211service.com
Samle kosmos i den uendelige korridoren
Hvordan MITs Infinite Solar System-skjerm bringer universet ned til jorden. 24. oktober 2019
Student står i gangen og ser på modellplaneter og informasjonsplaketter på veggen julia david
Noen ganger står tall i veien for vår forståelse. Selv om det kan virke som en merkelig uttalelse fra en MIT-professor, er jeg overbevist om at det er sant, spesielt når det kommer til de enorme dimensjonene til rommet eller nano-dimensjonene til atomer. Våre menneskelige hjerner ser ut til å være best egnet til å forstå de typer avstander som en jeger-samler kan reise i løpet av en dag eller noen uker. En stjerneklar nattehimmel ser ut som lyspunkter etset på en krystallkule, og det er ganske umulig å skjelne med øyet hvor høyt månen eller hvor langt solen er. Men ikke føl deg dårlig. Det tok århundrer med strev av de gamle grekerne og slike som Copernicus, Galileo, Kepler, Newton, Einstein, Leavitt, Hubble, Hawking, Guth og Rubin for å beskrive hvordan universet vårt fungerer og oppstår. Heldigvis for våre hovedfagsstudenter og deres karrierer, er den oppgaven langt fra fullført.
Når vår menneskelige skala svikter oss, gjemmer vi oss bak tallene. Vi bruker vitenskapelig notasjon som et sverd som hindrer oss i å måtte innrømme vår utilstrekkelighet. Hvem av oss kan konseptualisere 6,02 × 1023 vannmolekyler i en slurk kaffe? Men astronomene har det enda verre. De må forholde seg til ufattelige enheter som involverer både rom og tid, i form av lysår – ofte med en full kopp kaffe i hånden. Det virker trøstende å si at den nærmeste stjernen er bare 4,2 lysår unna, siden dette skjuler det faktum at vi egentlig snakker om 3,9 × 1013 kilometer. Men hele det observerbare universet antas å spenne over 93 milliarder lysår, eller en uforståelig Avogadro-lignende 8,8 × 1023 km.
Som profesjonell astronom innrømmet jeg å være menneske for lenge siden, og bestemte meg for å holde meg til vårt eget koselige solsystem, der avstander måles i lysminutter (8,3 minutter for lys å reise fra solen til jorden) og lystimer (omtrent fem fra solen til dvergplaneten Pluto).
Professor Richard Binzel Boston Globe/Getty-bilder
I mitt første år med undervisning i innledende planetarisk vitenskap (12.400, Solsystemet), ønsket jeg å gi elevene mine en sann følelse av skalaen til kosmos. I flere tiår har jeg derfor stilt et enkelt spørsmål som problemsett #1:
Hvis spennet til vårt solsystem fra Solen til Pluto skaleres til lengden av den uendelige korridoren, hvor stor er solen og hvor langt unna er jorden?
Tenk over det spørsmålet et øyeblikk før du fortsetter nedenfor. Hvor god er intuisjonen din?
Tilfredsstillelse har kommet hvert semester ved å se elevenes forbauselse over at regnestykket avslører at solen er på størrelse med en golfball, med jorden en liten BB bare fem meter unna. (Ydmykende gitt at den totale lengden av den uendelige korridoren er 200 meter.) Når vi innser at de heroiske prestasjonene til Project Apollo fikk oss bare en halv tomme (!) unna jorden når vi nådde månen, den skremmende utfordringen med å sende mennesker til Mars (på det nærmeste tre meter unna) blir tydelig.
Ikke så subtilt, jeg har foreslått for hvert års klasse hvilken himmelsk overnight hack det ville være å faktisk sette opp en slik skalamodell. Da jeg ikke fikk tak i, brukte jeg til slutt i det skjulte å markere det selv med et langt målebånd og blå krittmerker langs gulvlisten i bygning 7, 3, 10, 4 og 8. Stå der og tok inn hele solsystemet vårt i stille (4 am) vidden av den uendelige korridoren var like storslått en Eureka! øyeblikk som alle andre i min vitenskapelige karriere: Jeg innså at jeg hadde studert et utrolig pedagogisk verktøy for barn i alle aldre.
Til tross for min entusiasme, viste det seg lettere sagt enn gjort å forklare hvordan en kunstferdig skildring av planetene kunne kombineres med arkitekturen til MIT-hovedbygningene for å bli et undervisningsinstrument for vitenskap. Men til slutt, med støtte fra Mike Sipser og Heather Williams, dekanen og assisterende dekanen ved School of Science, og ekspertisen til senior campusplanlegger Todd Robinson og Lincoln Labs planetmodelleringsguru Arthur Lue, ble installasjonen levende. Passende nok åpnet vi utstillingen 9. november 2018, for å falle sammen med fjorårets MIThenge, det halvårlige fenomenet der universet innretter seg etter instituttet når solnedgangen skinner ned langs korridoren. Den kosmiske effekten er mest uttalt i tredje etasje, så vi installerte utstillingen der.
Det er ingenting nytt om en skalamodell av solsystemet. Du finner en på Boston Museum of Science og på National Mall. Disse modellene er imidlertid i byskala og krever en dedikert innsats for å krysse. Skalaen i den uendelige korridoren fungerer spesielt bra fordi det er et kjent rom som er synlig avgrenset i begge ender av vinduer. Uansett hvor du er i utforskningen, gir et blikk hver vei kontekst for hvor langt du har kommet og hva som gjenstår. Dessuten krever hele reisen bare noen få minutter av ens oppmerksomhet, en begrenset ressurs for oss alle i våre overkoblede liv.
Mitt håp er at hvert medlem av MIT-samfunnet minst én gang vil ta en kontemplativ reise ned i Infinites tredje etasje, med start fra lobby 7 og gjennom bygning 8. The Infinite Solar Systems skalereduksjon ved å bruke en divisor på 30 milliarder (3 × 1010) ), reduserer lysets hastighet til sneglefart på én centimeter per sekund. Et normalt gangtempo fra solen til Pluto (på fem minutter, ikke fem timer) gir observatører livets sjanse til å overgå lyset og oppleve spenningen ved varphastighet.
Å se mot solen fra Pluto og vurdere størrelsen på jorden, og oss selv som nano-flekker på den, er ydmykende. Som et eksempel var navigasjonspresisjonen som kreves for at NASAs New Horizons-romfartøy skulle komme i mål med Pluto i 2015, (på denne skalaen) finere enn et menneskehår. Vår skapelse som ligger lengst borte, Voyager 1, har forlatt solsystemet vårt og passerer for tiden 300-soot-merket på vei til det dype rommet i Back Bay. Hvis vi utvider blikket enda lenger, er den nærmeste stjernen, Proxima Centauri, bare i avstanden til Chicago på denne skalaen – en mulig avstand å krysse når man tar i betraktning de kontinentale vandringene oppnådd av våre tidlige menneskelige forfedre. Disse forhistoriske migrasjonene var odysseer av nysgjerrighet og overlevelse, akkurat som vår reise til stjernene en dag kan bli. Ganske mye å vurdere når man går til lunsj nedover den uendelige korridoren.
Richard P. Binzel er professor i både planetarisk vitenskap og romfartsteknikk og en MacVicar-fakultetsstipendiat. Han oppfant Torino-skalaen, som kategoriserer påvirkningsfaren for objekter nær Jorden, og tjente i 20 år som et vitenskapsteam i NASAs New Horizons-oppdrag til Pluto. Asteroide nummer 2873 bærer navnet hans.