211service.com
Koralování vesmíru v Nekonečné chodbě
Jak zobrazení nekonečné sluneční soustavy MIT přivádí vesmír dolů na Zemi. 24. října 2019
Student stojící v chodbě při pohledu na model planet a informační plakety na zdi julia Davidová
Někdy nám čísla brání v chápání. I když se to může zdát jako zvláštní tvrzení profesora MIT, jsem přesvědčen, že je to pravda, zvláště pokud jde o obrovské rozměry vesmíru nebo nanorozměry atomů. Zdá se, že náš lidský mozek je nejvhodnější pro uchopení vzdáleností, které by lovec-sběrač mohl urazit za den nebo několik týdnů. Hvězdná noční obloha vypadá jako bodky světla vyleptané na křišťálové kouli a je zcela nemožné rozeznat okem, jak vysoko je Měsíc nebo jak daleko je Slunce. Ale necíťte se špatně. Starověkým Řekům a lidem jako Koperník, Galileo, Kepler, Newton, Einstein, Leavitt, Hubble, Hawking, Guth a Rubin popsali fungování a původ našeho vesmíru trvalo staletí snažení. Naštěstí pro naše postgraduální studenty a jejich kariéru není tento úkol zdaleka dokončen.
Když naše lidské měřítko selže, schováme se za čísla. Ovládáme vědecký zápis jako meč, který nám brání přiznat svou nedostatečnost. Kdo z nás dokáže představit 6,02 × 1023 molekul vody v doušku kávy? Ale astronomové to mají ještě horší. Musí se vypořádat s nevyzpytatelnými jednotkami zahrnujícími prostor i čas v podobě světelných let – často s plným šálkem kávy v ruce. Zdá se uklidňující říci, že nejbližší hvězda je jen 4,2 světelných let daleko, protože to zakrývá skutečnost, že ve skutečnosti mluvíme o 3,9 × 1013 kilometrech. Předpokládá se však, že celý pozorovatelný vesmír má rozpětí 93 miliard světelných let, neboli nepochopitelných 8,8 × 1023 km podobných Avogadru.
Jako profesionální astronom jsem již dávno připustil, že jsem člověk, a rozhodl jsem se zůstat u naší vlastní útulné sluneční soustavy, kde se vzdálenosti měří ve světelných minutách (8,3 minuty pro cestu světla ze Slunce na Zemi) a světelných hodinách (asi pět ze Slunce na trpasličí planetu Pluto).
Profesor Richard Binzel Boston Globe/Getty obrázky
V prvním roce, kdy jsem vyučoval úvodní planetární vědu (12 400, Sluneční soustava), jsem chtěl dát svým studentům skutečný smysl pro měřítko vesmíru. Po desetiletí jsem tedy kladl jednoduchou otázku jako sadu problémů č. 1:
Pokud je rozsah naší sluneční soustavy od Slunce k Plutu zmenšen na délku Nekonečného koridoru, jak velké je Slunce a jak daleko je Země?
Než budete pokračovat níže, chvíli se nad touto otázkou zamyslete. Jak dobrá je vaše intuice?
Potěšení přichází každý semestr, když vidíme údiv ve tvářích studentů, že matematika odhaluje, že Slunce má velikost golfového míčku a Země je maličký BB vzdálený pouhých pět metrů (16 stop). (Pokorné vzhledem k tomu, že celková délka Nekonečného koridoru je 200 metrů.) Když si uvědomíme, že hrdinské úspěchy projektu Apollo nás dostaly jen půl palce (!) od Země při dosažení Měsíce, skličující úkol poslat lidi k Marsu (nejbližší tři metry) se vyjasní.
Ne tak nenápadně jsem každé třídě navrhl, jaký by to byl nebeský noční hack, kdyby se skutečně postavil takový zmenšený model. Když jsem nedostal žádné odběratele, nakonec jsem se uchýlil k tomu, že jsem si to tajně označil dlouhým metrem a modrými křídovými značkami podél podlahové lišty budov 7, 3, 10, 4 a 8. Stál jsem tam a vnímal celou naši sluneční soustavu v tichá (4 hodiny ráno) rozloha Nekonečného koridoru byla velkolepá jako Eureka! okamžik jako každý v mé vědecké kariéře: Uvědomil jsem si, že jsem narazil na neuvěřitelný pedagogický nástroj pro děti všech věkových kategorií.
Navzdory mému nadšení se ukázalo, že je snazší vysvětlit, jak lze rafinované zobrazení planet spojit s architekturou hlavních budov MIT, aby se staly učebním nástrojem pro vědu. Ale nakonec, s podporou Mikea Sipsera a Heather Williamsové, děkana a asistentky děkana School of Science, a odborných znalostí vedoucího projektanta školních areálů Todda Robinsona a guru planetárního modelování Lincoln Lab Arthura Lue, instalace ožila. Příhodně jsme výstavu otevřeli 9. listopadu 2018, aby se časově shodovalo s MIThenge z loňského podzimu, jevem, který se koná dvakrát ročně, při kterém se vesmír vyrovnává s Institutem, když po délce chodby svítí zapadající slunce. Ten kosmický efekt je nejvýraznější ve třetím patře, takže jsme tam expozici instalovali.
Na zmenšeném modelu sluneční soustavy není nic nového. Jeden najdete v Bostonském muzeu vědy a na National Mall. Tyto modely jsou však v městském měřítku a jejich překonání vyžaduje zvláštní úsilí. Měřítko v Nekonečném koridoru funguje obzvláště dobře, protože je to známý prostor viditelně ohraničený na obou koncích okny. Bez ohledu na to, kde se při svém průzkumu nacházíte, pohled na každou stranu poskytuje kontext pro to, jak daleko jste došli a co ještě zbývá. A co víc, celá cesta vyžaduje jen pár minut něčí pozornosti, což je pro nás všechny omezený zdroj v našich přepojených životech.
Doufám, že každý člen komunity MIT se alespoň jednou vydá na kontemplativní cestu po třetím patře Nekonečného, počínaje lobby 7 a přes budovu 8. Zmenšení měřítka Nekonečné sluneční soustavy pomocí dělitele 30 miliard (3 × 1010 ), snižuje rychlost světla na hlemýždí tempo jeden centimetr za sekundu. Běžné tempo chůze od Slunce k Plutu (za pět minut, ne za pět hodin) nabízí pozorovatelům celoživotní šanci překonat světlo a zažít vzrušení z rychlosti warpu.
Dívat se z Pluta směrem ke slunci a uvažovat o velikosti Země a nás samých jako nanočástic na ní je ponižující. Jako jeden příklad lze uvést, že přesnost navigace potřebná k tomu, aby kosmická loď NASA New Horizons dorazila k cíli pro svůj průlet kolem Pluta v roce 2015, byla (v tomto měřítku) jemnější než lidský vlas. Náš nejvzdálenější výtvor, Voyager 1, opustil naši sluneční soustavu a na své cestě do hlubokého vesmíru Back Bay právě překonává hranici 300 bodů. Pokud rozšíříme svůj pohled ještě dále, nejbližší hvězda, Proxima Centauri, je pouze ve vzdálenosti od Chicaga v tomto měřítku - proveditelná vzdálenost, kterou lze překonat, když vezmeme v úvahu migrace na kontinentální délku, které dosáhli naši raní předkové lidstva. Tyto pravěké migrace byly odyseou zvědavosti a přežití, stejně jako by jednou mohla být naše cesta ke hvězdám. Při procházce na oběd po Nekonečné chodbě je toho hodně k zamyšlení.
Richard P. Binzel je profesorem planetárních věd a leteckého inženýrství a členem fakulty MacVicar. Vynalezl Torino Scale, která kategorizuje nebezpečí dopadu objektů v blízkosti Země, a sloužil 20 let jako člen vědeckého týmu na misi NASA New Horizons k Plutu. Asteroid číslo 2873 nese jeho jméno.