Niewidzialne cyfry to najpiękniejsza część każdego „kosmicznego” obrazu.

Każdego roku miliony ludzi odwiedzają Luwr w Paryżu, aby podziwiać najbardziej kultowe dzieło sztuki w historii: Leonarda da Vinci Mona Lisa. Większość odwiedzających przyciąga aura tajemniczości obrazu. Ale niektórzy widzą tam też głębsze piękno – Mona LisaRozmyty krajobraz i urzekająca ekspresja wynikają z użycia przez Leonarda sfumato Złożona technika, w której miękkie kontury wyłaniają się z wielu cienkich warstw farby, jak kształty z mgły. Trochę z Mona LisaA naukowcy wykazali w 2010 roku, że są to warstwy 10 razy cieńszy typowego ludzkiego włosa.

Ludzie na ogół są piętnowani za reagowanie na swoje podstawowe zmysły – często wśród nich jest wzrok Jest rozważane Mocniejszy. Oczywiście jest to właśnie powód, dla którego istnieje jeden obraz, taki jak mona lisa, Może być bardzo głęboka i pełna mocy emocjonalnej. W astronomii kultowe obrazy, takie jak „filary stworzenialub Horyzont zdarzeń czarnej dziury, piękne i oszałamiające, ale to, co widzimy, składa się głównie z liczb, a nie z czystego, niedostrzegalnego połysku farby. „Widoczne” części tych niebiańskich horyzontów zwykle reprezentują tylko zanikającą część pięknych danych, których astronomowie używają do badania nieba, nieskończoną ilość danych liczbowych, które uczą nas o wszechświecie.

Rozważmy na przykład plik nauka Wykrywanie obecności w pobliżu Gwiazda podobna do Słońca krążąca wokół małej czarnej dziury. Para jest uwięziona w okrągłym tańcu zaledwie 1565 lat świetlnych stąd, co oznacza, że ​​gwiazda emitowała światło, które widzimy teraz przed upadkiem Cesarstwa Rzymskiego. To odkrycie bije rekord najbliższej znalezionej czarnej dziury i wskazuje, że w Drodze Mlecznej znajduje się duża liczba podobnych ciemnych obiektów. Jednak nikt nie widział tej czarnej dziury bezpośrednio i jest ona niewidoczna zarówno dla naszych teleskopów, jak i dla naszych oczu. Na zawsze pozostanie niewidzialnym towarzyszem, który huśta się na orbicie gwiazdy swojego partnera. Astronomowie odkryli te widmowe pirogroniany, analizując niezwykle dokładne dane z Satelita Gaja, ujawniając okresowy ruch gwiazdy partnerskiej. W przeciwieństwie do Kosmicznych Teleskopów Jamesa Webba i Hubble’a, z których każdy jest wyposażony w wiele zaawansowanych kamer do robienia wspaniałych zdjęć niebieskich fajerwerków, Gaia produkuje głównie czyste dane cyfrowe. Jednak dzięki tym cichym i niewidzialnym liczbom astronomowie wciąż dokonują pięknych, zmieniających świat odkryć, używając modeli matematycznych do opisu rzeczywistości.

Fakt ten dotyczy nie tylko współczesnego świata. W 1846 roku Johann Gottfried Galle Odkryć Neptun, ósma planeta w naszym Układzie Słonecznym, na podstawie przewidywań dokonanych rok wcześniej przez francuskiego astronoma Urbana Le Verriera. Le Verrier zauważył, że orbita planety Uran, która wówczas była najbardziej odległa, została w dziwny sposób zakłócona przez tajemniczą masę, a następnie za pomocą bolesnych obliczeń numerycznych wyznaczyła orbitę niewidzialnego i miejsce na niebie, w którym obiekt powinien się znajdować. pojawić się. Kiedy Galle skierował tam swój teleskop, zauważył Neptuna jako drżącą plamę poruszającą się na tle gwiazd. Nagle Układ Słoneczny zyskał zupełnie nowy świat.

Mimo to obrazy, zarówno wtedy, jak i teraz, pozostają dominującą formą rozpowszechniania odkryć naukowych — nawet poza astronomią. W Kościele Nauki dane mogą być święte, ale obrazy są prawdziwymi uczniami, ponieważ widzenie jest wiarą. Fakt ten ilustruje porównanie dwóch niedawnych i przełomowych odkryć: Pierwsza detekcja fal grawitacyjnychogłoszone w lutym 2016 r., oraz Pierwsze zdjęcie horyzontu zdarzeń czarnej dziury, w kwietniu 2019 r. Oba włamania miały miejsce w podobnym czasie i były rewolucyjne. Pierwszy generował głównie dane liczbowe i był blisko wyróżniony Nagrodę Nobla, podczas gdy ten ostatni wykonał „portret” wśród wielu innych wypowiedzi. Nic dziwnego, że obraz czarnej dziury był generowany siedem razy częściej ruch internetowy wykrywania fal grawitacyjnych – nawet po większej liczbie wyszukiwań w internecie raczej czarnych dziur niż fal grawitacyjnych.

Co wyróżnia fotografie astronomiczne? Społeczeństwo i naukowcy mają oczywiście różne podejścia i cele. Dla astronomów wszelkie obrazy są również danymi liczbowymi; Na przykład gwiazda może wyglądać jak zbiór pikseli w aparacie teleskopu, ale nawet ten pojedynczy punkt może ujawnić wewnętrzną jasność i temperaturę gwiazdy. Rozległa wielosekcyjna panorama wspaniałej galaktyki, takiej jak konstelacja AndromedaTo oczywiście może wywołać kontemplacyjny zachwyt nad naszym miejscem we wszechświecie. Ale oprócz tego astronomowie mogą również wykorzystywać takie obrazy do pomiaru podstawowych właściwości galaktyki, takich jak jej rozmiar, a nawet bardziej precyzyjnych rzeczy, takich jak rotacja lub typy i rozmieszczenie jej gwiazd.

Ostatecznie widzialne i niewidzialne dane opisują rzeczywistość naszego świata. Różnica polega na tym, że niewidoczne dane wymagają interfejsu, modelu matematycznego, aby przedstawić rzeczywistość. Dane reprezentujące plik walc Ponieważ gwiazda i czarna dziura są bez znaczenia, jeśli nie są poparte teorią grawitacji. Dokładne dane interferometryczne, które doprowadziły do ​​odkrycia fal grawitacyjnych, byłyby niezrozumiałe, gdyby nie opierały się na ogólnej teorii względności Einsteina.

w jej efektach artykuł Amerykański filozof Thomas Nagel argumentuje w ten sposób: „Co to znaczy być nietoperzem?” „Błyskawica ma charakter obiektywny, którego wygląd wizualny nie wyczerpuje, a to może osiągnąć Marsjanin bez wzroku. Ściślej mówiąc, ma charakter bardziej obiektywny, niż wynika to z jego widocznego wyglądu.” (Podkreślenia w oryginale). Pojawienie się błyskawicy i model matematyczny zmian pola elektromagnetycznego opisują ten sam fakt.

Naukowcy są szkoleni, aby rozumieć rzeczywistość poprzez interfejs modeli. Dla astronoma falista krzywa przedstawiająca falę grawitacyjną przechodzącą przez detektor może być równie ekscytująca, jak oglądanie filmu wyobrażającego połączenie dwóch czarnych dziur.

Ten fakt przenosi debatę na inny poziom: Jaka jest rola astronomów w komunikowaniu się ze społeczeństwem? Ostatecznie ma pokazać i wyrazić piękno naszego wszechświata, czyniąc go zrozumiałym dla wszystkich. Czasami ten projekt wymaga wyjaśnienia zawiłości badań naukowych, które często wykraczają poza świetne zdjęcia. Tak jak zegar jest skuteczny w odmierzaniu czasu dzięki zawiłościom mechanizmu zegarowego, tak całe piękno obrazu przestrzeni opiera się na złożonej matematyce. Cyfry, które skrywają te obrazki, mają swój urok.

Jest to artykuł opinii i analizy, a opinie wyrażone przez autora lub autorów niekoniecznie są opiniami Amerykański naukowiec.