Проф. Хенк Хукстра: Краят на Вселената ще е много скучен - звездите ще угаснат, черните дупки ще се изпарят
Хората не са устроени за живот в Космоса, той е много враждебна среда
- Професор Хукстра, тъмната материя е позната на човечеството от края на 70-те години, а тъмната енергия бе открита едва преди 20 г. Как това се отрази на космическата наука и защо е важно да бъдат изследвани тези две открития?
- Да, ние действително знаем за тъмната материя от 70-те, но все още не сме я виждали, тя засега си остава една мистерия. От една страна, сме наясно, че във физиката на елементарните частици, която се изучава в ЦЕРН, Швейцария, имаме един Стандартен модел, който описва три от четирите фундаментални взаимодействия на елементите, но що се отнася до тъмната материя, той не може да бъде приложен. Това значи, че най-вероятно има друг модел, който все още не е намерен. Тъмната енергия беше открита едва преди 25 г. и е дори още по-озадачаваща, защото не можем да дадем добро обяснение за нея. Всички теории, които учените са изложили, се сблъскват с основни проблеми. Някои от тях може да са по-привлекателни от други, но все още не сме сигурни откъде да започнем, за да разнищим въпросите около тъмната енергия. Така че в момента се намираме в едно много специално време, където ние знаем, че настоящата теория за физиката работи много добре на Земята, но когато погледнем към Вселената, виждаме, че нещата не работят точно така. В този смисъл Космосът се превръща в една чудесна лаборатория, в която да търсим нови неща и да получим нови прозрения за това, което се случва около нас. Той е специална среда, в която могат да се наблюдават едни от най-екстремните експлозии и да се изучават процеси, които не бихме искали да се възпроизведат на планетата ни. В това се крие важността на космическата наука, защото ни показва, че цялата Вселена е на наше разположение за изучаване на проблемите, а не само Земята.
- Ако трябва да опишете тъмната енергия и материя на ненаучен език, как бихте го направили?
- Всички ние сме подвластни на гравитацията. Така знаем, че тъмната материя съществува. Тя просто е допълнителна гравитация. Ако вземеш един кантар и се премериш и той покаже 800 кг, ще си кажеш, че нещо не е наред. Възможно е да пресметнеш от колко атоми е съставено тялото ти и сметката ще покаже, че би трябвало да тежиш 80 кг, но изненадващо се оказва, че си по-тежък. Ето как знаем за съществуването на тъмната материя. Избираме си една галактика, пресмятаме количеството звезди в нея, вземаме предвид тяхното тегло, но накрая, когато се опитаме да изчислим общата им маса, разбираме, че нещата не са съвсем така, както изглеждат. Има нещо, което не може да видим, но то дава допълнителна тежест на галактиката. Това добавено невидимо тегло наричаме тъмна материя. От друга страна, тъмната енергия е много по-сложна. Накратко, тя се противопоставя на гравитацията. Знаем, че Вселената се разширява, и смятаме, че тази тайнствена сила е характеристика на пространството. Когато се добавя допълнително пространство, има повече тъмна енергия и така се добавя още повече пространство и дори още повече енергия. Тя е онова нещо, което иска да раздалечи всичко и да създаде повече празно място между всички обекти в Космоса.
- Кои са най-озадачаващите въпроси и предизвикателства в областта на изследването на тъмната енергия?
- Що се отнася до тъмната енергия, това, което е най-озадачаващо, е да разберем каква е нейната същност. Има едно почти естествено обяснение за нея, което идва от теорията на относителността на Айнщайн, нарича се космологична константа, чиято стойност се предполага, че е 0, защото има връзка с празното пространство. Обаче, ако направим наивно изчисление, то би ни дало число, което е от 10 до 120 пъти по-голямо от това, което измерваме. И така, както се смята, че средният заряд на Вселената е 0, тоест той е положителен, а за всеки плюс има минус, следователно, същото трябва да се отнася и за тъмната енергия, но това не е така. Може би космологичната константа е една характеристика, но след това възниква проблем защо стойността трябва да е точно тази. Ние, физиците и астрономите, не харесваме да се оставяме на шансa. Разбира се, някои неща може да варират, но тази естествена стойност е толкова далеч от нашите изчисления, че се нуждае от обяснение защо е толкова малка. Една спекулативна идея казва, че,
ако трябваше да се създаде само една вселена, нямаше да бъде точно нашата
Но ако направиш много, много, много вселени, може би ще стигнеш и до тази, в която живеем. Стигаме до предположението, че има повече от една вселени.
- Разкажете малко повече за космическата програма “Евклид”. Каква е нейната роля за опознаването на Космоса?
- “Евклид” няма да търси нова планета, където човечеството да заживее, а ще бъде космическа обсерватория в орбита, подобна на световноизвестния телескоп “Хъбъл”, който успя да постигне страхотни неща през последните 30 г., но въпреки това е обработил една много малка част от небето. Цялата площ, която той е покрил за последните три десетилетия, “Евклид” може да заснеме за седмица. Мисията ще продължи 6 г., през които ще съберем много повече данни за Космоса, като ще бъде обхваната една трета от небето. Ще измерим разпределението на галактиките в тази част от Вселената, но също така и разпределението на тъмната материя сред тях. И когато видим как то се променя с разширяването на космическото пространство, се надяваме да получим отговор на въпроса дали тъмната енергия е космологична константа, или по-комплексен модел. Това също може да ни даде данни дали пък нашето разбиране за гравитацията не е погрешно.
Структурите, които виждаме в Космоса, са резултат от неговото разширяване, борбата на гравитацията да задържи всичко на мястото му и
стремежа на тъмната енергия да го раздели
И този баланс се променя с времето. Така че в зависимост от комбинацията на тъмна материя и тъмна енергия разпределението на галактиките в различни сектори от небето ще се променя. Когато картографираме тези промени с висока точност, каквато ни дава “Евклид”, можем наистина да кажем кой предполагаем модел работи на това ниво.
- През последните години интересът към Космоса се възроди. Редица милиардери инвестират сериозни суми за изучаването му и за космически туризъм. Вярвате ли, че в близко бъдеще човечеството може да се засели на друга планета?
- От всичко онова, което сме научили за звездите, знаем, че животът на Земята ще свърши рано или късно. Така че, ако искаме човечеството да оцелее, ние трябва някак да се пренесем в Космоса. Хората обаче не са устроени за живот там. Изследването му е толкова скъпо, защото той е една много враждебна среда. Всичко може да се развали във всеки един момент и да сложи мигновен край на проекти като “Евклид”. Там има изключително много радиация, която е опасна за биологичния живот, и действията, които предприемаме, за да я избегнем, излизат скъпо. Смятам, че първата стъпка към заселването на други планети е да пратим машини там. Това решава проблема отчасти, но все още остава нуждата да се пренесем някъде в даден момент и трябва наистина да помислим за това. Засега не е спешно, но е нужно да се решим да го направим. Разбира се, колкото по-рано предприемем действия за човешки експедиции в Космоса, толкова по-добре за нас. Така ще имаме повече време да помислим каква е
най-добрата стратегия за нашето оцеляване
Не само интересът към Космоса се възражда, но ставаме и свидетели на една нова космическа надпревара между великите сили. Знаем от историята, че подобни процеси разширяват границите на изучаването на Вселената. Смятам, че по този начин ще се постигнат иновации в това направление. Космическият туризъм също би спомогнал за развитието на човешките мисии в орбита, но предвид все по-строгите мерки за опазване на околната среда, едва ли ще претърпи някакъв бум.
- Съществуването на тъмната енергия доказва ли теорията за Големия взрив и не дискредитира ли вярването за божественото начало на Вселената?
- Теорията за Големия взрив се свързва с разширяващата се Вселена. Щом тя се разраства, значи, че е била по-малка и по-гореща в миналото. Можем да видим назад във времето до 380 хил. години след Големия взрив, пресметнали сме колко хелий има в Космоса. Знаем добре какви са били условията в ранната Вселена. Всъщност успяхме да засечем и светлината, която се е отделила веднага след избухването на Големия взрив. Тук има една техническа тънкост, че тази ранна светлина или радиация е твърде гладка и през 80-те беше предложена идея, според която първоначално Вселената се е разраснала много бързо. Ние не познаваме физиката на Големия взрив, но предполагаме, че той е бил внезапен, а 10-15 секунди след него пространството е започнало да нараства експоненциално и вероятно заради това тази ранна радиация е гладка. В този ред на мисли идеята, че Вселената първоначално е била много малка, а след това е тръгнала да се разширява, вече се е утвърдила сериозно в науката. Това, което знаем, е, че всичко онова, което виждаме в небето, е само една малка част от истинският Космос. Първоначалните схващания, които имахме за Големия взрив, показваха, че пространството изисква едно доста прецизно устройство, тоест да има определено съотношение на енергия и маса в него. В подкрепа на това схващане беше и откриването на тъмната материя. Но през 90-те възникна един проблем, защото стана ясно, че все още няма достатъчно маса във Вселената. Тогава някои от изследователите си казаха, че очевидно нейното внезапно нарастване не е вярно, Космосът не е достатъчно тежък, има някакъв проблем в сметките. Изведнъж като гръм от ясно небе беше открита тъмната енергия. Колкото и странно да звучи, тя беше липсващото парче в пъзела, което спомогна за затвърждаването на теорията за Големия взрив, като основно обяснение за началото на времето и пространството. Така че в момента имаме не доказателство, а една последователна картина, която сочи, че в даден момент Вселената е преминала през това внезапно разширяване, а след това се е стабилизирала.
- Има няколко теории за края на Вселената, сред които са Големият срив и възможността черните дупки да погълнат всичката съществуваща материя, а след това да се обединят в една голяма и това да сложи край на всичко. Според вас коя теория е най-правдоподобна?
- Заради тъмната енергия, която кара Вселената да става все по-голяма, можем да заключим, че няма да има голям срив, който да върне Вселената в първоначалната ѝ форма. Просто няма достатъчно маса в нея, за да се случи това. Тъмната енергия сериозно променя нещата. Имаме разрастващата се Вселена, гравитацията се опитва да възпре това нарастване и въпросът е дали всичко просто ще се срине, или ще продължи да се разширява вечно. Но тъмната енергия прави нещо много странно. Тя кара пространството да става все по-голямо с все по-бърза скорост. Това значи, че всяко нещо в Космоса ще се отдалечи едно от друго и стигаме до идеята за един изцяло нов край, наречен Голямото разкъсване. Сега вече започваме да се питаме дали, ако той се сбъдне, тъмната енергия ще е достатъчно силна, за да раздели градивните частици на атомите в обикновената материя. Предполагаме, че това най-вероятно няма да се случи, защото въпреки мощта на тази тайнствена сила, гравитацията вътре в самите галактики е достатъчно силна, за да поддържа интегритета на атомите. Въпреки това картинката си остава доста мрачна, защото предвиждаме, че с нарастването на пространството
всичко ще става все по-студено и по-студено
Звездите ще угаснат, черните дупки ще се изпарят. Ще бъде един много скучен, студен и мрачен край. Това е и едно от нещата, които ни мотивират да продължим изучаването на тъмната енергия, за да разберем дали наистина това ще се случи.
Експерти показаха разликата между истинска снимка и направена от AI
Фестивал в София събра на едно място изкуствен интелект, дигитални валути и космология
За 3 дни София се превърна в гореща точка за експерти от цял свят в областта на иновациите. Те разкриха тайни от сферите на космологията, изкуствения интелект, роботиката и креативното програмиране. Това се случи на международния фестивал “Шейпшифт”, организиран за трета поредна година от дигиталната творческа агенция NEXT-DC, а домакин беше НАТФИЗ “Кръстьо Сарафов”. Събитието се проведе от 2 до 4 юни в българската столица.
Несъмнено най-голям интерес провокира космологът от университета в Лайден проф. д-р Хенк Хукстра, чиято лекция бе на тема “В тъмнината: изследване на Вселената”. В нея той говори за връзката между творческото мислене и науката.
Потапяйки слушателите си в тайните на Вселената, проф. Хукстра разказа за мистериозната тъмна материя и още по-озадачаващата тъмна енергия и как те влияят над време-пространството. Професорът разкри интересен детайл - видимите обекти съставят едва 5% от Космоса.
Сред лекторите беше и французинът Александър Гла от галерията за дигитално изкуство NFT Factory в Париж. През последните 20 години експертът се занимава основно с разработването на продукти от Web до Web3. Неговата лекция бе озаглавена Technologies, Medium and Voice Opportunities и в нея Гла разказа как артистите могат да се възползват от дигиталните валути, за да продават, популяризират и финансират своите проекти и произведения.
Особено впечатление направи испано-нидерландският творчески тандем ONUT на Аликс Мартинез и Хуан Реал. Те са част от най-бързо развиващата се техкомпания за колаборативна работа Miro и са мултимедийни артисти. Дуото обясни на публиката как можем да имплементираме изкуствения интелект (AI), когато създаваме графично изкуство, възможностите, които той дава, и засегнаха някои от опасностите, свързани с това. Мартинез и Реал показаха множество примери на изображения, някои направени от хора, а други от изкуствен интелект, и накараха публиката да открие разликите помежду им.
Резултатът беше впечатляващ, защото трудно можеше да се каже коя снимка е истинска и коя е фалшификат.
Освен всичко това фестивалът представи зрелищна програма от документални филми, артинсталации и концерти. А на третия ден посетителите можеха да се включат в няколко интересни уъркшопа, да експериментират с нови идеи, техники и инструменти.
В работната група на ONUT участниците имаха възможност да отключат творческия си потенциал чрез интерактивни упражнения за генериране на нови идеи и използване на AI технологии.