211service.com
De kosmos bijeendrijven in de Oneindige Corridor
Hoe het Infinite Solar System-display van MIT het universum naar de aarde brengt. 24 oktober 2019
Student staat in de gang en kijkt naar modelplaneten en informatieborden op de muur julia david
Soms staan cijfers ons begrip in de weg. Hoewel dat misschien een vreemde uitspraak lijkt van een MIT-professor, ben ik ervan overtuigd dat het waar is, vooral als het gaat om de enorme dimensies van de ruimte of de nano-dimensies van atomen. Onze menselijke hersenen lijken het meest geschikt om de afstanden te overzien die een jager-verzamelaar in een dag of een paar weken kan afleggen. Een sterrenhemel ziet eruit als lichtpuntjes die op een kristallen bol zijn geëtst, en het is vrijwel onmogelijk om met het oog te onderscheiden hoe hoog de maan of hoe ver de zon staat. Maar voel je niet slecht. Het kostte de oude Grieken en mensen als Copernicus, Galileo, Kepler, Newton, Einstein, Leavitt, Hubble, Hawking, Guth en Rubin eeuwenlange beproevingen om de werking en oorsprong van ons universum te beschrijven. Gelukkig voor onze afgestudeerde studenten en hun carrière is die taak nog lang niet af.
Wanneer onze menselijke maat ons in de steek laat, verschuilen we ons achter de cijfers. We hanteren wetenschappelijke notatie als een zwaard dat ons ervan weerhoudt onze tekortkomingen toe te geven. Wie van ons kan zich de 6,02 × 1023 moleculen water in een slokje koffie voorstellen? Maar astronomen hebben het nog erger. Ze hebben te maken met ondoorgrondelijke eenheden van zowel ruimte als tijd, in de vorm van lichtjaren, vaak met een volle kop koffie in de hand. Het lijkt geruststellend om te zeggen dat de dichtstbijzijnde ster slechts 4,2 lichtjaar verwijderd is, omdat dit verhult dat we het in werkelijkheid over 3,9 × 1013 kilometer hebben. Maar men denkt dat het hele waarneembare heelal 93 miljard lichtjaar beslaat, of een onbegrijpelijke Avogadro-achtige 8,8 × 1023 km.
Als professionele astronoom gaf ik al lang geleden toe mens te zijn en besloot ik vast te houden aan ons eigen knusse zonnestelsel, waar afstanden worden gemeten in lichtminuten (8,3 minuten voor licht om van de zon naar de aarde te reizen) en lichturen (ongeveer vijf minuten). van de zon naar de dwergplaneet Pluto).
Professor Richard Binzel Boston Globe/Getty-afbeeldingen
In mijn eerste jaar lesgeven in inleidende planetaire wetenschap (12.400, The Solar System), wilde ik mijn studenten een echt gevoel geven van de schaal van de kosmos. Daarom heb ik decennialang een eenvoudige vraag gesteld als probleemset #1:
Als de spanwijdte van ons zonnestelsel van de zon tot Pluto wordt geschaald naar de lengte van de oneindige gang, hoe groot is de zon dan en hoe ver weg is de aarde?
Denk even na over die vraag voordat u hieronder verder gaat. Hoe goed is jouw intuïtie?
Elk semester is er voldoening bij het zien van verbazing op de gezichten van studenten dat de wiskunde onthult dat de zon zo groot is als een golfbal, met de aarde een kleine BB op slechts vijf meter (16 voet) afstand. (Vernederend aangezien de totale lengte van de Infinite Corridor 200 meter is.) Als we ons realiseren dat de heroïsche prestaties van Project Apollo ons slechts een halve inch (!) verwijderd hebben van de aarde bij het bereiken van de maan, de ontmoedigende uitdaging om mensen te sturen naar Mars (op zijn dichtstbijzijnde drie meter afstand) wordt duidelijk.
Niet zo subtiel, ik heb aan de klas van elk jaar voorgesteld wat een hemelse nachtelijke hack het zou zijn om zo'n schaalmodel daadwerkelijk op te zetten. Omdat ik geen afnemers kreeg, nam ik uiteindelijk mijn toevlucht tot het heimelijk zelf uittekenen met een lang meetlint en blauwe krijtstrepen langs de vloerlijst van de gebouwen 7, 3, 10, 4 en 8. Ik stond daar en nam ons hele zonnestelsel in de rustige (4 uur) uitgestrektheid van de Infinite Corridor was zo groots een Eureka! moment zoals elk ander moment in mijn wetenschappelijke carrière: ik realiseerde me dat ik een ongelooflijk pedagogisch hulpmiddel voor kinderen van alle leeftijden was tegengekomen.
Ondanks mijn enthousiasme bleek het makkelijker gezegd dan gedaan om uit te leggen hoe een kunstige weergave van de planeten gecombineerd kon worden met de architectuur van de hoofdgebouwen van het MIT om een leerinstrument voor de wetenschap te worden. Maar uiteindelijk, met de steun van Mike Sipser en Heather Williams, de decaan en assistent-decaan van de School of Science, en de expertise van senior campusplanner Todd Robinson en de planeetmodelleringsgoeroe Arthur Lue van Lincoln Lab, kwam de installatie tot leven. Het is passend dat we de tentoonstelling op 9 november 2018 hebben geopend, die samenviel met de MIThenge van afgelopen herfst, het tweejaarlijkse fenomeen waarin het universum zich op één lijn bevindt met het Instituut terwijl de ondergaande zon door de lengte van de gang schijnt. Dat kosmische effect is het meest uitgesproken op de derde verdieping, dus daar hebben we de tentoonstelling geïnstalleerd.
Er is niets nieuws aan een schaalmodel van het zonnestelsel. Je vindt er een in het Boston Museum of Science en in de National Mall. Die modellen zijn echter op stadsschaal en vereisen een toegewijde inspanning om te doorkruisen. De schaal binnen de Infinite Corridor werkt bijzonder goed omdat het een vertrouwde ruimte is die aan beide uiteinden zichtbaar wordt begrensd door ramen. Het maakt niet uit waar je bent in je verkenning, een blik op elke manier biedt context voor hoe ver je bent gekomen en wat er nog te gaan is. Bovendien vereist de volledige reis slechts een paar minuten van iemands aandacht, een beperkte hulpbron voor ons allemaal in onze oververbonden levens.
Ik hoop dat elk lid van de MIT-gemeenschap minstens één keer een contemplatieve reis door de derde verdieping van de Infinite zal maken, beginnend bij Lobby 7 en door Gebouw 8. De schaalvermindering van het Infinite Solar System, met een deler van 30 miljard (3 × 1010 ), vermindert de lichtsnelheid tot een slakkengang van één centimeter per seconde. Een normaal wandeltempo van de zon naar Pluto (in vijf minuten, niet in vijf uur) biedt waarnemers de kans van hun leven om het licht te overtreffen en de sensatie van warpsnelheid te ervaren.
Staren naar de zon vanaf Pluto en de grootte van de aarde beschouwen, en onszelf als nano-vlekjes daarop, is nederig. Zo was de navigatieprecisie die nodig was voor NASA's New Horizons-ruimtevaartuig om op doel te komen voor zijn vlucht langs Pluto in 2015 (op deze schaal) fijner dan een mensenhaar. Onze meest verafgelegen creatie, Voyager 1, heeft ons zonnestelsel verlaten en passeert momenteel op grote schaal de 300-smoot-markering op weg naar de diepe ruimte van Back Bay. Als we onze blik nog verder uitbreiden, bevindt de dichtstbijzijnde ster, Proxima Centauri, zich op deze schaal alleen op de afstand tot Chicago - een haalbare afstand om te overbruggen als je kijkt naar de migraties over continentale lengte die zijn bereikt door onze vroege menselijke voorouders. Die prehistorische migraties waren odyssees van nieuwsgierigheid en overleving, net zoals onze reis naar de sterren ooit zou kunnen zijn. Heel wat om te overwegen tijdens je wandeling naar de lunch door de Infinite Corridor.
Richard P. Binzel is een professor in zowel planetaire wetenschappen als lucht- en ruimtevaarttechniek en een MacVicar Faculty Fellow. Hij vond de Torino-schaal uit, die het impactgevaar van nabij-aarde-objecten categoriseert, en diende 20 jaar als wetenschappelijk teamlid van NASA's New Horizons-missie naar Pluto. Asteroïde nummer 2873 draagt zijn naam.