вселената е по този начин и Вие може да го видите. И тогава виждате тази моделирана повърхност около външната част, и това е радиацията, идваща от Големия взрив, която всъщност е удивително равномерна. Вселената е почти идеална сфера, но съществуват и тези много малки отклонения, които сме показали тук с голямо увеличение. И от тях във времева последователност ще се придвижим от тези малки отклонения, към онези неправилни галактики и първи звезди, към тези по-напреднали галактики, и евентуално слънчевата система, и така нататък.

И така, това е сложна дизайнерска задача, но нека видим как ще се развият нещата. Ето и начинът, по който тези измервания са направени: съществува група от сателити, и тук ще видите това. И така, имахме сателита COBE, изстрелян през 1989, и открихме тези отклонения. А после през 2000, сателита MAP беше изстрелян -- WMAP -- и той направи донякъде по-добри снимки. А по-късно през тази година -- това е готината тайна версия, тази която има няколко красиви дизайнерски детайли и трябва да разгледате -- ще бъде изстрелян сателита Планк, който ще направи карти с много-висока разделителна способност. А това ще бъде последователността на разбиране на началото на вселената.

И това, което видяхме беше, видяхме тези отклонения и те ни разкриха тайни, както за структурата на време-пространството, така и за състава на вселената и за това как вселената е започнала с нейните собствени движения. И така, имаме тази снимка, която е доста впечатляваща, и аз ще се върна отново към началото, където имаме някакъв тайнствен процес, който взривява вселената. Минаваме през период на ускоряващо се разширяване, като вселената се разширява и охлажда докато стигне до момента, в който става прозрачна, следват тъмните векове, след което светват и първите звезди, които пък еволюират до галактики и след това се превръщат в по-сложни галактики. И някъде в този период е започнало формирането на нашата слънчева система. И тя съзрява до ден днешен. Съществуват и някои удивителни неща. Тази част с форма на кошче за отпадъци, представлява структурата на време-пространството през този период. Това е доста странен модел, нали? Какви доказателства имаме за това?

Нека Ви покажа няколко природни структури, получени вследствие на това. Аз винаги мисля за време-пространството като за истинската материя на пространството а за галактиките и звездите просто като за пяната в океана. Те са белег за това къде са интересните вълни и какво се е случило. Това е Цифровата карта на небето от Слоун, даваща местоположението на милиони галактики. Всяка точка тук представлява галактика. Те оглеждат небето с телескоп, правят снимки, идентифицират звездите и ги отхвърлят, разглеждат галактиките определят колко са надалеч и ги нанасят на чертежа. и като просто ги добавят радиално се придвижват навън. И Вие виждате сега тези структури, това го наричаме Голямата Стена, но има празноти и подобни неща, които така да се каже избледняват, защото телескопът не е достатъчно чувствителен за да го направи.

Сега ще, Ви го покажа в 3D. Това, което се случва, правейки снимки както Земята се върти, е че получавате ветрило през небето. Има някои места, които не може да видите, заради нашата собствена галактика или защото няма телескопи, които да могат да го направят. Така, следващата снимка Ви показва триизмерен вариант на това завъртане. Виждате ли ветрилообразните изследвания, направени през небето Не забравяйте, че всяко петно тук е галактика и Вие виждате галактики, нали знаете, намиращи се почти в съседство и може да се каже, че виждате структура. И виждате това, което наричаме Великата Стена, виждате сложната структура и тези празнини. Има места, където няма галактики, а има и места, където има хиляди галактики, скупчени на едно място. Съществува интересен модел, но тук нямаме достатъчно данни за да видим модела. Имаме само милион галактики, нали така? Така че имаме, нещо като милион топки в небето, но какво се случва? Има и друго изследване, много приличащо на това, наречено "Two-degree Field of View Galaxy Redshift Survey".

Сега ще прелетим през него. И всеки път, когато има галактика - на мястото, където има галактика - и ако знаем нещо за галактиката, а ние знаем, тъй като има измервания и така нататък, се поставя видът на галактиката в цвят, така че това е реалното представяне А когато сте насред галактиките е трудно да забележите модела; същото е като да си насред живота. Трудно е да се забележи модела насред публиката трудно е да забележиш модела от това. Така че ще излезем, ще се завъртим и ще погледнем назад към това. И ще видите, първо, структурата на изследването, а след това ще започнете да виждате структурата на галактиките, които виждаме навън. И така отново може да видите удължението на тази Велика Стена от галактики, видима тук горе.

Но може да видите празнините, може да видите сложната структура и да си кажете как се е получило всичко това? Представете си, че сте създателят на космоса. Как ще разположите галактиките по този модел? Не може просто да ги разпръснете произволно. Има много по-сложен процес, който се случва. Как ще свършите ако правите така? А сега ще поиграем една сериозна игра. Ще трябва сериозно да изиграем Бог, не просто да променяме човешки животи, а да създадем вселената, нали така. Така, ако това е Ваше задължение, как ще го направите? Каква техника ще използвате? Какво точно ще направите?

Сега ще Ви покажа резултата от много широко мащабна симулация на това какво би представлявала вселената, използвайки основно някой от правилата на играта и някой от принципите на дизайна, които хората са получили след усилен труд, но очевидно природата е знаела от самото начало. И това е, започваме с много прости съставки и някои прости правила, но трябва да имате достатъчно съставки за да стане сложно. И след това добавяте малко случайност, малко отклонения и малко случайност, и реализирате един куп различни изображения.

Сега ще Ви покажа разпределението на материя във функция от мащаба. Ще приближим, но това е графика на това, което е. Трябва да добавим и още едно нещо, за да се получи вселената правилно. То се нарича тъмна материя. Това е материя, която не взаимодейства със светлината, както нормално прави обикновената материя начина, по който светлината осветява мен и сцената. Тя е прозрачна за светлината, но за да я видите ще я направим бяла. Съгласни ли сте? Така, нещото, което е на тази снимка и е бяло е тъмната материя. Би трябвало да се нарича невидима материя, но тъмната материя е превърната от нас във видима. А нещото, което е оцветено в жълто, е обикновения вид материя, която се е превърнала в звезди и галактики.

Сега ще Ви покажа следващия филм. И така това - сега ще се приближим. Вижте този модел и му обърнете внимание. Ще се приближаваме и приближаваме. И ще видите всички тези нишки, и структури, и празноти. А когато определен брой нишки образуват възел, те образуват супер клъстер от галактики. Тази част, която увеличаваме съдържа някъде между 100 000 и един милион галактики в този малък участък. Така че ние живеем в предградията. Не живеем в центъра на слънчевата система, не живеем в центъра на галактиката и нашата галактика не е в центъра на клъстера.

Приближаваме се още. Това е участък, който вероятно съдържа от над 100 000, до един милион галактики. Продължаваме да се приближаваме. Съгласни ли сте? А, аз забравих да Ви кажа мащаба. Един парсек е 3,26 светлинни години. Така че един гигапарсек е три милиарда светлинни години - това е мащаба. На светлината и трябват три милиарда години за да премине това разстояние. Сега сме на разстояние, колкото от тук до тук. Това е разстоянието от нас до Андромеда, нали така? Тези малки прашинки, които виждате тук са галактики.

Сега ще се отдалечим обратно назад и може да видите тази структура, която ако се отдалечим много изглежда доста правилна, но е съставена от множество неправилни вариации. Те са прости изграждащи части. Може да започнем с много прост флуид. Имаме тъмна материя, имаме обикновена материя, имаме фотони и имаме неутрино, които не играят съществена роля в страничната част на вселената. Това е просто обикновен флуид, който, с течение на времето се развива до тази сложна структура. И така, нали знаете, когато видяхте тази снимка за първи път тя не означаваше кой знае какво за Вас. Тук вие виждате един процент от обема на видимата вселена и виждате милиарди галактики, нали така, и възли, но разбирате, че те съвсем не са главната структура. Съществува мрежа, това е тъмната материя, невидимата материя която се намира там и всъщност държи всичко заедно.

И така, нека прелетим през нея и ще забележите колко по-твърда е тя, когато сте по средата на нещо, за да си го представите. А ето и същият краен резултат. Виждате нишки, светлината, която виждате е невидимата материя, а жълтото са звезди или галактики. А сега ще полетим наоколо, и летим наоколо, и от време на време ще виждате няколко, пресичащи се нишки и получавате голям клъстер галактики. А сега ще полетим към мястото на най-големият клъстер и може да видите как изглежда той. А ето и отвътре. Не изглежда много сложно, нали? Сложно е само, когато го разглеждате в много голям мащаб и го изследвате и така нататък. И тогава разбирате, че е много заплетен, и сложен тип структура, нали така? И тя е израснала по някакъв начин

Така че въпросът е колко трудно би било да бъде сглобена, нали? От колко голям екип строители ще се нуждаете, за да сглобите тази вселена? Това е проблемът, нали така? И така ето ни и нас. Виждате как нишките - виждате как няколко нишки се сближават като така създават този супер-клъстер от галактики. И трябва да разберете, че това не е начина, по който ще изглежда в действителност, ако - първо, не бихте могли да пътувате толкова бързо, всичко ще бъде изкривено, но това се получава чрез използване на просто представяне и графични изкуства и други подобни. Ето така, ако имахте милиарди години, за да разгледате наоколо, би могло да изглежда, нали така? Ако можехте да виждате и невидимата материя, освен това.

И така идеята е, нали, как бихте сглобили вселената по много прост начин? Ще започнем и ще установим, че цялата видима вселена, всичко което можем да видим във всяка посока с Космическия Телескоп Хъбъл плюс останалите ни инструменти някога е било събрано в пространство по-малко от един атом. Започнало се е с миниатюрни квантово-механични флуктуации, нарастващи обаче с невероятна скорост. И тези флуктуации са се разтеглили до астрономически размери, тези флуктуации евентуално са нещото, което виждаме в космическия микровълнов фон. И тогава е имало нужда от начин, по който тези флуктуации да се превърнат в галактики и клъстери от галактики и да накара този вид структури да се развиват.

Сега ще Ви покажа по-малка симулация. Тази симулация е правена на 1000 процесора в продължение на месец, за да може да стане видима само тази проста част. Сега ще Ви покажа една симулация, която може да бъде направена на настолен компютър за два дена. Започвате с миниатюрни флуктуации както когато вселената е била в този момент сега четири пъти по-малка, и така нататък. И започват да се виждат тези мрежи, тази космическа мрежа от образуваща се структура. Тази структура е проста, защото в нея не участва обикновената материя, а само тъмната такава. И се вижда как тъмната материя се сбива, а тъмната материя само я следва отзад. Ето я и нея. В началото е много равномерна. Флуктуациите са една 100 000. Има няколко пикове, които са една 10 000, и така след милиарди години гравитацията просто придърпва навътре.

Това е леко спрямо плътността, придърпва материала наоколо навътре То придърпва навътре още материал и още материал. Но разстоянията във вселената са толкова големи и времевите мащаби са толкова големи, че е необходимо продължително време за де се образува това. И това е продължило да се формира докато вселената е станала приблизително наполовина на размера си сега от гледна точка на разширението й. И в този момент вселената мистериозно започва да ускорява разширяването си и прекратява формирането на структури от по-висок мащаб. Така че виждаме най-мащабните структури, които могат да се видят и само неща, които са започнали да се формират ще бъдат формирани и тогава от тях ще се продължи нататък.

Така че ние можем да направим симулацията, но тя е за два дена на настолен компютър. Нуждаем се от, знаете ли, 30 дена на 1 000 процесора, за да направим симулация от типа на тази, която Ви показах преди това. Така че ние имаме представа как да играем сериозно, да създадем вселената, започвайки с на практика по-малко от капчица материал и създавайки всичко, което може да се види във всяка посока, нали така, от почти нищо - това е нещо извънредно миниатюрно, извънредно малко - и то е почти идеално, с изключение на това, че съществуват тези миниатюрни флуктуации на ниво една 100 000, което се оказва, че е причината да бъдат създадени интересните модели и структури, които виждаме, като галактиките, звездите и така нататък.

И така, имаме модел и можем да го изчислим, и да го използваме, за да създадем дизайн на вселената, такава, каквато смятаме, че е в действителност. И този дизайн по-някакъв начин надминава това, което сме си представяли отначало. Това е, с което започнахме преди 15 години, със сондата "Cosmic Background Explorer" - направила картата горе вдясно, която на практика ни показа, че е имало широко-мащабни флуктуации, или по-точно флуктуации на няколко нива. Може и да го видите. След това имахме WMAP, която ни дава по-висока ъглова разделителна способност. Виждаме същата широко-мащабна структура, но виждаме и допълнителна тясно-мащабна структура. А образът долу вдясно представя какво би се получил ако сателита се завърти наобратно и картографира Земята, каква би била картата на Земята в този случай. Може да видите, така де, може да посочите всички големи континенти, но това е всичко.

Но това, което се надяваме да получим с Планк е, че ще имаме разделителна способност почти равна на разделителната способност на Земята, там където наистина може да видите сложния модел, който съществува на Земята. А също така може и да се каже, поради ясните ръбове и начина, по който нещата съвпадат, че съществуват и някои нелинейни процеси. Геологията има такива ефекти, като придвижване на плоскости наоколо и така нататък. Може да видите това дори и само от картата. Искаме да достигнем до там в нашите карти на ранната вселена, така че да видим има ли някакви нелинейни ефекти, които започват да преместват, да променят, и ни подскажат за това как самото време-пространство всъщност е създадено в началните моменти. И така, това е, до което сме стигнали в момента и за което исках да Ви дам представа. Да Ви дам различен поглед за това как дизайна и всичко останало изглежда. Благодаря! (Аплодисменти)