„LIGO: Страст за разбиране“ - Съзнанието зад филма

Област на обсерваторията LIGO

Техник работи в областта на върховете на една от двете обсерватории LIGO. Изображение е взето от видеото „LIGO, Страст за разбиране“ от Kai Staats. (Изображение кредит: Kai Staats)



Кай Стаатс е предприемач, писател, режисьор и сега студент в Африканския институт за математически науки, Изследователска група по космология, Кейптаун, Южна Африка, където работи, за да спечели магистърска степен по приложна математика. В предишния си живот в корпоративна Америка, Кай беше основател и главен изпълнителен директор на Linux OS и HPC системи, където неговият екип помогна на изследователите и учените да подобрят производителността в суперкомпютърни системи.Той допринесе за тази статияdemokratija.euЕкспертни гласове: Op-Ed & Insights



Ловът на гравитационни вълни е гранично физическо усилие, което разчита на един от най -чувствителните измервателни инструменти, създавани някога от човечеството - и с основната цел на това усилие да улови някои от най -големите събития във Вселената, тези в областта виждат вдъхновението като основна мисия.

Документалният филм „LIGO: Страст за разбиране“ представя науката зад търсенето, предавайки суровия ентусиазъм и вълнение на изследователите, посветили кариерата си на това огромно начинание и новаторската, свръхчувствителна технология зад това ново поколение „телескоп“ . ' [ Мистерии на звездата на гравитационните вълни в нов документален филм на LIGO (трейлър на филма )]



Заснет в продължение на две седмици през декември 2013 г. в обсерваторията за лазерни интерферометрични гравитационни вълни (LIGO) в Ханфорд, Вашингтон, този 20-минутен филм споделя страстта към разбиране, откриване и сътрудничество на онези, които прекарват цял ​​живот в работа, за да разгадаят мистериите на вселена.

Това, което следва, е малко от предисторията зад изследването и филма, последвано от кратки есета от няколко изследователи на LIGO: Габриела Гонсалес от Държавния университет в Луизиана, Марко Каваля от Университета на Мисисипи, Саболч Марка от Колумбийския университет Майкъл Ландри от обсерваторията LIGO Hanford /Калтех и аз като режисьор на филма.

Въведение в гравитационните вълни



Теорията на общата теория на относителността на Алберт Айнщайн прогнозира, че ускоряването на масивни тела ще генерира гравитационни вълни, причинявайки изкривявания в пространството-време . Изучавайки тези гравитационни вълни, астрофизиците ще могат да търсят сравнително скорошни локални събития, като например образуването на черни дупки, като същевременно надникват далеч назад във времето, за да научат за раждането на Вселената.

Около 380 000 години след Големия взрив гравитационните вълни оставят отпечатък върху космическото микровълново фоново излъчване, наблюдавано днес. Изследователи от BICEP2, уникален инструмент, използван за откриване на поляризация в космическия микровълнов фон, причинен от гравитационни вълни, наскоро обявиха, че са открили доказателства за съществуването на първични гравитационни вълни в космическото микровълново фоново излъчване. Учени от цял ​​свят отбелязаха това постижение като голям успех и доказателство, че можете да „правите астрофизика“ с гравитационни вълни. По-прецизните измервания скоро ще потвърдят този пробив в космологията, разкривайки повече за Вселената малко след Големия взрив. [Голямо откритие: Намерено е „пушещо оръжие“ за невероятното разширение на Вселената]

Докато гравитационните вълни са вълнуваща, гореща изследователска тема от десетилетия, следващите няколко години ще донесат ново ниво на откритие. Астрофизиците смятат, че гравитационните вълни могат да носят информация за неизследвани досега явления, като раждането на черни дупки при сблъсък на неутронни звезди и други насилствени, астрофизични събития.



Двата L-образни LIGO детектора-единият, разположен в Ханфорд, Уо, а другият в Ливингстън, Ла., Не са телескопи, но са изключително чувствителни „интерферометри“. Всяко рамо на „L“ е с дължина 4 километра и в тях се помещават две перпендикулярни половини от разделен лазерен лъч, заедно с оборудването за измерване на фазовата разлика (смущения) между двете половини. Ако гравитационната вълна скъси или удължи някое от двете лазерни рамена, тя ще бъде извън фаза, когато се отрази обратно и се събере отново със своята двойка при източника. Само тези детектори, сред най -чувствителните измервателни устройства, създавани някога, могат да регистрират това фазово изместване, от порядъка на 1/10 000 с размера на протон, който съдържа информация за масивното космическо събитие, което го е създало.

Инструмент за наблюдение на Вселената

Гравитационните вълни, открити от LIGO, най -вероятно ще дойдат от сливането на неутронни звезди и черни дупки. Тези астрофизични събития обаче се случват много рядко - само веднъж на всеки 10 хиляди години на галактика. Тези събития може да се случват сега в галактики на десетки до стотици милиони светлинни години от нас, но докато свързаните пространствено-времеви изкривявания достигнат Земята, те ще бъдат малки и трудни за откриване.

Докато оригиналните детектори на LIGO излязоха онлайн през 2002 г., инсталирането на модерни LIGO детектори от следващо поколение наближава своя завършек. Новата система ще има 10 пъти чувствителността на предишното оборудване и ще може да открива сливания на неутронни звезди и черни дупки в десетки хиляди галактики, което ще позволи на астрофизиците да виждат много събития всяка година.

Детекторите LIGO са част от лабораторията LIGO, експлоатирана и управлявана от Калифорнийския технологичен институт и Масачузетския технологичен институт и подкрепена от Националната научна фондация на САЩ (NSF). Повече от 200 души работят в лабораторията LIGO (в Калтех, Масачузетския технологичен институт и двете обсерватории), 900 души по целия свят в научното сътрудничество на LIGO и стотици колеги по сестрински проекти - всички работят за подготовка за тази нова ера в астрономията на гравитационните вълни, за отваряне нов прозорец към вселената.

Филмът

През 2011 г. астрофизикът Гаурав Хана от Университета в Масачузетс, Дартмут, ме насърчи да споделя страстта си към науката чрез филм - и само преди една година Гаурав ме запозна с Габриела Гонсалес в LIGO и проектът се оформи.

Гонсалес, Каваля, Марка и аз работихме по подготовката на концепцията, предложението за финансиране и очертанията на филма и в края на ноември 2013 г. той беше одобрен. Следващият месец прекарах две седмици на място в обсерваторията LIGO извън Ричланд, Вашингтон, интервюирах и заснех, завършвайки проекта през следващите три месеца.

Това е необичаен филм в някои отношения, тъй като не разказва пълна история. Прекъснах интервютата, за да предоставя само кратки интермедии като отражение на бързо развиващия се интензитет в LIGO. Исках да уловя приятното вълнение за окончателната инсталация на системите от следващо поколение „Advanced LIGO“-новоразработен софтуер за управление-и за многото предстоящи месеци на тестване преди първата светлина. Бях в страхопочитание, че един проект, който сега е през второто си десетилетие и все още две или три години от откриването на гравитационни вълни (което не е гарантирано!), Може да поддържа такава невероятна индивидуална и споделена енергия.

От момента, в който пристигнах, се почувствах добре дошъл. Зададох много въпроси за филма и за моето разбиране и никой не завъртя очи. Никой не се оплака, че нямат време. По -скоро всеки от учените, изследователите и инженерите направи всичко по силите си, за да обясни всичко, за което LIGO е проектиран, и какво би означавало, ако успее, за колективното разбиране на човечеството за Вселената.

LIGO има онзи вид самомотивирана, способна на работа, съвместна работна атмосфера, за която корпорациите мечтаят. И все пак повечето учени и изследователи избират този път не за да печелят пари или да станат известни, а просто защото искат да знаят как функционира Вселената.

С нашия филм имаме за цел да споделим тази истинска страст да се посветим на живот на откритие и да се надяваме да вдъхновим другите да направят същото.

Перспектива от Майкъл Ландри

В сайтовете на LIGO прекарваме много време в притеснения за подробностите. Изравняване на изящно полирана оптика, окачена от стъклени влакна, към шепа микрорадиани. Създаване на цифров контур за обратна връзка за потискане на честотния шум в лазер. Усмихнато почистване и отстраняване на незначителни прахови частици, които замърсяват вакуумните камери.

Така че, когато някой дойде и каже: „Бих искал да направя филм за науката на LIGO“, това е едно дразнещо и приятно напомняне за нашата колективна и амбициозна цел: нищо друго освен откриване на гравитационно вълново напрежение в лабораторията, тестване на относителността на Айнщайн в областта на силната гравитация и генериране на нов клон на астрономията в процеса.

Новият филм на Кай Стаат „LIGO: Страст за разбиране“ предоставя моментна снимка от живота на обсерваторията, докато учени, инженери и техници се трудят по някои от подробностите на проекта LIGO през двуседмичен период. Разпръснати са техните мисли за астрофизиката, която проектът изследва, и за сътрудничество по обща научна цел. Гласовете им разкриват страст и отдаденост, фокусирани върху отдалечена и изключително трудна задача. Но не такъв, който да е недостижим: Технологиите са напреднали до точка, в която е възможно да се направи това абсурдно мъничко измерване на относителната дължина, приблизително на 1/10 000-та от размера на протона. Технологията произтича от усилия на стотици хора и няколко десетилетия фундаментални изследвания.

Мисля, че техните истории ще обърнат някои заинтересовани зрители по пътя към научната кариера. Хората ще видят начин да направят живот в проучване, основано на любопитство-точно както си спомням, когато се разхождах из тихоокеанските гори на Ванкувър при първото ми посещение в лабораторията TRIUMF за субатомна физика, като размишлявах: „Мисля, че виждам начин“, начин да направи кариера във физиката.

Историите на нашата група не са уникални, но се разиграват по време на нашето сътрудничество в нашата сестринска лаборатория в LIGO Livingston, La., Където изследователите изграждат идентичен детектор; на уреда GEO600 в Германия, където използват изстискана светлина, за да подобрят високочестотната характеристика на своя интерферометър; и на всеки от университетските обекти, които са дом на учени и инженери на LIGO, където биха могли да усъвършенстват кодовете си, за да извадят от данните все по -слаби шепот на гравитационни вълни от въртящи се неутронни звезди.

Споделяме колективната увереност, че разполагаме с детектори, които ще намерят гравитационни вълни на Земята, че това основно изследване е ценен принос за обществото и че сме по -добре за инвестирането на време и ресурси в предприятието. Докато приключваме с целта да завършим инсталирането на усъвършенствани LIGO интерферометри както в обсерваториите LIGO Livingston, така и в LIGO Hanford, Кай ни даде възможност да спрем и да се замислим върху науката - науката, която смятаме, че е наближила.

- Майкъл Ландри, водещ учен, обсерватория LIGO Hanford/Caltech

Перспектива от Габриела Гонсалес

Няма нищо лесно в тази сложна задача, търсене на гравитационни вълни. Запуските са често срещани, но винаги следват нови пътища, които водят до успех. Вълнението от такова огромно начинание привлича големи таланти. И всичко това се случва в среда на силно сътрудничество. Нашият ентусиазъм - суровата страст - е това, което работихме да изразим в този филм.

Аз лично участвам в изграждането на детекторите LIGO повече от две десетилетия, откакто съм докторант. работа, свързана с детекторите. Други работят за това още по -дълго, като Рай Вайс, почетен професор в MIT. Въпреки че този път е толкова дълъг, полето привлича млади хора всяка година.

Това, което вдъхновява предприятието LIGO, е не само вълнуващата наука, която правим, както в прецизните инструменти, така и в астрономията, но страстта, която това генерира - страст, която все още кара „по -възрастните“ хора да работят върху това усилие толкова усилено, колкото младите хора, които харчат дълги дни и нощи в обсерваторията, за да се събере детекторът и всичко да работи.

Стереотипът за учен в съзнанието на много хора е сивокос, леко луд старец, пишещ на дъската си. Въпреки това, всякакви хора провеждат съвременна наука, млади и стари (всички започваме млади и остаряваме!) - мъже и жени от всякакъв етнос, произход и интереси. Общата нишка е страстта към разбиране и затова правенето на този филм с хора, занимаващи се с наука на място, беше важно за мен. [ 12 невероятни жени, които напълно разтърсиха науката ]

Науката привлича големи таланти всяка година, но също така губи много големи таланти по други пътища. Нуждаем се от всякакви хора, които вършат всякакви неща - но се страхувам, че понякога хората избират други области, защото не могат да се видят в стереотипа за учен. Надявам се този филм да помогне за промяна на този стереотип и да помогне на учениците в училище и в колежа да направят по -информиран избор за кариерата си.

Когато Кай Стаатс се обърна към мен с интерес да направя късометражен филм за гравитационните вълни и LIGO, скочих на идеята. В образователния център LIGO Livingston виждам въздействието на филма на NSF „Посланиците на Айнщайн“ върху младите хора отблизо и исках да покажа новите усилия, докато завършим инсталирането на новите усъвършенствани детектори LIGO.

Доведох близки сътрудници, които също са много ангажирани с образованието и общуването, Марко Каваля и Саби Марка, които бяха изключително ентусиазирани от този проект. Стигнахме до Майк Ландри в обсерваторията LIGO Hanford, където той ръководи инсталацията на детектора, и той веднага се качи. И ние се обърнахме към Дейвид Райце, директор на лабораторията LIGO, който не само хареса идеята, но предложи лабораторна подкрепа, за да свърши нещата бързо.

Този филмов проект се събра бързо - само с 10 дни от финансиране до заснемане, а след това два месеца за монтаж - и резултатът е фантастичен. Надявам се хората да му се наслаждават толкова, колкото и на нас, и се надявам, че това ще помогне на хората да видят себе си като млади, ентусиазирани учени към голямо откритие - не е необходима сива коса, за да започнат!

- Габриела Гонсалес, говорител на научното сътрудничество на LIGO и професор по физика и астрономия в държавния университет в Луизиана

Перспектива от Марко Каваля

Живея и работя в Мисисипи, щат, който се нарежда на дъното или близо до дъното на 50 -те американски щата в ранно образование. В моето състояние можете да преброите броя учители в гимназията с дипломи по физика от една страна. Как Съединените щати могат да увеличат образователните възможности в областта на науката, технологиите, инженерството и математиката (STEM) и да осигурят водеща роля на тази страна в иновациите и научните изследвания, ако много държави дори нямат учители по тези предмети?

Извън училищната обстановка положението не е по -добро. Липсата на ресурси често ограничава възможностите младата аудитория да се занимава със STEM. Ако САЩ искат да останат световен лидер в науката и технологиите, те трябва да насърчават растежа на науката, да подобрят научната грамотност и да увеличат образователните възможности. Учените, по -специално, имат морално задължение да го направят.

Голямата наука наистина може да вдъхнови разнообразна публика и да увеличи интереса й към науката и технологиите. Предизвикателството е да се намери начин да се обясни на обществеността, особено на младите хора, че „хора като тях“ постигат гранични научни изследвания и иновации и че тези пробиви могат да се случат в техните дворове. Това ще привлече повече и по-разнообразни хора в науката. Вярвам, че „LIGO: Страст за разбиране“ прави това много добре.

Да бъдеш част от научно сътрудничество е толкова различно от работата, да речем, в компания с нестопанска цел. В научното сътрудничество на LIGO (LSC) ние чувстваме, че принадлежим на нещо специално, че сме част от нещо много по -голямо от нас самите. Повече от 900 души работят в LSC. С толкова много сътрудници, разбира се, от време на време имаме разногласия, но всички работим винаги към една и съща цел. Филмът прави това много ясно. Знаех това за научните изследвания и преди, но гледането на вълнението на хората, интервюирани във филма, ме накара да го осъзная още повече. Тяхното вълнение е заразително и се надявам да покаже на обществеността какво всъщност означава да бъдеш част от научно сътрудничество.

Филмите и въобще новите медии играят важна роля в привличането на хората в областта на науката - особено младите хора. Разбира се, не очаквам всеки студент, който гледа филма, да реши магически да се занимава с наука. Но ако този филм може да покаже още няколко души какво е науката и кои са учените, ние ще постигнем целта си.

Тогава човек никога не знае - не си спомням кой го е казал пръв, но обхватът е като засяване на поле - трябва да разпръснете много семена, защото само няколко ще покълнат. Един филм има потенциал да достигне до много млади хора. Ако „LIGO: Страст за разбиране“ ще вдъхнови само един от своите зрители да прерасне в учен, само това би струвало цялото време и усилия, похарчени за създаването на този филм.

В LSC знаехме, че се нуждаем от нов документален филм за Advanced LIGO. Искахме и иновативен продукт, показващ човешкия компонент на изследователския проект, портрет на много хора, работещи заедно за постигане на общата цел за директно измерване на гравитационните вълни, за по -добро разбиране на произхода на Вселената и мястото на човечеството в нея.

Моите колеги от LSC и аз обсъждахме филмов проект отново и отново. Тогава един ден получихме имейл от режисьора Кай Стаатс. Прегледахме портфолиото му и веднага разбрахме, че сме намерили нашия човек! Помогнах малко на Кай по време на производството на филма, предлагайки съвети тук -там - е, може би го подлудявах от време на време - но работата с Кай беше невероятно преживяване. Научих много за създаването на филми - и наистина беше забавно.

- Марко Каваля, доцент, катедра „Физика и астрономия“, Университет на Мисисипи

Перспектива от Szabolcs Márka

Науката е едно от малкото човешки начинания, при които промяната на парадигмата и разрушителните иновации са не само желани, тя е Светият Граал за много учени. Астрофизиката и космологията са красиви и цъфтящи полета, в които редовните наблюдения на гравитационните вълни могат да имат драматични ефекти.

Раждането на новаторски полета е толкова трудно, колкото и пробиването на свежа пътека в Хималаите. Въпреки това и в двата случая тези първи гледки към нови гледки са уникално очарователни. Това е полезно пътуване и ние сме много развълнувани да вземем всички със себе си по пътя ни към откриването.

Обичам да съм учен в LIGO, една от най -оживените академични общности в света, където широкият ми интерес и жаждата за знания - от инструментариум през фундаментална наука до хуманитарно въздействие - могат да цъфтят безпрепятствено.

Напълно съм заинтригуван от раждането и смъртта на космическите черни дупки и други откриващи окото космически събития, достъпни чрез астрофизиката с множество съобщения. Силно вярвам, че освен търсенето на фундаментални открития, учените трябва да инвестират и в подобряване на човешкия живот тук, на Земята, като използват своя опит и творчество.

Университетите осигуряват трите преплетени принципа на съвременната цивилизация: опазване, комуникация и развитие на човешкото наследство. Те са критични не само за нас днес, но и за нашите предшественици и потомци. Предаването на нашето вълнение, страст и любов към природата е не само нашето дълбоко желание, но и критичен дълг.

Ако ти

Ако сте актуален експерт-изследовател, бизнес лидер, автор или новатор-и бихте искали да допринесете с опис, изпратете ни имейл тук .(Изображение кредит: demokratija.eu)

-Szabolcs Márka е Walter O. LeCroy Jr., доцент по физика в Колумбийския университет в Ню Йорк

Перспектива от Kai Staats

Все още си спомням онова усещане за пълно недоумение, когато като дете във фермата на баба и дядо в Айова погледнах към богатото, нощно небе над фермата, ниви с царевица и дървен материал. Когато за пръв път зърнах пръстените на Сатурн чрез телескоп, който бях конструирал, той повдигна не само ума ми, но и цялото ми въображение. Щастлив съм, че никога не съм губил онова детско чувство на удивление, нито физиологичната реакция, когато умът ми прави когнитивен скок в изцяло нова парадигма.

Като бивш изпълнителен директор на Linux OS и компания за суперкомпютри, прекарах 10 години в лабораториите на Министерството на енергетиката на САЩ и в кампусите на НАСА и няколко университета. В лабораторията за реактивно задвижване и по -специално във Fermi, когато продажбите ми или инсталирането на HPC система приключиха, не исках да напускам. Тайно исках някой да ми предложи работа - всякаква - за да мога да остана там, работейки с едни от най -умните и креативни хора на планетата.

Преди три години отново прегърнах страстта си да уча, не като архитект на HPC или като бизнес разработчик, а като режисьор. Камерата ме разведе по целия свят, от лаборатория по роботика в НАСА Еймс до лагер по астрономия в северната част на Ню Йорк; от транзита на Венера през слънцето, както се вижда от Мауна Кеа, Хавай, до Западния бряг на Палестина; от Съдърланд и най-големия телескоп в Африка до LIGO, най-модерната обсерватория за гравитационни вълни в света.

С всеки филмов проект научих - за тези, които интервюирам, и за себе си също. Сега работя, за да спечеля магистърска степен по приложна математика, за да мога по -добре да споделя работата на учените с аудиторията си.

По времето, когато бях на сайта на LIGO в щата Вашингтон, осъзнах, че ако учениците от гимназията и колежа разбират по -добре невероятното предизвикателство и крайната награда на „голямата наука“, Съединените щати няма да понесат изчерпване на търсещите научно образование. Вместо това учащите се активно ще търсят кариера в науката, а обществото на страната като цяло ще се запознае по -добре с присъщата стойност на научните изследвания.

Лично аз вярвам, че повечето предизвикателства, пред които е изправен светът, във всяка страна на планетата, намират някакво ниво на разрешаване чрез образование. Научното образование, повече от всеки друг тип, дава на хората речника и метода на мислене, който им позволява да съобщават своите въпроси за света и това, което са открили. Научното образование дава на хората възможност да заменят догмата с толерантност и страх с разбиране.

Чрез астрономията хората обръщат поглед към небето над главата си и гледат далеч отвъд ежедневието си, стотици милиони години назад във времето. Това дава на всичко нова перспектива. Както ми каза астрономът и педагог Мпонда Малозо в селската Танзания миналата година: „О! А ние сме толкова малки! '

Да, Мпонда, ние сме много малки ... все пак всеки остава изключително важен и има да разкаже история.

Следвайте всички въпроси и дебати на експертните гласове - и станете част от дискусията - нататък Facebook , Twitter и Google + . Изразените мнения са на автора и не отразяват непременно вижданията на издателя. Тази версия на статията първоначално е публикувана на demokratija.eu.