211service.com
Koralowanie kosmosu w Nieskończonym Korytarzu
Jak wyświetlacz Infinite Solar System MIT sprowadza wszechświat na Ziemię. 24 października 2019 r.
Uczeń stojący w korytarzu, patrzący na modele planet i tablice informacyjne na ścianie Julia Dawid
Czasami liczby przeszkadzają nam w zrozumieniu. Choć może się to wydawać dziwnym stwierdzeniem profesora MIT, jestem przekonany, że to prawda, zwłaszcza jeśli chodzi o ogromne wymiary przestrzeni lub nanowymiary atomów. Nasze ludzkie mózgi wydają się najlepiej przystosowane do uchwycenia odległości, jakie łowca-zbieracz może przebyć w ciągu dnia lub kilku tygodni. Gwiaździste nocne niebo wygląda jak punkciki światła wyryte na kryształowej kuli i nie sposób dostrzec na własne oczy, jak wysoko znajduje się księżyc ani jak daleko słońce. Ale nie czuj się źle. Zajęło wieki trudów starożytnych Greków i takich jak Kopernik, Galileusz, Kepler, Newton, Einstein, Leavitt, Hubble, Hawking, Guth i Rubin, aby opisać funkcjonowanie i pochodzenie naszego wszechświata. Na szczęście dla naszych absolwentów i ich karier to zadanie jest dalekie od ukończenia.
Kiedy nasza ludzka skala nas zawodzi, chowamy się za liczbami. Posługujemy się notacją naukową jak mieczem, który powstrzymuje nas od przyznania się do naszej nieadekwatności. Kto z nas potrafi konceptualizować 6,02 × 1023 molekuły wody w łyku kawy? Ale astronomowie mają jeszcze gorzej. Muszą radzić sobie z niezgłębionymi jednostkami obejmującymi zarówno przestrzeń, jak i czas, w postaci lat świetlnych – często z pełną filiżanką kawy w ręku. Pocieszające wydaje się stwierdzenie, że najbliższa gwiazda znajduje się zaledwie 4,2 roku świetlnego od nas, ponieważ ukrywa to fakt, że tak naprawdę mówimy o 3,9 × 1013 kilometrów. Uważa się jednak, że cały obserwowalny wszechświat obejmuje 93 miliardy lat świetlnych, czyli niezrozumiały, podobny do Avogadro, 8,8 × 1023 km.
Jako zawodowy astronom już dawno przyznałem się do bycia człowiekiem, decydując się pozostać przy naszym własnym, przytulnym Układzie Słonecznym, w którym odległości mierzone są w minutach świetlnych (8,3 minuty na podróż światła ze Słońca na Ziemię) i godzinach świetlnych (około pięciu minut). od Słońca do planety karłowatej Pluton).
Profesor Richard Binzel Boston Globe/Getty images
Na pierwszym roku nauczania wprowadzającej planetologii (12.400, Układ Słoneczny) chciałem dać moim uczniom prawdziwe poczucie skali kosmosu. Tak więc przez dziesięciolecia stawiałem proste pytanie jako zestaw problemów nr 1:
Jeśli rozpiętość naszego Układu Słonecznego od Słońca do Plutona jest przeskalowana do długości Nieskończonego Korytarza, jak duże jest Słońce i jak daleko jest Ziemia?
Zastanów się nad tym pytaniem, zanim przejdziesz dalej. Jak dobra jest twoja intuicja?
Gratyfikacja przychodziła w każdym semestrze, widząc zdumienie na twarzach uczniów, że matematyka pokazuje, że słońce jest wielkości piłki golfowej, a Ziemia znajduje się zaledwie pięć metrów (16 stóp) od Ziemi. (Powtarzanie, biorąc pod uwagę, że całkowita długość Nieskończonego Korytarza wynosi 200 metrów.) Kiedy zdamy sobie sprawę, że heroiczne osiągnięcia Projektu Apollo pozwoliły nam oddalić się tylko o pół cala (!) od Ziemi w dotarciu na Księżyc, zniechęcające wyzwanie polegające na wysłaniu ludzi do Marsa (najbliżej trzech metrów dalej) staje się jasne.
Nie tak subtelnie, sugerowałem każdej klasie, jak niebiańskim, nocnym hackem byłoby ustawienie takiego modelu w skali. Nie mając chętnych, w końcu uciekłem się do ukradkowego zaznaczenia go za pomocą długiej taśmy mierniczej i niebieskiej kredy znaków na listwach podłogowych budynków 7, 3, 10, 4 i 8. Stojąc tam i oglądając cały nasz układ słoneczny w cichy (4 nad ranem) przestrzeń Nieskończonego Korytarza była równie wielka jak Eureka! moment jak każdy w mojej karierze naukowej: zdałem sobie sprawę, że wpadłem na niesamowite narzędzie pedagogiczne dla dzieci w każdym wieku.
Pomimo mojego entuzjazmu, łatwiej było powiedzieć niż zrobić, aby wyjaśnić, jak pomysłowe przedstawienie planet można połączyć z architekturą głównych budynków MIT, aby stać się narzędziem nauczania nauki. Ale w końcu, dzięki wsparciu Mike'a Sipsera i Heather Williams, dziekana i zastępcy dziekana School of Science, oraz dzięki doświadczeniu Todda Robinsona i guru modelowania planet z Lincoln Lab, Arthura Lue, instalacja ożyła. Odpowiednio, otworzyliśmy wystawę 9 listopada 2018 r., aby zbiegło się to z MIThenge zeszłej jesieni, co dwa lata zjawiskiem, w którym wszechświat zrównuje się z Instytutem, gdy zachodzące słońce świeci wzdłuż korytarza. Ten kosmiczny efekt jest najbardziej widoczny na trzecim piętrze, więc tam zainstalowaliśmy eksponat.
Nie ma nic nowego w modelu w skali Układu Słonecznego. Możesz go znaleźć w Boston Museum of Science oraz w National Mall. Modele te są jednak w skali miasta i wymagają poświęcenia wysiłku, aby je przemierzyć. Skala w Nieskończonym Korytarzu działa szczególnie dobrze, ponieważ jest to znajoma przestrzeń wyraźnie ograniczona z obu stron oknami. Bez względu na to, gdzie jesteś w swojej eksploracji, spojrzenie w każdą stronę dostarcza kontekstu tego, jak daleko zaszedłeś i co jeszcze zostało do zrobienia. Co więcej, cała podróż wymaga tylko kilku minut uwagi, ograniczonego zasobu dla nas wszystkich w naszym nadmiernie połączonym życiu.
Mam nadzieję, że każdy członek społeczności MIT przynajmniej raz wybierze się w kontemplacyjną podróż w dół trzeciego piętra Infinite, zaczynając od Lobby 7 i przez Budynek 8. Zmniejszenie skali Infinite Solar System przy użyciu dzielnika 30 miliardów (3 × 1010). ), zmniejsza prędkość światła do jednego centymetra na sekundę. Normalne tempo marszu ze słońca do Plutona (w ciągu pięciu minut, a nie pięciu godzin) daje obserwatorom życiową szansę wyprzedzenia światła i przeżycia dreszczyku prędkości warp.
Patrzenie w kierunku słońca z Plutona i rozważanie wielkości Ziemi, a także nas samych jako nanocząsteczek, jest upokarzające. Jako jeden przykład, precyzja nawigacji wymagana, aby sonda kosmiczna NASA New Horizons dotarła do celu podczas przelotu Plutona w 2015 roku była (w tej skali) drobniejsza niż ludzki włos. Nasza najdalej wysunięta kreacja, Voyager 1, opuściła nasz Układ Słoneczny i obecnie na dużą skalę przekracza granicę 300 gładkości na swojej drodze do głębokiej przestrzeni Back Bay. Jeśli spojrzymy jeszcze dalej, najbliższa gwiazda, Proxima Centauri, znajduje się tylko w takiej odległości od Chicago w tej skali – odległość możliwa do przebycia, jeśli weźmie się pod uwagę migracje na długości kontynentalnej, jakie osiągali nasi przodkowie. Te prehistoryczne migracje były odysejami ciekawości i przetrwania, tak jak kiedyś może być nasza podróż do gwiazd. Dość wiele do rozważenia podczas spaceru na lunch po Nieskończonym Korytarzu.
Richard P. Binzel jest profesorem nauk planetarnych i inżynierii kosmicznej oraz członkiem wydziału MacVicar. Wynalazł Skalę Torino, która kategoryzuje ryzyko uderzenia obiektów znajdujących się w pobliżu Ziemi, i przez 20 lat służył jako członek zespołu naukowego w misji NASA New Horizons na Plutona. Asteroida numer 2873 nosi jego imię.