Janna Levin: Sunetul Universului

Aş dori să considerați pentru o secundă un lucru simplu, anume că, până acum, tot ce ştim despre Univers ştim analizând lumina. Stăm pe Pământ şi privim cerul nopţii văzând stelele cu ochiul liber. Percepem Soarele în viziunea periferică, vedem lumina reflectată de Lună, şi încă de când Galileo și-a îndreptat rudimentarul telescop spre astrele cerești, Universul cunoscut ni s-a relevat prin lumină peste epoci vaste în istoria cosmică. Cu toate telescoapele noastre moderne am reușit să alcătuim acest uluitor film mut al Universului -- aceste serii de imagini ce se întorc înapoi în timp până la Big Bang.

Și totuşi Universul nu e un film mut, Universul nu este tăcut. Aș dori să vă conving că Universul are o coloană sonoră orchestrată de spațiu însuși. Spaţiul poate vibra ca o tobă. Şi poate emite un fel de înregistrare în imensitatea Universului, a unora din cele mai dramatice evenimente petrecute. Am vrea să putem adăuga acestui glorios spectacol vizual al Universului o compoziție sonoră. Deși încă n-am auzit sunetele din spațiu ar trebui în următorii ani să mărim volumul să auzim ce se petrece acolo.

În această ambiție de-a capta sunetele din Univers, ne orientăm către găurile negre şi potenţialul pe care îl au, deoarece găurile negre bubuie în spaţiu-timp precum barosuri într-o tobă, creând un dangăt foarte caracteristic, pe care aş vrea să-l ascultaţi pentru a înţelege prezicerea de cum va fi cântecul Universului. Găurile negre sunt întunecate pe fundal de cer întunecat. Nu le putem vedea direct. Nu le percepem direct prin lumină. Dar le putem vedea indirect, găurile negre crează haos în jurul lor. Distrug stelele din preajmă. Învolburează astre sfărâmate împrejur. Dar nu le vedem direct prin lumină. Am putea vedea într-o zi umbra unei găuri negre traversând peste un fundal luminos, dar până acum nu s-a întâmplat. Dar ele pot fi auzite, chiar dacă nu sunt văzute, şi asta pentru că răsună în spațiu-timp ca tobele.

Datorăm ideea că spaţiul poate suna ca o tobă lui Albert Einstein, căruia îi datorăm atât de mult. El a realizat că dacă spaţiul ar fi gol, dacă Universul ar fi gol, ar fi ca imaginea asta, mai puțin grila ajutătoare trasată aici. Dacă ne-am deplasa liber prin spaţiu, chiar fără ajutorul acestei grile, am putea să o trasăm noi singuri, pentru că am constata că ne mişcăm în linii drepte, pe căi drepte nedeviate, prin Univers. Einstein şi-a mai dat seama -- şi asta e esența problemei -- că dacă ai adăuga energie sau masă în Univers acestea ar curba spaţiul. Un obiect în cădere liberă ce ar trece, să zicem, pe lângă Soare ar fi deviat de-a lungul curbelor naturale din spațiu. Asta e minunata Teorie a Relativităţii Generale. Chiar şi lumina va fi deviată pe aceste arcuri. Devierea poate fi aşa mare încât ai fi prins pe orbită în jurul Soarelui, cum e Pământul, sau Luna în jurul Pământului. Acestea sunt curbe naturale în spaţiu.

Ceea ce n-a realizat Einstein este că, dacă ai comprima Soarele la un diametru compact de 6 km -- egal cu a comprima 1 milion de ori masa Pământului într-un diametru de 6 km -- ai obţine o gaură neagră, un obiect atât de dens încât nici lumina, dacă ar vira prea aproape, n-ar mai scăpa -- o umbră întunecată pe fundalul Universului. Nu Einstein a realizat asta, ci Karl Schwarzchild, un evreu neamţ care în timpul Primului Război Mondial s-a înrolat în armata germană deja ca renumit cercetător, lucrând pe frontul din Rusia. Mi-l imaginez pe Schwarzchild în război în tranșee, calculând traiectoria balistică a proiectilelor de tun, şi printre picături calculând şi ecuaţiile lui Einstein -- cum faci obișnuit prin tranșee. Citea recenta publicație a lui Einstein, Teoria Relativităţii Generale, și era încântat de această teorie. Şi imediat a intuit o soluţie matematică completă care descria ceva extraordinar: curbe spaţiale atât de puternice încât spaţiul însuşi ar fi înghițit în ele, spațiul însuși s-ar arcui ca o cascadă prăvălindu-se în gâtlejul unui abis. Nici lumina n-ar scăpa acestui torent. Lumina ar fi aspirată în hău împreună cu toate celelalte, şi tot ce ar rămâne ar fi o umbră.

I-a scris lui Einstein zicând: "După cum vei vedea războiul a fost destul de blând cu mine, în ciuda focului puternic de artilerie. Am putut să mă detaşez de toate şi să mă cufund în tărâmul ideilor tale." Einstein a fost impresionat de soluția precisă şi sper și de dedicația cercetătorului. Omul de știință stăruind în condiţii vitrege. Einstein a dus ideea lui Schwarzchild la Academia de Ştiinţă Prusacă săptamâna următoare. Einstein mereu a crezut că găurile negre sunt doar o ciudăţenie matematică. Şi că ele nu există cu adevărat în natură. Credea că natura ne-ar proteja de formarea lor. Au trecut zeci de ani până când termenul 'gaură neagră' a fost introdus şi oamenii au înţeles că sunt obiecte astrofizice reale -- ele fiind stadiul de stingere al stelelor foarte masive într-un colaps catastrofal la finalul vieţii lor.

Soarele nostru nu va deveni o gaură neagră. Nu e destul de masiv. Dar dacă am face un experiment de gândire -- cum îi plăcea lui Einstein să facă -- şi ne-am imagina comprimând Soarele în 6 km, și plasând un Pământ mititel în jur, pe o orbită la 30 km distanță de gaura neagră a Soarelui. Pământul ar fi ipotetic auto-luminat, fără Soare n-am avea sursă de lumină -- deci să ne imaginăm micuțul Pământ auto-luminat. Am realiza că am putea plasa Pământul pe o orbită stabilă la 30 km depărtare de această gaură neagră compactă. Această gaură neagră comprimată ar încăpea în Manhattan. Dacă s-ar întinde şi în Hudson ar ajunge să distrugă Pământul. Dar în pricipiu asta e premisa. Presupunem un obiect comprimat la jumătate din suprafaţa Manhattan-ului.

Aducem Pământul foarte aproape -- la 30 km distanţă -- şi am vedea că gravitează perfect liniştit în jurul găurii negre. Există un mit că găurile negre devorează tot în Univers, dar de fapt trebuie să fii foarte aproape ca să fii înghiţit. Extrem de surprinzător e faptul că, din unghiul în care privim, vedem tot timpul Pământul. Nu se poate ascunde în spatele găurii negre. Lumina de pe Pământ, o parte cade în gaură, dar altă parte e amplificată în jurul ei şi ne parvine. Nu poţi ascunde nimic în spatele unei găuri negre. Dacă am fi în Battlestar Galactica şi ne-am lupta cu Cylon-ii nu ne-am ascunde după o gaură neagră. Cylon-ii ne-ar vedea.

Dar Soarele nostru nu va sfârși într-o gaură neagră pentru că nu e destul de masiv, dar există zeci de mii de găuri negre în galaxia noastră. Şi dacă una din ele ar eclipsa Calea Lactee aşa ar arăta. Am vedea umbra găurii negre pe fundalul miliardelor de stele din Calea Lactee şi al dârelor luminoase de praf interstelar. Şi dacă am cădea spre această gaură neagră am vedea acea lumină amplificată în jurul ei şi am putea chiar traversa acea umbră fără a simţi că s-a petrecut ceva dramatic. Dar ar fi rău dacă ne-am porni rachetele să ieşim de acolo pentru că n-am putea, nici măcar lumina n-ar scapa.

Dar chiar dacă gaura neagră pare întunecată din exterior, nu e întunecată în interior, acolo fiind toată lumina captată din galaxie. Datorită unui efect relativist am simţi o dilatare a timpului, ceasurile noastre părând să încetinească raportat la timpul galactic, evoluţia galaxiei ne-ar părea accelerată şi prăvălindu-se spre noi, chiar înainte de-a fi striviţi în nefiinţă de gaura neagră. O experienţă similară agoniei când vezi lumina la capătul tunelului, dar moartea ar fi definitivă. (Râsete) Şi nu vei putea povesti nimănui despre lumina de la capătul tunelului.

Până acum n-am văzut niciodată o umbră a unei găuri negre, dar ele pot fi auzite, chiar dacă nu sunt văzute. Să ne imaginăm o situaţie astrofizică realistă: două găuri negre ce coexistă alături de multă vreme. Poate au fost odată stele care s-au stins în două găuri negre, fiecare de 10 ori masa Soarelui. Le comprimăm într-un diametru de 60 km. Se rotesc în jurul axei cu sute de rotaţii pe secundă. La finalul vieţii lor gravitează una în jurul celeilalte aproape cu viteza luminii. Parcurg mii de kilometri într-o fracţiune de secundă. Şi astfel nu doar că vor curba spaţiul, dar lasă în urma lor un sunet al spaţiului, o undă efectivă în spaţiu-timp. Spaţiul se contractă și se dilată cum emană din aceste găuri negre bubuind Universul. Galopează prin cosmos cu viteza luminii.

Această simulare computerizată o datorăm grupului relativist de la NASA Goddard. Au trebuit 30 de ani ca cineva în lume să ajungă la miezul acestei probleme. Iată unul din modele. Simulează două găuri negre gravitând una în jurul alteia, vizible cu aceste curbe desenate ajutător. Dacă observaţi -- imaginea e vagă -- dar vedeți undele roșii emanând, acelea sunt undele gravitaţionale. Sunt efectiv sunetele spaţiului răsunând, ieșind cu viteza luminii din cele două găuri negre în timp ce răsună și converg într-o singură gaură neagră silențioasă, la finalul episodului. Dacă aţi fi destul de aproape urechile v-ar rezona cu contractarea și dilatarea spaţiului. Efectiv aţi auzi sunetele. Bineînțeles capul vi s-ar contracta și dilata neputincios şi-aţi avea probleme să înțelegeţi ce se întâmplă. Aş vrea să ascultați sunetele pe care le prezicem.

Sunt create de grupul meu de lucru -- nu atât de fascinante ca imaginile computerizate. Imaginați-vă o gaură neagră mai ușoară prăvălindu-se într-una foarte masivă. Sunetul pe care-l auziţi e mica gaură neagră bubuind spaţiul apropiindu-se de cea mare. Dacă e prea departe, sunetul e prea şters. Dar lovește ca un baros, care literalmente despică spaţiul, fâcându-l să vibreze ca o tobă. Putem anticipa cum va suna. Pe măsură ce se prăvălesc, sunetul devine mai rapid și mai puternic Şi în final vom auzi gaură mică aspirată de cea mare. (Tunete accelerate) Și s-a dus. Nu l-am auzit încă aşa tare -- sună mai dramatic. Acasă sună neinteresant. Sună: ding, ding, ding.

Iată încă un sunet prelucrat de grupul meu. Nu vă mai arăt imagini, deoarece găurile negre nu lasă în urmă urme de tuş ajutătoare, spaţiul nefiind pictat să le urmărim arcuirea. Dar dacă aţi pluti prin spațiu într-o vacanță spațială şi auziți asta sigur vreți să fugiţi departe. (Râsete) Să vă îndepărtaţi de sunet. Ambele găuri negre se mişcă. Ambele se apropie. Ambele vibrează foarte tare. Şi în final se contopesc. (Tunete accelerate) Şi s-a dus. Acest șuier e specific contopirii găurilor negre -- țârâind mai tare spre final. Asta e previziunea noastră pentru ceea ce vom auzi.

Din fericire suntem în siguranță în Long Beach California. Dar sigur acum, undeva în Univers, două găuri negre se contopesc. Şi spaţiul din jurul nostru sigur răsună după o călătorie de milioane de ani lumină, cu viteza luminii să ne-ajungă. Dar sunetul e prea stins ca cineva să-l audă. Se desfăşoară experimente laborioase pe Pământ -- unul e numit LIGO -- care vor detecta deviațiile generate de contractarea și dilatarea spaţiului cu mai puțin de-o fracțiune de nucleu atomic pe o distanță de 4 km. E un experiment ambiţios, va lucra cu precizii avansate în următorii câțiva ani -- să detecteze unde sonore. Există şi o misiune spaţială propusă, care sperăm să fie lansată în următorii 10 ani, numită LISA. LISA va urmări găurile negre supermasive -- găuri negre cu mase de milioane sau miliarde de ori masa Soarelui.

În această imagine Hubble vedem două galaxii. Par îngheţate într-o îmbrăţişare. Şi probabil fiecare are o gaură neagră supermasivă în centru. Dar nu sunt îngheţate, se contopesc. Cele două găuri în coliziune, se vor contopi total într-un miliard de ani. E în afara percepției umană un sunet cu o asemenea durată. Dar LISA va putea vedea finalul celor două găuri supermasive mai devreme în istoria Universului, ultimele 15 min înainte de marea coliziune. Şi nu doar găurile negre, va detecta orice perturbare amplă din Univers -- cea mai mare fiind Big Bang-ul. Expresia a fost introdusă în zeflemea la început -- se zicea "Cine-ar crede într-un Big Bang?" Dar acum pare potrivită științific pentru că probabil a făcut: Bang!, a produs un sunet.

Animaţia asta făcută de Proton Studios arată Big Bang-ul văzut din exterior. N-am vrea să fim în afară, vrem să fim în interiorul Universului, pentru că nu există viaţă în afara Universului. Deci imaginaţi-vă că sunteţi în Big Bang. E peste tot împrejur, spaţiul vibrează haotic. Au trecut 14 miliarde de ani dar sunetul încă răsună în jurul nostru. Se formează galaxii, şi generaţii întregi de stele în aceste galaxii. Şi în jurul unei stele, măcar al unei stele, există o planetă locuibilă. Şi iată-ne frenetic desfășurând experimente, făcând calcule, scriind programe pe computer.

Imaginaţi-vă un miliard de ani în urmă, două găuri negre ciocnindu-se. Sunetul lor s-a tot propagat prin spațiu în tot acest timp. Omenirea nici nu e încă aici, dar sunetul se tot apropie. Acum 40.000 de ani încă pictam pereţii peşterilor. Parcă auzeam "Grabiţi-vă cu invenţiile!". Se tot apropie, iar în anul 20?? oricare va fi acel an, când detectoarele vor fi în sfârșit suficient de precise -- vom porni instrumentele și, Bang!, vom prinde -- primul cântec din spațiu. Dacă acest cântec ar fi Big Bang-ul va suna cam aşa. Este un sunet teribil. E literalmente zgomotul primordial. Un sunet confuz, haotic. Dar e probabil în jurul nostru peste tot dacă nu a fost anihilat de alt proces din Univers. Și dacă-l vom capta va fi muzică pentru urechile noastre, un ecou îndepărtat al marelui moment al creaţiei noastre, al Universului nostru vizibil.

Deci în următorii ani vom fi în stare să dăm volumul mai tare să captăm Universul în audio. Dacă vom descifra sunetul primordial vom înțelege mai bine Big Bang-ul, și ne va apropia de întrebările existenţiale ale omenirii. Dacă derulăm înapoi filmul Universului, ştiind că a existat un Big Bang în trecut, am putea auzi sunetul din haos. Dar a fost acest Bing Bang singurul Big Bang? Trebuie să întrebăm ce s-a întâmplat înainte. Se va întâmpla din nou? În spiritul întâlnirilor provocatoare TED, pentru a aprinde imaginaţia, putem pune întrebări, măcar acum la final, al căror raspuns s-ar putea să nu-l aflăm niciodată.

Dar trebuie să întrebăm: E posibil ca Universul nostru să fie parte a unei istorii mai vaste? E posibil ca noi să fim doar o ramură într-un Multiunivers? -- fiecare ramură cu propriul său Big Bang? Unele cu găuri negre ce răsună a tobe, iar altele fără? Unele cu viaţă inteligentă, altele fără -- nu în trecut, nu în viitor, ci cumva conectată cu lumea noastră? Trebuie să ne întrebăm: Dacă există un Multiunivers, într-un alt colţ al acelui Multivers, există alte ființe? Iată făpturile din Multiuniversul meu. Există oare şi alte făpturi în Multiunivers întrebându-se despre noi, şi întrebându-se despre propriile lor origini? Și dacă există, mi-i imaginez așa cum suntem noi, calculând, programând computere, construind instrumente, încercând să detecteze cel mai slab sunet al originii lor întrebându-se cine altcineva mai există în Univers.

Mulţumesc. Mulţumesc.

(Aplauze)