211service.com
Att samla in kosmos i den oändliga korridoren
Hur MIT:s Infinite Solar System-skärm tar ner universum till jorden. 24 oktober 2019
Student som står i korridoren och tittar på modellplaneter och informationstavlor på väggen julia david
Ibland står siffror i vägen för vår förståelse. Även om det kan verka som ett konstigt uttalande från en MIT-professor, är jag övertygad om att det är sant, särskilt när det kommer till rymdens stora dimensioner eller atomernas nanodimensioner. Våra mänskliga hjärnor verkar vara bäst lämpade för att förstå de typer av avstånd som en jägare-samlare kan resa på en dag eller några veckor. En stjärnklar natthimmel ser ut som ljuspunkter etsade på en kristallkula, och det är helt omöjligt att urskilja med ögat hur högt månen eller hur långt solen är. Men må inte dåligt. Det tog århundraden av kämpande av de gamla grekerna och sådana som Copernicus, Galileo, Kepler, Newton, Einstein, Leavitt, Hubble, Hawking, Guth och Rubin för att beskriva vårt universums funktion och ursprung. Tack och lov för våra doktorander och deras karriärer är den uppgiften långt ifrån avslutad.
När vår mänskliga skala sviker oss gömmer vi oss bakom siffrorna. Vi använder vetenskaplig notation som ett svärd som hindrar oss från att behöva erkänna vår otillräcklighet. Vem av oss kan föreställa 6,02 × 1023 vattenmolekyler i en klunk kaffe? Men astronomerna har det ännu värre. De måste hantera outgrundliga enheter som involverar både rum och tid, i form av ljusår – ofta med en full kopp kaffe i handen. Det verkar tröstande att säga att den närmaste stjärnan bara är 4,2 ljusår bort, eftersom detta döljer det faktum att vi egentligen pratar om 3,9 × 1013 kilometer. Men hela det observerbara universum tros sträcka sig över 93 miljarder ljusår, eller en obegriplig Avogadro-liknande 8,8 × 1023 km.
Som professionell astronom erkände jag att jag var människa för länge sedan, och bestämde mig för att hålla mig till vårt eget mysiga solsystem, där avstånden mäts i ljusminuter (8,3 minuter för ljus att färdas från solen till jorden) och ljustimmar (cirka fem från solen till dvärgplaneten Pluto).
Professor Richard Binzel Boston Globe/Getty bilder
Under mitt första år av att undervisa inledande planetarisk vetenskap (12.400, Solsystemet) ville jag ge mina elever en sann känsla av kosmos skala. Så i årtionden har jag ställt en enkel fråga som problemuppsättning #1:
Om spännvidden av vårt solsystem från solen till Pluto skalas till längden av den oändliga korridoren, hur stor är solen och hur långt bort är jorden?
Fundera över den frågan en stund innan du fortsätter nedan. Hur bra är din intuition?
Tillfredsställelsen har kommit varje termin i att se elevernas förvåning över att matematiken avslöjar att solen är lika stor som en golfboll, med jorden en liten BB bara fem meter (16 fot) bort. (Ödmjukande med tanke på att den oändliga korridorens totala längd är 200 meter.) När vi inser att de heroiska prestationerna i Project Apollo fick oss bara en halv tum (!) från jorden när vi nådde månen, den skrämmande utmaningen att skicka människor till Mars (närmast tre meter bort) blir tydligt.
Inte så subtilt, jag har föreslagit varje års klass vilken himmelsk övernattning det skulle vara att faktiskt sätta upp en sådan skalenlig modell. Eftersom jag inte fick någon, tog jag till slut i smyg att markera det själv med ett långt måttband och blå kritmärken längs golvlisten i byggnaderna 7, 3, 10, 4 och 8. Står där och tar in hela vårt solsystem i Den tysta (4 på morgonen) vidden av den oändliga korridoren var en lika storslagen Eureka! ögonblick som alla andra i min vetenskapliga karriär: Jag insåg att jag hade hamnat i ett otroligt pedagogiskt verktyg för barn i alla åldrar.
Trots min entusiasm visade det sig vara lättare sagt än gjort att förklara hur en konstfull skildring av planeterna kunde kombineras med arkitekturen i MIT:s huvudbyggnader för att bli ett undervisningsinstrument för naturvetenskap. Men så småningom, med stöd från Mike Sipser och Heather Williams, dekanus och biträdande dekanus vid School of Science, och expertisen hos senior campusplanerare Todd Robinson och Lincoln Labs planetmodelleringsguru Arthur Lue, kom installationen till liv. Passande nog öppnade vi utställningen den 9 november 2018, för att sammanfalla med förra höstens MIThenge, det tvååriga fenomenet där universum anpassar sig till institutet när den nedgående solen skiner längs med korridoren. Den kosmiska effekten är mest uttalad på tredje våningen, så vi installerade utställningen där.
Det finns inget nytt om en skalenlig modell av solsystemet. Du kan hitta en på Boston Museum of Science och på National Mall. Dessa modeller är dock i stadsskala och kräver en dedikerad ansträngning att korsa. Skalan inom den oändliga korridoren fungerar särskilt bra eftersom det är ett välbekant utrymme som är synligt avgränsat i båda ändar av fönster. Oavsett var du är i din utforskning, ger en blick åt varje håll sammanhang för hur långt du har kommit och vad som är kvar att gå. Vad mer är, hela resan kräver bara några minuter av ens uppmärksamhet, en begränsad resurs för oss alla i våra överkopplade liv.
Min förhoppning är att varje medlem av MIT-communityt åtminstone en gång kommer att ta en kontemplativ resa nedför Infinites tredje våning, med start från lobbyn 7 och genom byggnad 8. Det oändliga solsystemets skalreduktion, med en divisor på 30 miljarder (3 × 1010) ), minskar ljusets hastighet till en snigelhastighet på en centimeter per sekund. En normal gångtakt från solen till Pluto (på fem minuter, inte fem timmar) ger observatörer chansen för livet att överträffa ljuset och uppleva spänningen med varphastighet.
Att titta mot solen från Pluto och betrakta jordens storlek, och oss själva som nano-fläckar på den, är ödmjukt. Som ett exempel var navigeringsprecisionen som krävdes för NASA:s New Horizons-rymdfarkoster för att nå målet för dess förbiflygning av Pluto 2015 (i denna skala) finare än ett människohår. Vår skapelse som ligger längst bort, Voyager 1, har lämnat vårt solsystem och passerar för närvarande 300-smoot-strecket på väg till Back Bays djupa rymd. Om vi sträcker ut blicken ytterligare, är den närmaste stjärnan, Proxima Centauri, bara på avståndet till Chicago på denna skala – ett möjligt avstånd att korsa när man beaktar de kontinentala vandringar som uppnåddes av våra tidiga mänskliga förfäder. Dessa förhistoriska migrationer var odysséer av nyfikenhet och överlevnad, precis som vår resa till stjärnorna en dag kan bli. Ganska mycket att tänka på när man promenerar till lunch längs den oändliga korridoren.
Richard P. Binzel är professor i både planetvetenskap och flygteknik och en MacVicar-fakultetsstipendiat. Han uppfann Torino-skalan, som kategoriserar kollisionsrisken för objekt nära jorden, och tjänstgjorde i 20 år som vetenskapsteammedlem i NASA:s New Horizons-uppdrag till Pluto. Asteroid nummer 2873 bär hans namn.