Amerikkalainen kosmologi Lawrence Krauss puhui siitä, kuinka kosmologia muuttui gravitaatioaaltojen havaitsemisen jälkeen, selitti miksi”tuomiopäivän kellon” käsiä siirrettiin ja keskusteli siitä, voimmeko nähdä maailmankaikkeuden ensimmäisen hetken ison räjähdyksen aikana.
Lawrence Krauss on yksi Yhdysvaltojen tunnetuimmista kosmologeista ja tieteen popularisoijista. Viimeisen 30 vuoden aikana hän on kirjoittanut kymmenen populaaritieteellistä kirjaa kosmologiasta ja yleisesti tieteestä, joista monista on tullut bestsellereitä, ja hän on myös osallistunut useiden dokumenttielokuvien ja populaaritieteisten How the Universe Works -sarjojen kuvaamiseen.
Tällä viikolla Krauss piti yhdessä muiden tunnettujen ulkomaisten ja venäläisten tutkijoiden kanssa luentoja viimeisimmistä löytöistä ja tieteen tulevaisuudesta Kaspersky Geek Picnic -festivaalilla, joka järjestetään Moskovassa ja Pietarissa.
- Lawrence, melkein kaksi vuotta on kulunut gravitaatioaaltojen löytämisestä LIGO-ilmaisimissa. Kuinka kosmologia ja ajatuksemme maailmankaikkeuden syntymästä ja elämästä ovat muuttuneet tämän löytön jälkeen?
- On vielä liian aikaista puhua kaikista globaaleista päätelmistä - olemme vasta alkaneet tarkkailla gravitaatiouniversumia. Toistaiseksi meillä on vain tietoja kolmesta mustan aukon sulautumisesta, eikä kukaan - todennäköisesti lääkäreitä lukuun ottamatta - voi ottaa niin pienen määrän tapahtumia, ekstrapoloida niitä ja saada jotain mielenkiintoista.
Toisaalta onnistuimme silti oppimaan jotain. Esimerkiksi, nyt tiedämme hyvin, että suhteellisuusteoria toimii moitteettomasti ja voimme käyttää sitä tutkimaan maailmankaikkeutta. Aikaisemmin tämä ei ole ollut niin ilmeistä kuin tosiasia, että tähtimassojen mustia reikiä on olemassa.
Lisäksi viimeisin LIGO: n aiemmin tänä vuonna nauhoittama tapahtuma antoi meille mahdollisuuden ymmärtää, kuinka sellaiset mustien reikien parit muodostuvat. Jos ne esiintyisivät binaaristen tähtijärjestelmien sisällä, ne kiertyisivät yhteen suuntaan. Näyttää siltä, että näin ei ole, mutta toistaiseksi emme voi vielä puhua siitä ehdottomasti, koska tapahtumien määrä on edelleen pieni.
Olemme nyt samassa kehitysvaiheessa kuin Galileo, joka näki ensin Jupiterin kuut - silloin ihmiskunta oli vasta alkamassa ymmärtää aurinkokunnan toimintaa. Gravitaatioaalloista on tullut uusi ikkunamme maailmankaikkeuteen, jonka läpi katsomme sitä tässä ja seuraavana vuosisadalla.
Mainosvideo:
Monet asiat ovat edelleen epäselviä, ja toistaiseksi meillä ei ole tietoa tai kokemusta löytääksemme jotain uutta LIGO-tiedoista suhteellisuusteorian ja kvanttigravitaation toiminnan suhteen. Minulle, kosmologina, on mielenkiintoisempaa ajatella ei nykyaikaisia gravitaatioilmaisimia, vaan sitä, että 50 vuoden kuluessa ne eivät näe vain mustien reikien sulautumisia, vaan myös Ison räjähdyksen aikana syntyviä painovoima-aaltoja.
Voivatko LIGO tai muut gravitaatioilmaisimet osoittaa tai kiistää, että elämme hologrammin tai mustan aukon sisällä?
- Tällaiset ideat vaikuttavat minusta kevytmielisiltä - ne soveltuvat vain pääsyksi sanomalehtien ja Internet-julkaisujen sivuille. Toistaiseksi ei ole fyysisiä vinkkejä siitä, että elämme tasaisen hologrammin sisällä tai tietokoneen simulaatiossa, sellaisessa "Matriisissa".
Toisaalta tällaisia kysymyksiä tarkastellaan kuitenkin vakavasti syystä, että ne liittyvät suoraan kvanttigravitaation teoriaan ja sen todentamisongelmaan sekä avaruus-ajan luonteeseen.
LIGO ja muut olemassa olevat ja rakenteilla olevat ilmaisimet voivat tarkkailla vain painovoima-aaltoja ns. Klassisessa tilassa - ne eivät pysty tarkkailemaan avaruus-ajan värähtelyjä tapahtumahorisontin aivan reunan kohdalla, missä kvanttiefektit vaikuttavat heidän käyttäytymiseen ja muodostumiseen. Siksi ne eivät todennäköisesti auta meitä löytämään vastausta tähän kysymykseen.
Tulevaisuudessa tietysti sellaisia ilmaisimia ilmestyy, ja toistaiseksi meillä on monia muita mielenkiintoisia kysymyksiä. Esimerkiksi, emme vielä ymmärrä kuinka supermassiivisia mustia reikiä syntyy galaksien keskuksissa, syntyykö galakseja tällaisten mustien reikien ympärillä vai syntyykö reikiä galaksejen sisällä, ja paljon muuta.
Tietenkin voi olla satunnaisia yllättäviä löytöjä, kuten havainto, että maailmankaikkeus kasvaa yhä nopeammin, mutta toistaiseksi meillä ei ole edes ilmaisimia, jotka voisivat havaita sellaiset asiat jopa puhtaasti teoreettisesti.
Jos puhumme maailmankaikkeuden laajenemisesta, kollegasi ovat äskettäin löytäneet suuria eroja sen kasvuvauhdissa Ison räjähdyksen jälkeen ja tänään. Voisiko "uusi fysiikka" piiloutua sinne?
- Eroavuuksia esiintyy hyvin usein fysiikassa ja useimmiten ne katoavat yksinään. Jos saat mielenkiintoisia tuloksia, 99 prosentilla tapauksista ne osoittautuvat onnettomuuksiksi tai virheiksi ja vain yhdellä prosentilla - todellinen löytö. Toivomme kaikki, että nämä löytöt sisältyvät tähän prosenttiosuuteen, mutta sinun on ymmärrettävä, että mittausvirheet ovat luonteeltaan jokaisessa kokeessa.
Esimerkiksi, kun olin nuori, erilaiset kokeet osoittivat maailmankaikkeuden kaksi laajenemisnopeutta - 50 kilometriä sekunnissa per megaparsec ja 100 km sekunnissa / megaparsec. Molempia arvoja pidettiin melko tarkkoina ja mittausvirhe oli pieni - plus tai miinus viisi kilometriä sekunnissa / megaparsi -, mutta itse arvot erottuivat noin kaksi kertaa.
Nykyiset erot ovat paljon vaatimattomampia - nopeusarvot eroavat vain 2–3 prosenttia, mutta kaikki ajattelevat, että nämä ovat erittäin vakavia epäjohdonmukaisuuksia, joiden takana jotain todella uutta on piilotettu. Olen melko skeptinen tämän "löytön" suhteen, mutta on mahdollista, että sekä uusia että vanhoja eroja esiintyy.
Henkilökohtaisesti minusta näyttää siltä, että näin ei ole, koska teorian kannalta tyhjän tilan energian tulisi pysyä vakiona useista syistä. Siksi on erittäin epätodennäköistä, jos näin ei ole. Ainoa mahdollisuus, että tyhjiön energia voisi muuttua menneisyydessä, on meille mielenkiintoinen, koska tällainen skenaario antaa meille mahdollisuuden oppia paljon enemmän siitä, kuinka maailmankaikkeus toimii ja miten avaruus-aika toimii, kuin jos maailmankaikkeuden paisumisnopeus olisi vakio koko olemassaolon ajan. …
Toisaalta, sinun on ymmärrettävä, että maailmankaikkeutta ei ole olemassa, jotta voimme täyttää toiveemme, ja siksi minusta näyttää siltä, että itse asiassa sen laajenemisnopeus ei ole koskaan muuttunut eikä täällä ole uutta fysiikkaa.
Jos puhumme unista: olet yksi Breakthrough Starshot -projektin osallistujista, kuinka paljon voit edes puhua siitä, onko se toteutettavissa ja mitä todellista hyötyä voisimme siitä saada?
- Voimmeko luoda mittapään, joka voi liikkua nopeudella 20% valon nopeudesta? Toistaiseksi voin vain sanoa, että tämä ajatus on periaatteessa toteutettavissa, mutta sen toteuttaminen on erittäin vaikea tehtävä.
Toisaalta minusta vaikuttaa siltä, että olemme melko kykeneviä luomaan tekniikoita, jotka pystyvät kiihdyttämään pieniä koettimia nopeuteen, jonka avulla ne voivat saavuttaa aurinkojärjestelmän reunat muutamassa päivässä, ei vuosikymmeninä. Tällaisten laitteiden avulla voimme tutkia kattavasti kaikkia planeettoja ja taivaankappaleita hyvin lyhyessä ajassa. Ja heidän luomisensa perustana ovat kehitys, joka luodaan "mahdotonta" Läpimurto Starshot-puitteissa.
Itse asiassa tällainen kysymys ei ole täysin oikea - tämän projektin päätavoitteena ei ole saavuttaa mitään erityisiä tehtäviä, vaan avaruuden tutkimuksen popularisointia, minkä vuoksi olen itse asiassa sitoutunut osallistumaan siihen. Pelkän käytännön kannalta Breakthrough Listen-projekti näyttää paljon mielenkiintoisemmalta.
Olet atomitieteilijöiden lehden toimitusjohtaja, tuomiopäivän vartija. Mikä on syy sille, että siirrit nuolta 30 sekuntia kohti ydinonnettomuutta, ja miten voimme siirtää sen takaisin?
- Tärkeintä on ymmärtää, että kellomme eivät osoita absoluuttisia, vaan suhteellisia arvoja. Toisin sanoen niiden nuolien vaihto osoittaa, kuinka tilanne on muuttunut vuoden aikana. Tässä tapauksessa puhumme yksinkertaisesti siitä, että nyt tilanteesta on tullut vaarallisempi kuin viime vuonna.
Olemme siirtäneet kättä 30 sekuntia kohti ydinvoiman "keskiyötä" useista syistä. Ensinnäkin kahden johtavan ydinvoiman presidentit ovat antaneet sarjan aggressiivisia lausuntoja ydinaseista ja tehneet tilanteen heidän ympärillään kireämmäksi kuin ennen. Teot ovat tietysti vakuuttavampia kuin sanat, mutta presidenttien sanat ovat silti paljon arvoisia politiikan maailmassa.
Minusta vaikuttaa siltä, että presidentti Trump ei ymmärrä ydinaseita ja miksi meidän on tärkeää hillitä niiden leviäminen. Siksi hänen lauseensa Yhdysvaltain arsenaalin laajentamisesta ja haluttomuudesta osallistua ydinaseiden leviämisen estämistä koskeviin sopimuksiin aiheutti meissä suurta huolta.
Venäjän ja Yhdysvaltojen välisten suhteiden heikentymisen lisäksi maailmassa oli myös muita tapahtumia, jotka vaikuttivat päätökseemme. Pohjois-Korea jatkaa ydinkokeita ja ballististen ohjusten laukaisua, ja Yhdysvaltojen viranomaiset kiistävät tänään toisen vaarallisen uhan koko sivilisaatiolle kokonaisuutena - ilmaston lämpenemisen. Lisäksi on noussut esiin uusia haasteita, kuten tietohyökkäykset ja kybersodat. Kaikki tämä sai meidät siirtämään nuolta 30 sekuntia.
Kuinka voit kääntää heidät takaisin? Minusta näyttää siltä, että vain tavalliset ihmiset voivat ratkaista tämän ongelman, koska poliitikot eivät ole kuunnelleet tutkijoita pitkään. He alkavat kuunnella meitä vasta, kun koko yhteiskunta puhuu siitä, ja itse asiassa lehtemme on olemassa, jotta kansalaisille tiedotetaan ja rohkaistaan heitä toimimaan.
Stephen Hawking uskoo, että ihmiskunta selviää vain, jos tämän vuosisadan loppuun mennessä meistä tulee "avaruuslaji" ja alamme siirtää muita planeettoja. Elon Musk esitti samanlaisia ideoita. Kuinka realistisia he ovat?
”Minusta näyttää siltä, että meillä on maan päällä tarpeeksi ongelmia, jotka on ratkaistava ennen kuin siirrymme siirtymään Marsiin. Kaukaisessa tulevaisuudessa, useiden vuosisatojen jälkeen, meidän on todella jätettävä maapallosta, mutta toistaiseksi tällaista tarvetta ei ole. Tunnen Elonin hyvin, hän valmistaa hyviä raketteja ja sähköautoja, mutta hänen suunnitelmansa siirtää Marssi ovat edelleen kaukana todellisuudesta.
Ihmiskunnasta on mielestäni ensinnäkin tullut maallinen laji ja opittava ratkaisemaan yhdessä globaalit ongelmat ennen kuin voimme alkaa valloittaa avaruutta. Meistä on jo vähitellen tulossa sellaisia lajeja - viime vuosikymmeninä olemme kehittäneet kyvyn muuttaa maan pintaa globaalilla tasolla, ja meidän on tottuttava siihen.
Jos puhumme tulevaisuudesta - voimmeko koskaan nähdä, mitä tapahtui suuren iskun ensimmäisellä hetkellä ja missä seuraava kosmologian läpimurto tapahtuu?
- Yhtäältä voimme sanoa, että jos tietäisin tarkalleen, missä teemme läpimurron kosmologiassa seuraavien kahdenkymmenen vuoden aikana, työskentelen jo tämän aiheen parissa. Toisaalta, vakavasti ottaen, olemme nyt potentiaalisesti rikoksellisen löytön partaalla.
Etelänavan mikroaaltoilmaisimet, jotka tarkkailevat ison räjähdyksen kaikua, ovat melkein saavuttaneet vaaditun herkkyyden saadakseen painovoima-aallot, jotka syntyvät maailmankaikkeuden ensimmäisellä hetkellä. Jos onnistumme korjaamaan ne, opimme paljon siitä, miltä se näytti olemassaolonsa miljardin miljardin miljoonan tuhannen jakson (10 - miinus 18 astetta sekunnissa) olemassaolosta.
Lisäksi saamme ensimmäiset yksiselitteiset tiedot siitä, onko rinnakkaisia maailmankaikkeuksia olemassa, ja ratkaisemme monia kysymyksiä, joita on äskettäin pidetty metafysiikana, emmekä jotain, jota voidaan testata empiirisesti. Siksi uskon, että elämme yhdellä mielenkiintoisimmista ajoista kosmologian ja tähtitieteen kannalta - tieteen parhaat puolet odottavat edelleen.