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And yet black holes may be heard even if they're not seen, and that's because they bang on space-time like a drum.
とは言え見えないブラックホールも聴くことなら可能かもしれません空間をドラムのように叩いているんですからね
Now we owe the idea that space can ring like a drum to Albert Einstein — to whom we owe so much.
そもそも空間がドラムのように鳴るというアイデアは我らがアルバート・アインシュタインに負っています
Einstein realized that if space were empty, if the universe were empty, it would be like this picture, except for maybe without the helpful grid drawn on it.
アインシュタインはもし空間が空っぽだったならもし宇宙が空っぽだったならその構造はこの様になると考えました格子線はもちろん実際にはありませんよ
But if we were freely falling through the space, even without this helpful grid, we might be able to paint it ourselves, because we would notice that we traveled along straight lines, undeflected straight paths through the universe.
しかしもし私たちが空間を自由落下しているとしたらこんな格子が描かれていなくても自分で簡単に描くことができるでしょうなぜなら落下運動は宇宙の中を歪みの無い直線に沿って進む運動だからです
It was Einstein's great general theory of relativity.
これがアインシュタインの偉大なる一般相対性理論です
Now even light will be bent by those paths.
光すらこの歪みによって曲げられます
And you can be bent so much that you're caught in orbit around the Sun, as the Earth is, or the Moon around the Earth.
そして地球の運動が太陽に曲げられついに太陽の周りに捉えられるあるいは月が地球の周りに捉えられる
These are the natural curves in space.
これも空間の湾曲です
It wasn't Einstein who realized this, it was Karl Schwarzschild who was a German Jew in World War I — joined the German army already an accomplished scientist, working on the Russian front.
このことに気付いたのはアインシュタインではなくカール・シュヴァルツシルトでした彼はユダヤ系ドイツ人で第一次大戦時にはドイツ軍に加わりロシアとの戦線で活動していた既に周囲に認められた科学者でした
I like to imagine Schwarzschild in the war in the trenches calculating ballistic trajectories for cannon fire, and then, in between, calculating Einstein's equations — as you do in the trenches.
私はよくシュヴァルツシルトが塹壕で大砲の弾道軌道を計算しながらその合間にアインシュタインの方程式を計算しているという絵を想像することがあります
And he was reading Einstein's recently published general theory of relativity, and he was thrilled by this theory.
アインシュタインが発表した一般相対性理論に素早く目を通しその理論に興奮したシュヴァルツシルトは
And he quickly surmised an exact mathematical solution that described something very extraordinary: curves so strong that space would rain down into them, space itself would curve like a waterfall flowing down the throat of a hole.
すぐにその方程式のとんでもない解を見つけましたその解が示すものは異常なものでした空間そのものが深い穴の淵に向かって滝のように吸い込まれていき光さえも逃げることのできない
And even light could not escape this current.
空間の湾曲です
Light would be dragged down the hole as everything else would be, and all that would be left would be a shadow.
光も他のあらゆるものと同様穴へと引きずり込まれ後には影しか残りません
Now he wrote to Einstein, and he said, "" As you will see, the war has been kind to me enough.
彼はアインシュタインへ向けて「ご覧の通り戦争が銃撃戦を除けばとてもよくしてくれたおかげで
Despite the heavy gunfire, I've been able to get away from it all and walk through the land of your ideas. "" And Einstein was very impressed with his exact solution, and I should hope also the dedication of the scientist.
日常の煩わしさから逃れあなたの着想を深く考える時間がとれました」と手紙を書きアインシュタインは彼の算出した正確な解に感銘を受けました科学者としての熱心さにも感銘を受けたのでしょう
This is the hardworking scientist under harsh conditions.
アインシュタインは翌週には
And he took Schwarzschild's idea to the Prussian Academy of Sciences the next week.
シュヴァルツシルトの着想をプロイセン科学アカデミーに持って行きました
But Einstein always thought black holes were a mathematical oddity.
しかしアインシュタインはブラックホールは数学的な特異解でしかなく
He did not believe they existed in nature.
自然界に実際に存在するものではないと考えていました
He thought nature would protect us from their formation.
彼は自然が我々を守ってくれると信じていたのです
It was decades before the term "" black hole "" was coined and people realized that black holes are real astrophysical objects — in fact they're the death state of very massive stars that collapse catastrophically at the end of their lifetime.
それが実際に存在する天体だとわかるまではブラックホールという言葉が提唱されてから何十年もかかりましたブラックホールは非常に質量の大きな星がその寿命を迎える最後の段階で潰れて死んだ状態なのです
Now our Sun will not collapse to a black hole.
太陽はブラックホールにはなりません
It's actually not massive enough.
質量が足りませんから
But if we did a little thought experiment — as Einstein was very fond of doing — we could imagine putting the Sun crushed down to six kilometers, and putting a tiny little Earth around it in orbit, maybe 30 kilometers outside of the black-hole sun.
しかしアインシュタインが好んでそうしたように私たちも思考実験を行うことはできます太陽が直径6kmまで潰れたとしましょうそして小さな地球がその周りを回っていますブラックホール化した太陽から 30kmほど離れた所でしょうか
And it would be self-illuminated, because now the Sun's gone, we have no other source of light — so let's make our little Earth self-illuminated.
この地球は自ら光りを放っています太陽はもう光を放たず他に光源がないと困りますから地球は光を放つ恒星だとしましょう
And you would realize you could put the Earth in a happy orbit even 30 km outside of this crushed black hole.
するとこのぺしゃんこのブラックホールから 30kmしか離れていない軌道でも地球は公転を続けます
This crushed black hole actually would fit inside Manhattan, more or less.
この潰れたブラックホールはマンハッタンにすっぽり入る程の大きさです
It might spill off into the Hudson a little bit before it destroyed the Earth.
地球を飲み込む時にはハドソン川にはみでることもあるかもしれませんが
But basically that's what we're talking about.
とにかくそのような
We're talking about an object that you could crush down to half the square area of Manhattan.
マンハッタンの半分の大きさに収まる程の物体についての思考実験です
So we move this Earth very close — 30 kilometers outside — and we notice it's perfectly fine orbiting around the black hole.
ではここに地球を近づけてみましょう 30kmまで近づけます地球は異常なくブラックホールの周りを公転しています
There's a sort of myth that black holes devour everything in the universe, but you actually have to get very close to fall in.
「ブラックホールは宇宙の全てを吸い込んでしまう」という俗説がありますが実際に吸い込まれるにはかなり近づく必要があります
But what's very impressive is that, from our vantage point, we can always see the Earth.
ここで面白いのは宇宙に浮かぶ観察者の目には常に地球が映るということです
It cannot hide behind the black hole.
地球はブラックホールの裏に隠れることはできません
The light from the Earth, some of it falls in, but some of it gets lensed around and brought back to us.
光の一部は吸い込まれますが一部は屈折し回り込むからです
So you can't hide anything behind a black hole.
ブラックホールの裏に隠れることはできません
If this were Battlestar Galactica and you're fighting the Cylons, don't hide behind the black hole.
もし「宇宙空母ギャラクティカ」でサイロンと戦っているシーンだとしたら「ブラックホールに隠れるな !
They can see you.
奴らに見つかるぞ ! 」といったところでしょうか
Now, our Sun will not collapse to a black hole — it's not massive enough — but there are tens of thousands of black holes in our galaxy.
改めて太陽はブラックホールにはなりません質量が足りないのですしかしこの銀河には何万ものブラックホールがあります
And if one were to eclipse the Milky Way, this is what it would look like.
もしそのひとつが天の川にかかればこのように見えることでしょう
We would see a shadow of that black hole against the hundred billion stars in the Milky Way Galaxy and its luminous dust lanes.
天の川の数千億という星と輝く塵の川の中にブラックホールの影を見ることができます
And if we were to fall towards this black hole, we would see all of that light lensed around it, and we could even start to cross into that shadow and really not notice that anything dramatic had happened.
もしそのブラックホールに近づいていくとすればその背後から曲げられた全ての光を見ることができますしかしひとたび影の領域に入るともう何も観察することはできなくなります
It would be bad if we tried to fire our rockets and get out of there because we couldn't, anymore than light can escape.
そこからはどう逃げようと頑張っても無駄な抵抗でしかありませんもはや光ですら逃れることはできないのです
But even though the black hole is dark from the outside, it's not dark on the inside, because all of the light from the galaxy can fall in behind us.
しかしブラックホールは外から見て暗いと言ってもその中は暗くありません銀河からのあらゆる光がブラックホールへと吸い込まれるからです
It would be like a near-death experience where you see the light at the end of the tunnel, but it's a total death experience.
こんな風にトンネルを抜けると光が見えるなんて臨死体験みたいですねまあこれは完全な死の体験なのですが
(Laughter) And there's no way of telling anybody about the light at the end of the tunnel.
(笑) そしてこのトンネルを抜けた先の光がどんなものか伝えられる人は存在しません
Now we've never seen a shadow like this of a black hole, but black holes can be heard, even if they're not seen.
私たちはブラックホールの影を見た事がありませんしかしその姿は見えなくても聴く事はできる筈です
Imagine now taking an astrophysically realistic situation — imagine two black holes that have lived a long life together.
ふたつのブラックホールが長い間一緒に過ごしているという物理的には十分可能性のある状況を想像してみてください
Maybe they started as stars and collapsed to two black holes — each one 10 times the mass of the Sun.
そのとちらもがブラックホールになってしまったかつての星です両方とも太陽の10倍の質量と考えてください
So now we're going to crush them down to 60 kilometers across.
つまり今度は60kmの直径まで潰されているという状況です
They can be spinning hundreds of times a second.
それらはお互いの周りを毎秒数百回というスピードで周り
At the end of their lives, they're going around each other very near the speed of light.
最後にはほとんど光の早さで互いに回り合うようになります
So they're crossing thousands of kilometers in a fraction of a second, and as they do so, they not only curve space, but they leave behind in their wake a ringing of space, an actual wave on space-time.
つまりほんの一瞬で数千キロも運動することになりますその間周りの空間を歪ませるだけでなく通る道筋の空間を鳴り響かせるのです文字通り時空の波です
Space squeezes and stretches as it emanates out from these black holes banging on the universe.
空間はブラックホールから拡散しながら同時に伸び縮みし宇宙を激しく叩きます
And they travel out into the cosmos at the speed of light.
そしてその波は光の速さで伝わっていきます
This computer simulation is due to a relativity group at NASA Goddard.
こちらのシミュレーションは NASAのゴッダード宇宙研究所のグループのものです
It took almost 30 years for anyone in the world to crack this problem.
30年程かけてこの問題を解いたグループの
This was one of the groups.
ひとつがここのグループです
It shows two black holes in orbit around each other, again, with these helpfully painted curves.
ご覧頂いているのはお互いの周りを回るブラックホールです図示されているのは空間の歪みです
And if you can see — it's kind of faint — but if you can see the red waves emanating out, those are the gravitational waves.
そして見えるでしょうかかなり薄いのですが発散する赤い波が見えるならそれが重力波です
They're literally the sounds of space ringing, and they will travel out from these black holes at the speed of light as they ring down and coalesce to one spinning, quiet black hole at the end of the day.
これは文字通り空間の響きのことで光の速さでブラックホールから発散し鳴り響きながら結局は回転するブラックホールと融合します
If you were standing near enough, your ear would resonate with the squeezing and stretching of space.
もし近づくことができたならみなさんの耳も空間の伸び縮みに共鳴するはずですよ
You would literally hear the sound.
まあもちろんその時には
Now of course, your head would be squeezed and stretched unhelpfully, so you might have trouble understanding what's going on.
みなさんの頭も伸び縮みしている訳ですから何が起こっているのかはわからないだろうと思いますが
But I'd like to play for you the sound that we predict.
ではその音はどんなものなのか私たちの予測はこの様なものです
This is from my group — a slightly less glamorous computer modeling.
これは私たちのグループのものですちょっと豪華さの劣るモデルですが
Imagine a lighter black hole falling into a very heavy black hole.
比較的軽いブラックホールが非常に重いブラックホールに吸い込まれる場面です
The sound you're hearing is the light black hole banging on space each time it gets close.
この音は軽い方のブラックホールが重い方に近づくにつれ空間を激しく叩く音です
If it gets far away, it's a little too quiet.
遠く離れたところにある時は
But it comes in like a mallet, and it literally cracks space, wobbling it like a drum.
とても静かですしかしだんだんと空間を叩き始めドラムのように震わせていきます
And we can predict what the sound will be.
その音は予測することができます
We know that, as it falls in, it gets faster and it gets louder.
吸い込まれるにつれだんだんと速くそして大きな音になるでしょう
And eventually, we're going to hear the little guy just fall into the bigger guy.
そして最後には小さい方が大きい方に飲み込まれる音が聴こえます
(Thumping) Then it's gone.
(音) これが最後です
Now I've never heard it that loud — it's actually more dramatic.
私もこんなに大音量で聴くのは初めてで感動しました
At home it sounds kind of anticlimactic.
家で聴く時は拍子抜けするようなものなんですよ
It's sort of like ding, ding, ding.
ding, ding, dingという感じで
This is another sound from my group.
これはまた私たちのグループの予測した音です
No, I'm not showing you any images, because black holes don't leave behind helpful trails of ink, and space is not painted, showing you the curves.
あ画像はありませんブラックホールは目に見える形の痕跡を残しませんからねそして空間も塗られていません歪みもわからないですね
But if you were to float by in space on a space holiday and you heard this, you want to get moving.
ですが宇宙の休日にその辺りを漂っていたらこんな音が聴こえるはずです遠くへ逃げたくなりますね
(Laughter) Want to get away from the sound.
(笑) この騒音から離れたいところです
Both black holes are moving.
ブラックホールは運動を続け
Both black holes are getting closer together.
ふたつのブラックホールは互いに近づいていきます
In this case, they're both wobbling quite a lot.
ずいぶん震えています
And then they're going to merge.
そして遂に融合します
(Thumping) Now it's gone.
(音) お終いです
Now that chirp is very characteristic of black holes merging — that it chirps up at the end.
この細かな振動がブラックホールが融合する時の特徴的な音です
Now that's our prediction for what we'll see.
これが私たちが宇宙の映像から予測した音になります
Luckily we're at this safe distance in Long Beach, California.
幸運にも私たちは遠く離れたカリフォルニアのロング・ビーチで
And surely, somewhere in the universe two black holes have merged.
安穏としていますがこうしている間にもこの宇宙でふたつのブラックホールが
And surely, the space around us is ringing after traveling maybe a million light years, or a million years, at the speed of light to get to us.
融合したことでしょうその「音」は 100万光年の距離を旅し 100万年の時を経て私たちのすぐ側の空間にも届くでしょう
But the sound is too quiet for any of us to ever hear.
しかしその音は本当にかすかで未だに聴いた人はいません
There are very industrious experiments being built on Earth — one called LIGO — which will detect deviations in the squeezing and stretching of space at less than the fraction of a nucleus of an atom over four kilometers.
そこで人類は地球の表面に観測装置を作りましたそのうちひとつは「 LIGO 」と呼ばれ 4kmに渡る空間の伸び縮みを原子核のサイズ以下の正確さで探知できます
It's a remarkably ambitious experiment, and it's going to be at advanced sensitivity within the next few years — to pick this up.
非常に野心的な実験装置ですこの正確さも数年のうちにさらに向上するでしょうこの他にも空間の挙動を調べる「 LISA 」という
There's also a mission proposed for space, which hopefully will launch in the next ten years, called LISA.
ミッションが提唱されており 10年以内にはスタートする見込みです LISAは太陽の何百万倍の
And LISA will be able to see super-massive black holes — black holes millions or billions of times the mass of the Sun.
さらに何十億倍という大きな質量を持ったブラックホールを観測できると考えられています
In this Hubble image, we see two galaxies.
このハッブル望遠鏡の映像の中にふたつの銀河が見えます
They look like they're frozen in some embrace.
このふたつの銀河は互いに抱き合ったまま止まっているように見えます
And each one probably harbors a super-massive black hole at its core.
そしてそのどちらもの中心に非常に質量の大きなブラックホールがあると考えられています