Den Kosmos im unendlichen Korridor einkesseln

Wie das Infinite Solar System-Display des MIT das Universum auf die Erde bringt.24. Oktober 2019 Student steht im Flur und betrachtet Modellplaneten und Informationstafeln an der Wand

Student steht im Flur und betrachtet Modellplaneten und Informationstafeln an der WandJulia David

Manchmal stehen Zahlen unserem Verständnis im Wege. Auch wenn das von einem MIT-Professor wie eine seltsame Aussage erscheinen mag, bin ich überzeugt, dass es wahr ist, insbesondere wenn es um die riesigen Dimensionen des Weltraums oder die Nanodimensionen von Atomen geht. Unser menschliches Gehirn scheint am besten geeignet zu sein, die Entfernungen zu erfassen, die ein Jäger und Sammler an einem Tag oder in wenigen Wochen zurücklegen könnte. Ein nächtlicher Sternenhimmel sieht aus wie Lichtpunkte, die in eine Kristallkugel geätzt sind, und es ist unmöglich, mit dem Auge zu erkennen, wie hoch der Mond oder wie weit die Sonne entfernt ist. Aber fühl dich nicht schlecht. Die alten Griechen und Leute wie Kopernikus, Galileo, Kepler, Newton, Einstein, Leavitt, Hubble, Hawking, Guth und Rubin brauchten Jahrhunderte der Arbeit, um die Funktionsweise und den Ursprung unseres Universums zu beschreiben. Zum Glück für unsere Doktoranden und ihre Karrieren ist diese Aufgabe noch lange nicht abgeschlossen.

Wenn uns unser menschliches Maß im Stich lässt, verstecken wir uns hinter den Zahlen. Wir schwingen die wissenschaftliche Notation wie ein Schwert, das uns davon abhält, unsere Unzulänglichkeit eingestehen zu müssen. Wer von uns kann sich die 6,02 × 1023 Wassermoleküle in einem Schluck Kaffee vorstellen? Aber Astronomen haben es noch schlimmer. Sie müssen sich mit unergründlichen Einheiten von Raum und Zeit in Form von Lichtjahren auseinandersetzen – oft mit einer vollen Tasse Kaffee in der Hand. Es scheint beruhigend zu sagen, dass der nächste Stern nur 4,2 Lichtjahre entfernt ist, da dies die Tatsache verschleiert, dass wir wirklich über 3,9 × 1013 Kilometer sprechen. Aber das gesamte beobachtbare Universum soll 93 Milliarden Lichtjahre oder unvorstellbare Avogadro-ähnliche 8,8 × 1023 km umfassen.



Als professioneller Astronom habe ich vor langer Zeit zugegeben, ein Mensch zu sein, und mich entschieden, an unserem eigenen gemütlichen Sonnensystem festzuhalten, in dem Entfernungen in Lichtminuten (8,3 Minuten für die Reise des Lichts von der Sonne zur Erde) und Lichtstunden (etwa fünf Minuten) gemessen werden von der Sonne zum Zwergplaneten Pluto).

Richard Binzel

Professor Richard Binzel Boston Globe/Getty-Bilder

In meinem ersten Jahr, in dem ich einführende Planetenwissenschaften unterrichtete (12.400, Das Sonnensystem), wollte ich meinen Schülern ein wahres Gefühl für die Ausmaße des Kosmos vermitteln. Daher habe ich jahrzehntelang eine einfache Frage als Problemsatz Nr. 1 gestellt:

Wenn die Spannweite unseres Sonnensystems von der Sonne bis Pluto auf die Länge des unendlichen Korridors skaliert wird, wie groß ist dann die Sonne und wie weit entfernt ist die Erde?

Denken Sie einen Moment über diese Frage nach, bevor Sie fortfahren. Wie gut ist Ihre Intuition?

Jedes Semester stellt sich die Befriedigung ein, wenn man die Erstaunen auf den Gesichtern der Schüler sieht, dass die Mathematik zeigt, dass die Sonne die Größe eines Golfballs hat, während die Erde nur fünf Meter entfernt ein winziges BB ist. (Demütigend angesichts der Tatsache, dass die Gesamtlänge des unendlichen Korridors 200 Meter beträgt.) Wenn wir erkennen, dass die heroischen Errungenschaften des Projekts Apollo uns nur einen halben Zoll (!) von der Erde entfernt haben, als wir den Mond erreichten, die entmutigende Herausforderung, Menschen zu schicken zum Mars (am nächsten drei Meter entfernt) wird deutlich.

Nicht so subtil habe ich den Klassen jedes Jahrgangs vorgeschlagen, was für ein himmlischer Hack über Nacht es wäre, tatsächlich ein solches maßstabsgetreues Modell aufzustellen. Da ich keine Abnehmer fand, griff ich schließlich dazu, es selbst heimlich mit einem langen Maßband und blauen Kreidemarkierungen entlang der Bodenleisten der Gebäude 7, 3, 10, 4 und 8 zu markieren. Ich stand da und nahm unser gesamtes Sonnensystem in den Blick Die ruhige (4 Uhr morgens) Weite des unendlichen Korridors war so großartig wie eine Heureka! Moment wie jeder andere in meiner wissenschaftlichen Karriere: Mir wurde klar, dass ich auf ein unglaubliches pädagogisches Werkzeug für Kinder jeden Alters gestoßen war.

Trotz meines Enthusiasmus erwies es sich als leichter gesagt als getan, zu erklären, wie eine kunstvolle Darstellung der Planeten mit der Architektur der MIT-Hauptgebäude kombiniert werden konnte, um ein Lehrinstrument für die Wissenschaft zu werden. Aber schließlich wurde die Installation mit Unterstützung von Mike Sipser und Heather Williams, dem Dekan und stellvertretenden Dekan der School of Science, und dem Fachwissen des leitenden Campusplaners Todd Robinson und Arthur Lue, dem Planetenmodellierungs-Guru von Lincoln Lab, zum Leben erweckt. Passenderweise eröffneten wir die Ausstellung am 9. November 2018, zeitgleich mit dem MIThenge im vergangenen Herbst, dem alle zwei Jahre stattfindenden Phänomen, bei dem sich das Universum mit dem Institut ausrichtet, wenn die untergehende Sonne den Korridor entlang scheint. Dieser kosmische Effekt ist im dritten Stock am stärksten ausgeprägt, also haben wir das Exponat dort installiert.

Ein maßstabsgetreues Modell des Sonnensystems ist nichts Neues. Sie finden einen im Boston Museum of Science und in der National Mall. Diese Modelle haben jedoch den Maßstab einer Stadt und erfordern eine besondere Anstrengung, um sie zu durchqueren. Die Skalierung innerhalb des unendlichen Korridors funktioniert besonders gut, da es sich um einen vertrauten Raum handelt, der an beiden Enden sichtbar durch Fenster begrenzt ist. Egal, wo Sie sich bei Ihrer Erkundung befinden, ein Blick in jede Richtung liefert Kontext dafür, wie weit Sie gekommen sind und was noch zu tun ist. Darüber hinaus erfordert die gesamte Reise nur wenige Minuten Aufmerksamkeit, eine begrenzte Ressource für uns alle in unserem übervernetzten Leben.

Meine Hoffnung ist, dass jedes Mitglied der MIT-Gemeinschaft mindestens einmal eine kontemplative Reise durch den dritten Stock des Infinite unternehmen wird, beginnend bei Lobby 7 und durch Gebäude 8 ), reduziert die Lichtgeschwindigkeit auf das Schneckentempo von einem Zentimeter pro Sekunde. Ein normales Gehtempo von der Sonne zum Pluto (in fünf Minuten, nicht fünf Stunden) bietet Beobachtern die Chance ihres Lebens, das Licht zu überflügeln und den Nervenkitzel der Warp-Geschwindigkeit zu erleben.

Von Pluto aus in Richtung Sonne zu blicken und die Größe der Erde und uns selbst als Nanopartikel darauf zu betrachten, ist demütigend. Beispielsweise war die Navigationspräzision, die die NASA-Raumsonde New Horizons benötigte, um das Ziel für ihren Vorbeiflug 2015 an Pluto zu erreichen, (in dieser Größenordnung) feiner als ein menschliches Haar. Unsere am weitesten entfernte Kreation, Voyager 1, hat unser Sonnensystem verlassen und überschreitet derzeit die 300-Meter-Marke auf ihrem Weg in den Weltraum von Back Bay. Wenn wir unseren Blick noch weiter ausdehnen, befindet sich der nächste Stern, Proxima Centauri, in dieser Größenordnung nur in der Entfernung zu Chicago – eine machbare Entfernung, die zurückgelegt werden muss, wenn man die Wanderungen unserer frühen menschlichen Vorfahren über Kontinente berücksichtigt. Diese prähistorischen Wanderungen waren Odysseen der Neugier und des Überlebens, so wie es eines Tages unsere Reise zu den Sternen sein könnte. Auf dem Weg zum Mittagessen durch den Infinite Corridor gibt es einiges zu beachten.

Richard P. Binzel ist Professor für Planetenwissenschaften und Luft- und Raumfahrttechnik und Fellow der MacVicar-Fakultät. Er erfand die Torino-Skala, die die Einschlagsgefahr von erdnahen Objekten kategorisiert, und war 20 Jahre lang Mitglied des Wissenschaftsteams der NASA-Mission New Horizons zum Pluto. Asteroid Nummer 2873 trägt seinen Namen.

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