Kosmoso apkabinimas Begaliniame koridoriuje

Kaip MIT begalinės saulės sistemos ekranas nukelia visatą į Žemę. 2019 m. spalio 24 d Studentas, stovintis prieškambaryje, žiūri į planetų modelius ir informacines plokšteles ant sienos

Studentas, stovintis prieškambaryje, žiūri į planetų modelius ir informacines plokšteles ant sienos Julija Deividas





Kartais skaičiai mums trukdo suvokti. Nors tai gali atrodyti kaip keistas MIT profesoriaus teiginys, esu įsitikinęs, kad tai tiesa, ypač kai kalbama apie didžiulius erdvės matmenis arba atomų nanomatmenis. Atrodo, kad mūsų žmogaus smegenys geriausiai tinka suvokti, kokius atstumus medžiotojas rinkėjas gali nukeliauti per dieną ar kelias savaites. Žvaigždėtas nakties dangus atrodo kaip krištolinėje sferoje išgraviruoti šviesos taškai, todėl akimis visiškai neįmanoma atpažinti, kaip aukštai yra mėnulis ar toli saulė. Bet nesijausk blogai. Senovės graikai ir tokie kaip Kopernikas, Galilėjus, Kepleris, Niutonas, Einšteinas, Leavittas, Hablo, Hokingas, Gutas ir Rubinas truko šimtmečius, kad apibūdintų mūsų visatos veikimą ir kilmę. Mūsų absolventų ir jų karjeros laimei, ši užduotis toli gražu nėra baigta.

Kai mūsų žmogiškasis mastas mums nepasiseka, mes slepiames už skaičių. Mes naudojame mokslinius užrašus kaip kardą, kuris neleidžia mums pripažinti savo netinkamumo. Kas iš mūsų gali įsivaizduoti 6,02 × 1023 vandens molekules kavos gurkšnyje? Tačiau astronomai turi dar blogiau. Jiems tenka susidurti su neaprėpiamais vienetais, apimančiais erdvę ir laiką, šviesmečių pavidalu – dažnai su pilnu kavos puodeliu rankoje. Atrodo guodžia, kad artimiausia žvaigždė yra tik už 4,2 šviesmečio, nes tai užmaskuoja faktą, kad mes iš tikrųjų kalbame apie 3,9 × 1013 kilometrų. Tačiau manoma, kad visa stebima visata apima 93 milijardus šviesmečių arba nesuvokiamą Avogadro tipo 8,8 × 1023 km.

Kaip profesionalus astronomas seniai prisipažinau, kad esu žmogus, nusprendęs likti mūsų jaukioje saulės sistemoje, kur atstumai matuojami šviesos minutėmis (8,3 minutės šviesai nukeliauti nuo saulės iki Žemės) ir šviesos valandomis (apie penkias). nuo saulės iki nykštukinės planetos Plutono).



Ričardas Binzelis

Profesorius Richardas Binzelis Boston Globe / Getty vaizdai

Pirmaisiais metais dėstydamas įvadinį planetos mokslą (12 400, Saulės sistema) norėjau suteikti savo mokiniams tikrą kosmoso masto pojūtį. Taigi dešimtmečius aš uždaviau paprastą klausimą kaip 1 problemų rinkinį:

Jei mūsų Saulės sistemos atstumas nuo Saulės iki Plutono yra suderintas su Begalinio koridoriaus ilgiu, kokio dydžio yra Saulė ir kokiu atstumu yra Žemė?



Prieš tęsdami toliau, trumpai pagalvokite apie šį klausimą. Kaip gera tavo intuicija?

Kiekvieną semestrą mokinių veiduose stebina nuostaba, kad matematika atskleidžia, kad saulė yra golfo kamuoliuko dydžio, o Žemė yra vos už penkių metrų (16 pėdų) nutolusioje BB. (Nusižeminanti, nes bendras Begalinio koridoriaus ilgis yra 200 metrų.) Kai suvokiame, kad herojiški projekto „Apollo“ laimėjimai atstūmė mus tik per pusę colio (!) nuo Žemės, kad pasiektume Mėnulį, yra bauginantis iššūkis siųsti žmones. iki Marso (arčiausiai trijų metrų) paaiškėja.

Ne taip subtiliai, kiekvienų metų klasei pasiūliau, koks būtų dangiškas vienos nakties įsilaužimas iš tikrųjų sukurti tokio mastelio modelį. Nesulaukęs jokių imtuvų, galiausiai pasiėmiau jį paslapčia pažymėdamas ilga matavimo juosta ir mėlynomis kreidos žymėmis palei 7, 3, 10, 4 ir 8 pastatų grindų lipdinius. Stovėdamas ten ir pažvelgęs į visą mūsų saulės sistemą tylus (4 ryto) Begalinio koridoriaus plotas buvo toks pat didelis kaip Eureka! Kaip ir bet kuri kita mano mokslinės karjeros akimirka: supratau, kad atradau neįtikėtiną pedagoginį įrankį, skirtą įvairaus amžiaus vaikams.



Nepaisant mano entuziazmo, paaiškinti, kaip meniškas planetų vaizdavimas gali būti derinamas su MIT pagrindinių pastatų architektūra ir tapti mokslo mokymo priemone, buvo lengviau pasakyti nei padaryti. Tačiau galiausiai, padedant Mike'ui Sipseriui ir Heather Williams, Mokslo mokyklos dekanui ir dekano padėjėjui, bei vyresniojo universiteto planuotojo Toddo Robinsono ir Linkolno laboratorijos planetų modeliavimo guru Arthuro Lue žiniomis, instaliacija atgijo. Dera, parodą atidarėme 2018 m. lapkričio 9 d., kad sutaptume su praėjusio rudens MIThenge – du kartus per metus vykstančiu reiškiniu, kai visata lygiuojasi į institutą, kai koridoriuje šviečia besileidžianti saulė. Trečiame aukšte tas kosminis efektas ryškiausias, tad ten ir įrengėme eksponatą.

Saulės sistemos mastelio modelyje nėra nieko naujo. Jį galite rasti Bostono mokslo muziejuje ir Nacionaliniame prekybos centre. Tačiau šie modeliai yra miesto masto ir reikalauja tam tikrų pastangų. „Infinite Corridor“ skalė veikia ypač gerai, nes tai pažįstama erdvė, kurią iš abiejų galų aiškiai riboja langai. Nesvarbu, kur esate tyrinėdami, žvilgsnis kiekvienu būdu pateikia kontekstą, kaip toli nuėjote ir kas liko. Be to, visa kelionė reikalauja tik kelių minučių dėmesio, o tai yra ribotas išteklius mums visiems mūsų per daug susietuose gyvenimuose.

Tikiuosi, kad kiekvienas MIT bendruomenės narys bent kartą leis kontempliatyvią kelionę žemyn Infinite trečiuoju aukštu, pradedant nuo 7 vestibiulio ir iki 8 pastato. Begalinės saulės sistemos masto sumažinimas naudojant 30 milijardų daliklį (3 × 1010). ), sumažina šviesos greitį iki vieno centimetro per sekundę sraigės greičiu. Įprastas ėjimo tempas nuo saulės iki Plutono (per penkias minutes, o ne per penkias valandas) suteikia stebėtojams galimybę visą gyvenimą pralenkti šviesą ir patirti vingiuoto greičio jaudulį.



Žvelgiant į saulę iš Plutono ir atsižvelgiant į Žemės dydį bei save kaip nano dėmes ant jos, yra nuolankus. Vienas iš pavyzdžių – navigacijos tikslumas, reikalingas NASA erdvėlaiviui „New Horizons“, kad pasiektų tikslą 2015 m. skristi pro Plutoną, (tokiu mastu) buvo plonesnis nei žmogaus plaukas. Mūsų toliausiai nutolęs kūrinys „Voyager 1“ paliko mūsų saulės sistemą ir šiuo metu peržengia 300 stulpelių ribą pakeliui į giliąją Back Bay erdvę. Jei dar labiau išplėstume žvilgsnį, artimiausia žvaigždė Proxima Centauri šiuo mastu yra tik nutolusi nuo Čikagos – tai įmanomas atstumas, kurį reikia įveikti, atsižvelgiant į mūsų ankstyvųjų žmonių protėvių migracijas žemyno ilgio. Tos priešistorinės migracijos buvo smalsumo ir išgyvenimo odisėjos, kaip kad kada nors gali būti mūsų kelionė į žvaigždes. Daug ką reikia apsvarstyti einant pietauti Begaliniu koridoriumi.

Richardas P. Binzelis yra planetos mokslų ir kosmoso inžinerijos profesorius bei MacVicar fakulteto narys. Jis išrado Torino skalę, kuri priskiria prie žemės esančių objektų smūgio pavojų, ir 20 metų dirbo NASA „New Horizons“ misijos į Plutoną mokslo komandos nariu. Asteroidas numeris 2873 turi jo vardą.

paslėpti