همگي سوال هايي داريم
سوال هايي بزرگ
جهان چقدر بزرگ است؟
اين قسمتي از انسان بودن ماست
ستاره ها چقدر با ما فاصله دارند؟
جوي به قايق
اسم من استيون هاوکينگه
و من باور دارم که هر کسي مي تواند جواب
سوالات بزرگ را براي خودش پيدا کند
اين خيلي هيجان انگيزه
پس با کمک چند آدم معمولي
و گروهي از متخصصين
جايي که شما هستيد اينکه جهان را چطور مي بينيد تغيير خواهد داد
به سفري نهايي خواهيم رفت
اين فواصل بزرگ و بزرگ تر مي شوند
تلاشي براي جواب دادن به بزرگترين
اسرار جهان
درسته، بزاريد اين و باد کنيم
با استفاده از قدرت ذهن انسان
انجامش داديم
چون هر کسي مي تواند مثل يک نابغه فکر کند
مترجم:AmirGhool Bigbangpage.com AwesomeDaruis@gmail.com
ما کجا هستيم؟
اين سوالي عميق است
اگر نمي دانستيم که کجا هستيم
مثل ميمون هايي در جنگل بوديم
و کاملا از موقعيت خود در کيهان بي خبر بوديم
خوشبختانه، ما انسان ها همه چيز را مي دانيم
از شکل زمين تا جايگاه مان در جهان
ولي چطور اين چيزها را فهميديم؟
من باور دارم که هر کسي مي تواند اين چيزها را بفهمد
بگذاريد ببينيم که آيا حق با من هست يا نه
من از سه آدم عادي خواسته ام
تا به سفري اکتشافي ملحق شوند
آنها ابزار و تجهيزات خواهند داشت
و من مي خواهم ببينم آيا آنها مي توانند
مقياس واقعي جهان را بفهمند يا نه
با آزمايش هايي سرگرم کننده براي فهميدن اينکه کجا هستيم
کجا هستيم؟
اين سوال خيلي خوبيه
ما روي زمين هستيم
بااينحال سياره هاي زيادي در فضا وجود دارند
در منظومه ي خورشيدي من
و راه شيري
اينجا جايي است که من هستم
ولي چطور مي توانيم مطمئن باشيم؟
اولين قدم اندازه گيري سياره ي خودمان است
چقدر بزرگ است و آيا واقعا گرد و مدور است؟
داوطلبان اين قضيه را نمي دانند ولي قرار است
اندازه و شکل زمين را در نوادا بفهمند
آنها با انجام چالش اول شان اين قضيه را مي فهمند
اين درياچه چقدر مسطح است؟
شما چطور مسطح بودن يک درياچه را اندازه گيري مي کنيد؟
با يک خط کش بزرگ
آره، البته اون يه منظوري داره. شما به
شما به چيزي احتياج داريد که مي دانيد مسطح است
و تا سطح درياچه را نسبت به آن اندازه گيري کنيد
آره
درياچه راز
اندازه و شکل زمين را در خود نهفته دارد
ولي آيا گروه مي توانند آن را بفهمند؟
براي کمک، آنها نياز به چند ابزار دارند
هشتاد و نه سانتي متر
اين يک ليزر قدرتمند است
که يک پرتوي مستقيم نور را
روي سطح درياچه مي تاباند
سپس، آنها به يک قايق نياز دارند
ما همين الان از کنارش رد شديم
آره
جوي به قايق
کت صحبت ميکنه، تمام
ازت ميخوام بري جلوي ليزر
اطاعت
حالا بايد يک مقدار به سمت راست بريم
اگر درياچه مسطح باشد، پرتوي ليزر و آب
هميشه با هم موازي خواهند بود
اگر از قايق نگاه کنيد، پرتو هميشه
در ارتفاع يکساني از سطح آب باقي مي ماند
اهميتي ندارد که چقدر وارد درياچه شويد
ولي آيا اين اتفاق مي افتد؟
و آيا گروه مي توانند دليل آن را بفهمند؟
زمان فهميدن است
قايق يک تخته ي سفيد دارد که به آن چسبيده است
که يک هدف خواهد بود
ما به دنبال پرتوي ليزر هستيم
تا بتونيم اون رو روي تخته ي سفيد مشخص کنيم
اوه داره بهش ميخوره
و ما اندازه گيري اوليه رو انجام داديم
و من مطمئن بودم که ما هيچ چي پيدا نخواهيم کرد
يک مقدار به راست
داريم ميرسيم خوبه
اونها اولين خواندن شان را در فاصله ي 150 متري با ساحل انجام دادند
خب ارتفاعش چقدر بود؟
گرفتم
براي اندازه گيري بعدي
آنها نياز دارند که بسيار جلوتر بروند
خب حالا من ازت ميخوام
حدود 5 کيلومتر از ليزر دور بشي
باشه
عاليه
خب 5 کيلومتر آن طرف تر پرتوي ليزر کجاست؟
به ياد داشته باشيد، اگر درياچه مسطح باشد
ارتفاع ليزر يکسان خواهد بود
کت، بايد يک مقدار بري سمت چپ
برم سمت چپ؟
آره
يه ذره ديگه برو راست
خيلي خب
من فکر نمي کنم اين پرتو
به قايق ما بخوره
بنابراين بايد روي چيزه ديگه اي اندازه گيريش کنيم
خيلي خب من اصلا سر در نميارم
بريم اين
اين ابزار اندازه گيري توئه؟
مي بينيش؟ آره
ميتوني مشخصش کني؟
ما اندازه گيري دوم را انجام داديم
و کل دنياي من از هم پاشيده شد
تقريبا 2 متره
آره آره
خيلي بالاتر به نظر مياد باشه
گرفتي؟
باشه
تنها 5 کيلومتر آنطرف تر
به نظر مي رسد ليزر 2 متر بالا رفته باشد
ولي مي دانيم که پرتو تراز است
بنابراين، اين مسئله پيشنهاد مي دهد که درياچه حالا 2 متر پايين تر است
ديدن افت 2 متري
وقتي همه چيز به نظر من مسطح است
يه طورايي شگفت انگيز بود
يه جورايي ديدگاه من رو در حدود يک ثانيه از هم پاشوند
و باعث شد در افکارم تجديد نظر کنم
ديدگاهم هنوز اين است که اين يک درياچه ي مسطح است ولي
اين يک درياچه ي مسطح نيست
اين خيلي جالب بود
من مطمئنا توسط اين حقيقت که
ليزر از آب ارتفاع گرفته بود حيرت زده شدم
سلام
سلام جوي
چه خبر؟ ما برگشتيم
خب چطور بود؟
ليزر 2 متر از آب ارتفاع گرفته بود
و ما بايد از اين تخته براي مشخص کردنش استفاده مي کرديم
مشخص است که درياچه مسطح نيست
انگار که يک مقدار شيب دار است
با اين تشخيص، داوطلبانم
اولين قدم خود را به سمت اندازه گيري کل جهان برداشتند
من فکر مي کنم مطمئنا بايد اندازه گيري هاي بيشتري انجام بدهيم
آره موافقم
صد در صد آره
اليته آنها اولين کساني نيستند
که اين کار را انجام مي دهند
در حقيقت، اولين نفري که زمين را با دقت بالا اندازه گيري کرد
يک نابغه ي يوناني به نام اراتوستن بود
بيش از 2 هزار سال پيش، اراتوستن
يک فيلسوف، رياضيدان
هندسه دان بسيار باهوش از يونان
آزمايشي را طراحي کرد
تا قطر زمين را اندازه بگيرد
اگر زمين مسطح بود
هرجايي روي زمين مسطح در زماني معين در طول روز
درخشش خورشيد را با زاويه ي يکساني خواهيم ديد
درحاليکه اگر مدور باشد، اين مورد را مشاهده نخواهيم کرد
اراتوستن شنيده بود که در هنگام ظهر
در طولاني ترين روز سال
خورشيد مستقيما به آب شهري در مصر که الان
اسوان ناميده مي شود خواهد تابيد
اينجا، خورشيد بايد مستقيما بالاي سر شما باشد
بنابراين در مکاني ديگري، 805 کيلومتر رو به شمال
مشاهده ي دومي انجام داد
دوباره در هنگام ظهر در طولاني ترين روز سال
اينجا، 805 کيلومتر بالاتر، اين آزمايش را انجام داد
و دسته چوبي را به صورت عمود در خاک فرو کرد
و فهميد که چوب در حال درست کردن يک سايه است
سايه مدرکي بود که خورشيد
بالاي سر نيست و داراي زاويه مي باشد
با اندازه گيري اين زاويه
و دانستن فاصله ي بين اين دو موقعيت
او قادر بود محاسبه کند که زمين يک توپ است
و 12875 کيلومتر قطر دارد
ولي سوال اين است، با ابزار مناسب
آيا داوطلبانم مي توانند کار اين نابغه ي يوناني را انجام بدهند؟
امروزه، ما از ليزرها و جي پي اس ها و انواع تکنولوژي استفاده مي کنيم
تا کم و بيش به همان عدد برسيم
علم يعني اين
علم، اختراع روش هاي جديد براي بررسي طبيعت است
در جستجوي حقايق و اندازه گيري است
و به دست آوردن نتيجه گيري هايي است که شگفت انگيز هستند
داوطلبانم کشف کردند که درياچه مسطح نيست
ولي براي اندازه گيري کل جهان
آنها نياز به اندازه گيري جديدي دارند که بسيار دورتر است
و براي اين کار، آنها به تجهيزات جديدي نياز دارند
خب، بيايد اين جعبه را باز کنيم
باشه آره
اينجا چي داريم؟
سه پايه شبيه سه پايست
حالا به جاي ليزر
يک تلسکوپ داوطلبانم را قادر مي سازد
تا در خطي مستقيم به ساحل مخالف درياچه نگاه کنند
ولي اين تنها ابزاري نيست که آنها احتياج خواهند داشت
ما ميخواستيم بدونيم، خب اگه اين خيلي بالاست يا از تخته ي ما رد شده
چطور قراره نقطه ي بعدي را بگيريم
خيلي باحاله
قراره سوار هليکوپتر بشيم؟
اين هليکوپتر يهويي پيداش شد
خيلي خب، اين خيلي باحاله
همانطور که تلسکوپ جاي ليزر را مي گيرد
هليکوپتر هم با قايق عوض مي شود
من پيش تلسکوپ ميمونم
باشه. عاليه
ما ميريم تو هليکوپتر
خوبه نقشه ي خوبيه
آره باشه. بريم
خيلي خب. ما ميريم از رو زمين بلند بشيم
اين خيلي هيجان انگيزه
خيلي خوبه که هيچ دري وجود نداره
ما به سمت سنگ هرمي پرواز مي کنيم فهميدي؟
فهميدم. شما به سمت هرم ميريد
درياچه از اين بالا کاملا مسطحه
اگر دو برابر قبل دورتر بشوند
ساحل آن سمت درياچه چقدر پايين تر ظاهر خواهد شد؟
جيم، ما ميريم روي سنگ هرم
اوه باشه
آره،روي تلسکوپ دارمتون
بريد و بشينيد
وقتي فرود اومد، کاملا از مسير ديدم
ناپديد شد
جوي، هنوز توي هوايين؟
آره. ميتوني ما رو ببيني داريم ميشينيم؟
گزارشاتي که از هليکوپتر اومده
ميگه که هنوز دارن پرواز ميکنن ولي من نميتونم ببينم شون
سر در اوردن از اين قضيه در اين مدت کوتاه
يک مقدار برام سخت بود
من با خودم ميگفتم مگه ميشه
ما در موقعيتمون فرود اومديم
باشه، جوي، بلند شو
آنها برنامه ريزي کردند تا زماني
که جيم بتواند آنها را در افق ببيند بالا بيايند
سپس به او ارتفاع شان را خواهند گفت
وقتي ما رو روي افق ديدي
خبر بده
ديدمشون. ديدمشون
ارتفاع تون الان چقدره؟
خيلي خب، برايان، چند متر از سطح درياچه ارتفاع داريم؟
هفت و نيم متر
انجامش داديم
هفت و نيم متر
هفت و نيم متر. خيلي خوبه
هفت و نيم متر، خيلي بالاتر از
دو نقطه اي هست که داشتيم
خيلي باحال بود عالي بود
در 10 کيلومتري، درياچه
چهار برابر بيشتر از قبل پايين تر اومده بود
قضيه چيه؟
خب بچه ها، اين و ببينيد
خب، اگر اين خط، پرتوي ليزر ما باشه
درسته
که روي درياچه انداختيم
خب؟ و اين ساحله
اين ليزره درسته
و ما نقاط داده رو به هم وصل مي کنيم
در دو متري و بعد 7.5 متري
اين منبع ماست. اين خط راست ماست. درسته؟
و اين سطح درياچه است
خط سبز مسير ليزر و ديد تلسکوپ را
نشان مي دهد
و خط طلايي نشان مي دهد چطور نقاط داده
يک منحني را درست مي کنند
پس اين يعني که اين درياچه مسطح نيست
حتي نزديک به مسطح هم نيست
نه
خيلي جالبه
اگر مي تونستيم اين انحنا رو
يه دور ادامه بديم و يک دايره درست کنيم
و مي تونستيم اندازه گيريش کنيم
سپس به ما
محيط زمين رو ميداد
با اين اندازه گيري هاي روي درياچه
مي توانيم محيط درياچه را محاسبه کنيم
که حدود 40233 کيلومتر است
که با محاسبات اراتوستن مطابقت دارد
من هنوز با فهميدن اين حقيقت
که ما زمين را در آن درياچه اندازه گيري کرديم مشکل دارم
من دوباره به هيچ درياچه اي به چشم قديم نگاه نخواهم کرد
من هيچ وقت به هيچ بدنه ي بزرگ آبي به چشم قديم نگاه نخواهم کرد
حالا که مي دانم دارد انحناي زمين را دنبال مي کند
دانستن اندازه و شکل زمين
تنها آغاز فهميدن جايگاه ماست
براي بيشتر فهميدن، نياز داريم به فضا
ماه و ماوراي آن سفر کنيم
ماه نزديک ترين همسايه ي ماست
ولي آدم هاي کمي فاصله ي آن تا زمين را مي دانند
بنابراين، چالش بعدي براي فهميدن جايگاه ما
فهميدن فاصله ي ماه تا زمين است
براي کشف اين مسئله، نياز داريم درياچه را ترک کنيم
و به دل صحراي وسيع نوادا بزنيم
خب توي جعبه چيه؟
باشه
يه زمين و يه ماه کوچيکه
اينها مدل هاي مقياسي از زمين و ماه هستند
اندازه ي نسبي آنها براي اولين بار
توسط يونانيان باستان در هزاران سال پيش کشف شد
در آن زمان، نابغه اي که اين موضوع را فهميد
مردي به نام آريستارخوس بود
اگر به ماه نگاه کنيد، دهانه اي درخشان وجود دارد
و به آن آريستارخوس مي گويند. به اين اسم نامگذاري شده است
تا به ما مردي که اندازه ي ماه را گفت يادآوري کند
خب، آريستارخوس چطور اين کار را انجام داد؟
جواب اين است که به سادگي
عبور ماه را در طول آسمان مشاهده کرد
و محاسبه کرد که يک ساعت طول مي کشد
تا فاصله ي قطر خودش را پوشش دهد
زماني که اين موضوع را فهميد، بايد راهي پيدا مي کرد
تا آن عدد را مطابق با اندازه ي زمين در بياورد
آريستارخوس فهميد که مي تواند
از پديده اي به نام خسوف کلي استفاده کند
و خسوف کلي ماه، امري شايع است
يک تا دوبار در سال اتفاق مي افتد
وقتي ماه از سايه ي زمين رد مي شود
او کشف کرد که ماه 2.7 ساعت طول مي کشد
تا از سايه ي زمين عبور کند
و خب، او مي دانست که سايه ي زمين
حدود 2.7 برابر بزرگ تر از خود ماه است
محاسبات آريستارخوس نشان داد که ماه
حدود 4828 کيلومتر قطر دارد
و ما الان مي دانيم که عدد واقعي
حدود 3218 کيلومتر است
کاري که اين قضيه مي کند اين است که ناحيه ي اندازه گيري را
به بالاي جو زمين و به فضا توسعه مي دهد
او مي گفت که جهان مکاني است
که دانشمندان مي توانند به خوبي آن را بررسي کنند
زماني که اندازه ي زمين و ماه را بدانيم
براي داوطلبانم ممکن خواهد شد
تا قدم بعدي را بردارند و بفهمند که از هم چقدر فاصله دارند
ولي ابتدا، حدس
فکر مي کنم نزديک تر باشه فکر مي کنم حدودا اونجاست
اين کاري بود که من مي خواستم بکنم
فکر مي کنم مي خواستم بيارمشون نزديک
نزديکتر نه عقب تر
فکر مي کنم يک مقدار دورتر باشه
واو انقدر؟ زياد ميشه
من اين و به عنوان حدسم برميدارم
باشه
خب، حالا چطور مي توانيم با اطمينان بفهميم؟
امروز عصر، ماه کاملي داريم
اين آخرين سرنخي است که نياز دارند
تا مثل آريستارخوس فکر کنند
شايد بايد زمين و برداريم
و ماه و بزاريم جلوش
تا ماه رو ناپديد کنه
همون اندازه؟ همون اندازه
باشه
انقدر ببرش تا ديگه نتونيم ماه و ببينيم
کت جواب را در دست دارد
من دارم به ماه واقعي تو آسمون
و ماه کوچکي که داريم نگاه مي کنم
و فکر مي کنم، خب اونها يکي هستند
خب، شايد نياز داريم ماه واقعي را در آسمان ناپديد کنيم
نزديک تر. نزديک تر
يک مقدار ديگه نزديک تر
خب من ميگم بسه
بسه؟ آره
خب، حق با شما بود
زمين خيلي از زمين دوره
آره، بيشتر از اون چيزي که فکرش و مي کرديم
وقتي ماه مقياس در فاصله ي مناسبي قرار گرفته باشد
ماه واقعي را به خوبي پوشش مي دهد
با اين روش مي توان فاصله را پيدا کرد
در صحرا، مدل هاي مقياسي
از ماه و زمين حدودا 2 متر از هم فاصله دارند
در آسمان، ماه واقعي 387 هزار کيلومتر از زمين فاصله دارد
کار کرد
من دانشمند نيستم و اينکه بتونم فقط با خيال خودم اين کار رو انجام بدم
خيلي شگفت انگيزه، يکهويي به ذهنم رسيد
با اندازه گيري زمين و فاصله اش تا ماه
اولين قدم خود را به سمت فضا برداشته ايم
ولي براي فهميدن جايگاه واقعي خود در جهان
گرفتيش؟
قدم بعدي فهميدن جايگاه ما
نسبت به درخشان ترين جسم در آسمان ماست، خورشيد
امروزه مي دانيم که قطر خورشيد 1448409 کيلومتر است
ولي دوباره ميگم، آدم ها نمي فهمند که اين دقيقا چقدر بزرگ است
اين خورشيده
خيلي بزرگه به نظر خيلي بزرگ ميرسه
اين خورشيد است، با همان مقياسي که
مدل هاي ماه و زمين ما هستند
از اينور برو
باشه
اين چيز
در ابتدا، وقتي سعي کرديم بلندش کنيم
اصلا نمي تونستيم مدل رو بيرون بياريم
خيلي بزرگ بود
مواظب باش آيا اين واقعا مقياس يکسانيه؟
و بعد ما بازش کرديم
و همينطور مي رفت و مي رفت و مي رفت
چون من مي خواستم با هوا پرش کنم
و اندازه ي واقعي اون رو ببينم
بيشتر به نظر مي رسيد که پارچه اي باشد
بيشتر و بيشتر، همينطور مي رفت
درسته
بيايد اين و باد کنيم
داشتم فکر مي کردم: واو خورشيد چقدر بزرگه؟
در مقايسه با اين زمين کوچکي که در دست گرفته بودم
خب، اگر اين زمين باشد، آنوقت اين خورشيد است
خورشيد تقريبا 110 برابر
قطر زمين است
حالا، سوال بزرگ بعدي، در اين مقياس
فاصله ي بين زمين و خورشيد چقدر است؟
خب، چقدر بايد اين مدل را حرکت بدهيم
تا فاصله را به دست بياوريم
و چطور قرار است فاصله ي دقيق را به دست بياوريم؟
نميدونم
تقريبا همان کاري که با ماه کرديم
کليد جواب به اين سوال يک گرفتگي است
ولي اين بار يک خورشيد گرفتگي
وقتي ماه ازجلوي خورشيد مي گذرد
و از زمين ديده مي شود، ماه و خورشيد
دقيقا يک اندازه هستند
بنابراين آنها بايد قادر باشند فاصله را
با درست کردن يک خورشيد گرفتگي با مدل هايشان اندازه بگيرند
در خورشيد گرفتگي، ما اصلا نمي تونيم خورشيد رو ببينيم
پس وقتي اين خورشيد ناپديد ميشه، شما بايد يک خورشيد گرفتگي داشته باشيد
بوم بريم
کل چيزي که نياز داريم يه خورشيد گرفتگيه
آره. دقيقا
مي پريم تو ماشين و ميريم
ما ميريم تو صحرا و همينجوري ميريم و ميريم و ميريم
چقدر بايد رانندگي کنند؟
فکر مي کنم انقدر
آنها تصميم گرفتند در 400 متري خورشيد توقف کنند
خيلي خب بزار ببينيم
ماه اونجاست
براي اينکه کاري کنيم ماه کوچک باعث گرفتگي خورشيد بشود
هميشه بايد حدودا 2 متر از زمين فاصله داشته باشد
باشه. خب من زمين رو اينجا مي گيرم
خيلي خب
خب، ما اين فاصله رو مي دونيم
و حالا ميخوام ببينم
آيا ماه با خورشيد يک اندازه است يا نه
در حقيقت يک مقدار کوچکتر است
پس، بايد يک مقدار به خورشيد نزديک تر بشيم
باشه بريم
بريم
آيا آنها بايد نزديک تر بشوند يا دورتر؟
بزار اينجا رو امتحان کنيم اينجا خوبه؟
آره. فکر مي کنم
خورشيد هنوز بزرگتره
واقعا؟ آره
هنوز خورشيد از ماه بزرگتره؟
آره اين يعني ما بايد از اينور بريم
دارم سکته مي کنم فکر مي کنم احمقم
بيا برگرديم باشه
فکر مي کنم هممون يه مقدار احساس حماقت مي کرديم
ما داريم صحرا رو طي مي کنيم
چي داشتيم فکر مي کرديم؟
فکر مي کنيد چقدر بايد بريم جلوتر؟
من ميگم چک کن
چک کن
بم. همينجا
باشه. آماده اي. نگاه مي کنيم
اوه داريمش
آره داريمش
آره
آنها اين کار را انجام دادند
در اين مقياس، خورشيد تنها نيم مايل با زمين فاصله دارد
در فضا، فاصله 149.6 ميليون کيلومتر است
براي درک آن، منظورم اينه، زمين ما آنقدر بزرگ بود
و ما بايد عرض صحرا رو طي مي کرديم تا فاصله رو نشون بديم
و منظورم اينه، اين نشون ميده که ما چقدر کوچيک هستيم
داوطلبانم فاصله ي بين
خورشيد، ماه و زمين را تنها با استفاده از 3 توپ مدور
و يک مقدار منطق فهميدند
ولي حالا احتياج داريم بفهميم
که در مقياسي بسيار بزرگ تر کجا هستيم
اگر خورشيد 149.6 ميليون کيلومتر با ما فاصله دارد
پس کل منظومه ي خورشيدي چقدر بزرگ است؟
ستاره شناسان قديمي از مشاهدات آسمان مي دانستند
که در جهان چيزهاي بيشتري
از زمين، ماه، خورشيد و ستارگان وجود دارد
آنها 5 نقطه ي نوراني را مشخص کردند
که با روشي متفاوت نسبت به ستارگان حرکت مي کردند
اينها سيارات هستند
اينجا روي مدل مقياسي ما، عطارد نزديک ترين سياره به خورشيد است
اگر در منظومه ي خورشيدي به بيرون نگاه کنيم
مي توانيم مشتري را در افق آن مشاهده کنيم
اگر از بالا ببينيم، ما مي توانيم ببينيم 8 سياره به ترتيب رديف شده اند
نپتون 15 کيلومتر يا تقريبا 4 ميليارد و 498 ميليون
کيلومتر در فضا از خورشيد فاصله دارد
و کل عرض منظومه ي خورشيدي 149,597,870.691 کيلومتر است
ما مي دونيم که اين سيارات، ستاره ها
خورشيد رو داريم ولي وقتي شما از يک چشم انداز بهش نگاه کنيد
منظومه ي خورشيدي ما خيلي بزرگ تر از اون چيزيه که ما قبلا فکر مي کرديم
ما الان مقياس واقعي منظومه ي خورشيدي مان
و جايگاه مان درون آن را فهميديم
ولي منظومه ي خورشيدي ما در کجا قرار دارد؟
براي فهميدن اين موضوع، حتي سوال بزرگ تري وجود داشت
که بايد قبل از اينکه بتوانيم
جايگاه خود را در کيهان درک کنيم حل مي شد
خب، فهميدن فواصل خيلي خوب بود
ولي سريعا مي فهميد که شما بايد بدانيد
که اين اجسام چطور به هم ربط پيدا مي کنند
به ستاره ها نگاه کنيد و مي بينيد که آنها حرکت مي کنند
خب، طبيعي است که نتيجه بگيريد که
ستاره ها به دور ما حرکت مي کنند
در قرن 16
يک ستاره شناس لهستاني به نام کوپرنيک
آنقدر شهامت داشت که فرضيه اي سنتي را به چالش کشيد
که زمين مرکز جهان است
کوپرنيک تشخيص داد که ديدگاه معمول
از جهان درست نيست
و کم کم مي خواست بداند که آيا قضيه ي ديگري وجود دارد يا نه
کوپرنيک دو نظريه ي بزرگ داشت
اول اينکه زمين به آرامي مي چرخد
و دوم اينکه زمين
مرکز منظومه ي خورشيدي نيست
در حقيقت، خورشيد در مرکز آن قرار داشت
و ما همگي، به دور آن مي چرخيم
مثل تمام سيارات ديگر
او مي دانست که چيزي زيبا
راجع به ايده ي جهان خورشيد مرکز وجود دارد
به نظر او ساده تر مي آمد
اگرچه نظريه ي او منطقي تر بود
کوپرنيک با مشکل جدي اي رو به رو شده بود
واو. اين چيه؟
به نظر خيلي باحاله
و اين دستگاه به داوطلبانم کمک خواهد کرد
که مشکل مربوط به ديدگاه و چشم انداز است
چطور حرکت ميکنه؟
فکر مي کنم کسي بايد هلش بده
اين کاره منه
کارت تو ميخواي هل بدي؟
شما خلبان هاي امتحاني هستيد
درسته
باشه
خب، داريم ميچرخيم يا پس زمينه ميچرخه؟
از جايي که من نشستم، تو نميچرخي
اگر شما روي سياره اي باشيد که بسيار آرام بچرخد
و نتوانيد چرخش را احساس کنيد
چطور مي توانيد مطمئن باشيد که زمين مي چرخد
و نه جهان؟
اين مشکلي بود که کوپرنيک با آن رو به رو شده بود
اگر ما زمين باشيم و داريم مي چرخيم
چطور ميتونيم بگيم که اين ما هستيم که داريم مي چرخيم؟
اوه اين مشکل سختيه
منظورم اينه، شما بايد با دقت اشاره کنيد که
اين قسمتي از جهان و قسمتي از زمين نيست
تنها راه ديدن اينکه زمين مي چرخد
اين است که در نقطه اي ثابت در فضاي بيرون باشيد، درست مثل جيم
حدود 500 سال پيش، سفر فضايي غيرممکن بود
ولي در سال 1609، يک محقق ايتاليايي به نام گاليله
بهترين چيز بعدي را اختراع کرد
تلسکوپ نجومي
گاليلئو گاليله احتمالا
بنيان گذار علم مدرن است
تلسکوپ او قرار بود انقلابي
در ديدگاه ما از جهان درست بکند
گاليله تلسکوپش را به سمت مشتري گرفت
و چيزي که مشاهده کرده بود را روي کاغذ کشيد
ماه هايي وجود داشتند که به دور مشتري مي چرخيدند
اين مدرکي مستقيم بود که
که همه چيز به دور زمين نمي چرخند
و وقتي به زهره نگاه کرد، کشف شگفت انگيزي انجام داد
او زهره را مثل يک صفحه مي ديد
ولي سپس اندازه و شکل صفحه
تغيير مي کرد
و به هلالي نازک تغيير شکل مي داد
او فهميد، درست مثل ماه که وقتي به دور زمين مي گردد
کوچک و بزرگ مي شود
زهره هم اين کار را وقتي به دور خورشيد مي گردد انجام مي دهد
گاليله مدرکي پيدا کرده بود
که خورشيد در مرکز قرار داشت
و سيارات به دور خورشيد مي گرديدند
هر کسي مي توانست يک تلسکوپ بسازد و به صور يا فازهاي زهره نگاه کند
و هيچ نتيجه ي ديگري وجود نداشت
اين يک حقيقت است
گاليله ثابت کرد که حق با کوپرنيک بود
زمين توپي است که به دور خورشيد مي گردد
ولي براي اثبات چرخش آن
به يک آشکار سازي فوق العاده نياز بود
در کودکي، عادت داشتم به موزه ي علوم لندن مي رفتم
جايي که مي توانستم شاهد اين آشکار سازي با چشمان خودم باشم
براي من، اين يکي از برجسته ترين اثبات هاي
تاريخ علوم بود
بهترين آزمايش ها، به طور قابل توجهي ساده هستند
ولي به حقيقت سرپوشيده اشاره مي کنند
و اين چيزي است که ما اينجا داريم
به آن آونگ فوکو مي گويند و واقعا بسيار ساده است
اين آونگي بسيار دراز است
که با تاثير از گرانش تاب مي خورد
و اولين آونگ از اين آونگ هاي مقياس بزرگ
توسط فردي به نام لئون فوکو در سال 1851 نصب شد
کسي که به دنبال اثبات و نمايشي ساده بود
که نشان بدهد زمين مي چرخد
فوکو يک آونگ را در جلوي
يک جمعيت، براي يک روز راه اندازي کرد
و چيزي که ديدند شگفت انگيز بود
در طول روز
جهت تاب آونگ حرکت مي کند
يک مقدار مثل عقربه هاي ساعت
چه چيزي منبع اين چرخش بود؟
در صحرا، مي توانيم يک خط مستقيم موازي
بين اين دستگاه و آونگ را شاهد باشيم
براي نشان دادن آن، تنها چيزي که نياز داريم يک توپ است
بنابراين، اگر يک توپ را به سمت شما پرتاب کنم
ميگيريش؟
آماده اي؟ آره
وقتي توپ رو پرت ميکني انگار که خم ميشه نه؟
آره. آره
خيلي جالبه
توپ توي يه مسير مستقيم حرکت مي کنه
حق با اوست، مسير، کاملا مستقيم است
اوه کت آماده اي؟
توپ تنها از منظر جوي و کت
خميده به نظر مي رسد
چون اونها دارند مي چرخند
آماده اي؟ آماده ام
کاملا اثبات کرد
که آنها در حول يک محور مي چرخند
و همه چيز در اطراف آنها نمي چرخد
واقعا خيلي جالبه عاشقشم
خب، چيزي که شما مي بينيد بستگي به جايي که ايستاده ايد دارد
و قضيه ي آونگ در موزه هم همين است
بهترين روش فکر کردن به اين آزمايش
در واقع اينجا نشستن نيست
شما بايد تصور کنيد که روي خود آونگ هستيد
شما فقط بايد تمام روز جلو و عقب برويد
چيزي که شما ديده ايد اين است که زمين دارد
زير اين آونگ مي چرخد که به جلو و عقب
رفتن خود ادامه مي دهد
بي توجه به اتفاقي که در زير آن مي افتد
با اين آونگ، فوکو جهان را متقاعد کرد
که کوپرنيک و گاليله درست مي گفتند
و هر کسي مي تواند با چشمان خودش ببيند که زمين مي چرخد
خيلي خوشم مياد ازش چون خيلي سادست
و بااينحال نشان دهنده ي دو اصول بنيادي است
يکي از آن ايده ها اين است که زمين مي چرخد
و دومين چيز اثبات مي کند که
چشم انداز بسيار مهم است
جايي که هستيد، طوري که جهان را مي بينيد تغيير مي دهد
داوطلبانم کشف کردند
که چطور يکي از چندين
توپ هاي گردنده به دور خورشيد هستيم
در انجمني سياره اي به نام منظومه ي خورشيدي
ولي حالا مي خواهم خودمان را به اعماق بيشتري از کيهان وارد کنم
و جايگاه مان نسبت به ستارگان را بررسي کنم
در يک شب صاف، 3 هزار ستاره را مي توان مشاهده کرد
ولي آنها چقدر از ما فاصله دارند؟
از قرن 19
تلسکوپ ها آنقدر قدرتمند شده بودند
تا روي تک تک ستارگان متمرکز شوند
و در سال 1838، ستاره شناس آلماني فردريش بسل
قادر بود محاسبه اي تاريخي انجام دهد
بسل مي دانست چون زمين به دور خورشيد مي گردد
بايد در طول سال مسير بسيار عظيمي را طي کند
دقيقا 584 ميليون مايل
بنابراين او تصميم گرفت ستاره اي به نام 61 ماکيان را
در زمان هاي مختلف سال رصد کند
و اين يعني او مي توانست آن را ببيند
که به آرامي در برابر پس زمينه حرکت مي کند
سپس با استفاده از مثلثات
بسل مي توانست موقعيت ستاره در آسمان را سه زاويه اي بگرداند
و فاصله را پيدا کند
با استفاده از اين روش، بسل فهميد
که 61 ماکيان حدود 67 تريليون مايل از زمين فاصله دارد
اين بسيار بيشتر از هر فاصله اي بود
که ما در منظومه ي خورشيدي به آن برخورده بوديم
بنابراين واحد اندازه گيري جديدي نياز بود
تا ما را به فضاي بين ستاره اي ببرد
به آن سال نوري مي گويند
اين فاصله اي است که نور در يک سال طي مي کند
و با سرعتي معادل 186 هزار مايل بر ثانيه مي غرد
اين چيزي حدود 94 ميليارد کيلومتر در سال است
ستاره ي 61 ماکيان 11 سال نوري با ما فاصله دارد
براي درک همچين فواصل زيادي، من مي خواهم بررسي کنم
که سرعت نور در مدل مقياسي ما چه شکلي خواهد بود
سرعت نور چقدر سريع است؟
خب، خيلي سريعه نه؟
هشت دقيقه و 20 ثانيه طول مي کشد تا نور خورشيد
به زمين برسد
پس در مدل ما، سرعت نور، سرعتي است که نياز است
تا در 8 دقيقه و 20 ثانيه
از خورشيد به مدل زمين برسد
چقدر سريعه؟
ما مي دانيم که 8.5 دقيقه طول مي کشد
خب با چه سرعتي بايد حرکت کنيم
تا از مدل خورشيد خود به مدل زميني برسيم؟
بياييد نور باشيم
بيايد 750 متر راه برويم
و زمانش و بگيريم، ببينيم چقدر طول ميکشه
باشه باشه
من ساعت و ميگيرم
بريم
روي مقياس، هر فوتي که داوطلبانم طي مي کنند
نشان دهنده ي حدود 40 هزار مايل است
چقد شد؟
چهل ثانيه
چهل ثانيه فقط؟
آره
و ما خيلي دور شديم
منظورم اينه که من مي تونم زمين و از اينجا ببينم
در اين مقياس، سرعت نور چقدر است؟
تقريبا تقريبا
از ماه گذشتيم
سلام ماه
و بم
چي گرفتي؟
هشت دقيقه و 35 ثانيه
خب، ما تقريبا
از خورشيد تا زمين را با سرعت نور راه رفتيم
اگرچه اين سريع ترين سرعت جهان است
سرعت نور در اين مقياس تنها 5 کيلومتر بر ساعت است
اين آهنگ راه رفتن است
خب، نور اينقدرها هم که فکر مي کرديم سريع نيست
من مي تونم سرعت نور رو راه برم؟
سريع هست ولي خيلي سريع نيست جالبه
در کل جهان، نور به نظر مي رسد که خيلي آهسته حرکت مي کند
اين تناقضي عجيب است
اگرچه سرعت نور سريع است
ولي فواصل در فضا آنقدر زياد هستند
که يک سال نوري آنقدرها هم دور نيست
اين يک آشکار سازي و بعد يک زنگ خطر بود
زنگ خطري براي افکار شما
و من بايد بشينم من بايد در مکاني آرام بشينم
و براي مدتي درباره ي آن فکر کنم
اگر 8 دقيقه براي داوطلبانم
طول مي کشد تا به مدل زميني خود برسند
تصور کنيد که چه مقدار طول مي کشد تا به نزديک ترين ستاره برسيم
به آن پروکسيما قنطورس مي گويند
در مقياس مدلي ما، حدودا 222 هزار کيلومتر از خورشيد ما فاصله دارد
بنابراين، داوطلبانم بايد
تا نصف فاصله ي ماه واقعي راه بروند تا به آن برسند
در فضا، کل فاصله 4.2 سال نوري خواهد بود
من بايد 4.2 سال به صورت مداوم راه بروم
تا به نزديک ترين ستاره برسم
اگر قرار بود به خاطر نمايش کار
آن را کوچک بکنم
خب، مدل مقياسي ما به اندازه ي يک نقطه ي کوچک شن مي شد
حتي در اين مقياس
فواصل آنقدر بزرگ شده اند که درک آنها مشکل است
ما بايد مدل خورشيد خود را از اينقدر
به اينقدر در بياوريم
اين خورشيد ماست؟
از آن خورشيد بزرگ و عظيم الجثه اي که قبلا داشتيم، حالا به اين رسيده ايم
آره آن نقطه ي کوچک
حتي در اين مقياس بسيار کوچک
فاصله ي بين خورشيد کوچک و نزديک ترين ستاره
حدودا 27 کيلومتر خواهد بود
اگر شعله اي در 27 کيلومتري خود، در آن سوي صحرا روشن کنيم
مي توانيم تلاش کنيم تا مفهومي از آن به دست بياوريم
اوناهاش
شگفت انگيزه
ديدن فاصله ي زياد نزديک ترين ستاره ي به ما
وقتي خورشيد ما اينقدر کوچک است، خيلي جالب بود
باعث شد به تمامي ستاره هاي آسمون فکر کنم
اينها چيزايي هستند که براي ما بسيار آشنا هستند
ولي بااينحال، هيچ چيزي راجع به اونها نمي دونيم
بعد از قرن ها مشاهده، حالا مي دانيم که
خورشيد ما و نزديک ترين ستاره به آن، پروکسيما قنطورس
قسمتي از اجتماع کوچکي از 33 ستاره هستند
که بين 15 سال نوري از زمين فاصله دارند
و اين منظومه در شبکه اي
از حدود 300 ميليارد ستاره به نام
راه شيري قرار دارد
و تا چند وقت پيش، ستاره شناسان باور داشتند
که اين کهکشان کل جهان است
اين جواب کلي به سوال جايگاه ما بود
سپس در قرن 20، نسل جديدي از تلسکوپ ها
به ما اجازه داد تا تشکيلات جديدي را مورد بررسي قرار دهيم
و به نظر مي رسيد بسيار دورتر باشند
آدم ها نوارهاي لکه اي مختلفي
از نور را در آسمان مي ديدند
و تقلا مي کردند تا بفهمند
اين لکه هاي کمرنگ درون آسمان چه هستند
ادوين هابل وارد مي شود
ستاره شناس آمريکايي قرن 20
که از اين تلسکوپ در رصدخانه ي کوهستان ويلسون در کاليفرنيا استفاده مي کرد
او کشفي حيرت انگيز انجام داد
او فهميد که اين لکه ها
ميليون ها سال نوري با ما فاصله دارند
اين کشف ادوين هابل
ار فواصل اين نوارهاي لکه اي بود
که نشان مي داد که اينها قطعا کهکشان هستند
درست مثل راه شيري، در فواصلي بسيار دور از ما
هابل فهميد که آسمان
پر از کهکشان هاي دور دست است
مجموعه اي عظيم از ستارگان که در ماوراي کهکشان ما قرار دارند
خب، اين همه چيز را عوض مي کند
راه شيري کوچک را تغيير مي دهد
و اين تفکر را که
جهان تنها شامل کهکشان راه شيري است را تغيير مي دهد
حالا اين فواصل بزرگ و بزرگ تر مي شوند
فواصل واقعا نجومي مي شوند
کهکشان بعدي با ما 2.5 ميليون سال نوري فاصله دارد
اين فاصله ي بين راه شيري
و نزديک ترين کهکشان به ماست، آندرومدا
حالا که داريم راجع به کهکشان ها صحبت مي کنيم
زمان آن فرا رسيده است تا مدل مقياسي جديدي را معرفي کنيم
چالش بعدي ما بسيار ساده است
اگر مي توانستيم کهکشان مان را درون يک گوشي هوشمند
و آندرومدا را درون يک تبلت جا دهيم
چقدر از هم فاصله خواهند داشت؟
خب اينها کهکشان هاي ما هستند
اين راه شيري است
و اين نزديک ترين کهکشان به ما آندرومدا است
کهکشان راه شيري
از اين سو به آن سو 100 هزار سال نوري طول دارد
با اين اطلاعات، من از داوطلبانم مي خواهم
تا فاصله ي بين دو کهکشان را بفهمند
خب پس پهناي کهکشان
راه شيري 100 هزار سال است
و آندرومدا 2.5 ميليون سال نوري با ما فاصله داره
بنابراين، در اين مقياس، در مقايسه ي اين با اين
اين کهکشان چقدر فاصله داره؟
خب، اين 100 هزار سال نوري پهنا دارد
و 10 برابر آن مي شود يک ميليون
و خب، اين 2.5 ميليون سال نوريه
پس ميشه
بيست و پنج تا از اونا
ميشه اندازه بگيريمش؟
1, 2, 3.
25.
همين؟
همين
و اين نزديک ترين کهکشان به ماست
راه شيري و آندرومدا، تازه آغاز کار هستند
آنها در محله ي کهکشاني محلي
با ده ها کهکشان محاصره شده اند
و قضيه به همين جا ختم نمي شود
در سال 1990، تلسکوپ فضايي هابل به فضا فرستاده شد
بعد از يک دهه مشاهدات، اين تصوير منتشر شده است
که نشان دهنده هزاران کهکشان است که در فواصلي دور
کشيده شده اند که بعضي از آنها تا 13 ميليارد سال نوري مي رسند
و اين قسمت بسيار کوچکي از آسمان است
مثل نگاه کردن به تمبر پستي از فاصله ي 30 متري
مغز من هيچ وقت اين مسئله را نخواهد فهميد
اين مسئله هفته ها طول ميکشه تا هضم شه
شايد بقيه ي عمرم
در صحرا، داوطلبانم فواصل دور زمين
تا خورشيد ما را فهميدند
الان خيلي خوبه
و پهناي منظومه ي خورشيدي مان
چيزي که بيشتر از بقيه تو ذهنم ميمونه
اينه که چقدر کوچيک هستيم
سپس بيرون کهکشان ما و ماوراي آن
ايناهاش
در طرح بزرگ چيزها، ما بي نهايت کوچک هستيم
و حالا بر روي زمين
به سوال اول مان برمي گرديم
ما کجا هستيم؟
ما ياد گرفتيم که سياره ي ما
کره اي کوچک است که به دور يک ستاره مي چرخد
در يک محله ي کوچک به نام منظومه ي خورشيدي
ما با يک گروه محلي از چندين ستاره احاطه شده ايم
که تا 50 سال نوري با ما فاصله دارند
و ما همگي يک قسمت کوچک از يک بازوي گردنده را
در يک کهکشان متوسط که به نام راه شيري شناخته مي شود اشغال کرده ايم
در کنار 50 کهکشان ديگر
يک گروه محلي از کهکشان ها را تشکيل مي دهيم
که 10 ميليون سال نوري پهنا دارند
و با هم، يک گوشه
از مجموعه اي وسيع از کهکشان ها را اشغال مي کنيم
که به آن ابرخوشه ي لينياکيا مي گويند
مثل يک شهر کهکشاني بزرگ مي ماند
که با صدها هزار کهکشان پر شده است
که بسيار به مال ما شبيه هستند
که با ميليون ها خوشه ي ديگر گروه بندي شده اند
آنها بازوهاي عظيمي را تشکيل مي دهند که در طول کيهان کشيده مي شوند
بزرگترين ساختارهايي که براي بشريت شناخته شده هستند
و اين تنها گوشه اي کوچک
از جهان قابل مشاهده است
که از اين سو به آن سو ميلياردها سال نوري است
اگرچه فواصل غير قابل تصور هستند
اين حقيقت که اکثر آدم ها مي توانند درک کنند
که همچين جهاني وجود دارد
شاهکاري قابل توجه از ذهن انسان است
خب، حالا اميدوارم که کم کم بفهميد
که با کمي فکر
شما نبوغ اين را داريد که بفهميد کجا هستيم