Den amerikanske kosmologen Lawrence Krauss snakket om hvordan kosmologien endret seg etter oppdagelsen av gravitasjonsbølger, forklarte hvorfor hendene på "dommedagsklokken" ble forskjøvet og snakket om hvorvidt vi kan se det første øyeblikket av universets liv under Big Bang.
Lawrence Krauss er en av de mest kjente vitenskapelige kosmologene og popularisererne i USA. I løpet av de siste 30 årene har han skrevet ti populærvitenskapelige bøker om kosmologi og vitenskap generelt, hvorav mange har blitt bestselgere, og har også deltatt i filmingen av flere dokumentarer og den populærvitenskapelige serien How the Universe Works.
Denne uken holdt Krauss sammen med andre fremtredende utenlandske og russiske forskere foredrag om de siste oppdagelsene og vitenskapens fremtid på Kaspersky Geek Picnic-festivalen, som finner sted i Moskva og St. Petersburg.
- Lawrence, nesten to år har gått siden oppdagelsen av gravitasjonsbølger på LIGO-detektorer. Hvordan har kosmologi og ideene våre om universets fødsel og liv endret seg etter denne oppdagelsen?
- Det er fremdeles for tidlig å snakke om noen globale konklusjoner - vi har nettopp begynt å observere gravitasjonsuniverset. Så langt har vi bare data om tre sammenslåinger av svart hull, og ingen - bortsett fra leger, sannsynligvis - kan ta et så lite antall hendelser, ekstrapolere dem og få noe interessant.
På den annen side klarte vi fortsatt å lære noe. Nå er vi for eksempel godt klar over at relativitetsteorien fungerer feilfritt, og vi kan bruke den til å studere universet. I det siste har dette ikke vært så opplagt som det faktum at det eksisterer sorte hull i sorte masse.
I tillegg tillot den siste hendelsen spilt inn av LIGO tidligere i år oss å forstå hvordan slike par sorte hull dannes. Hvis de dukket opp i binære stjernesystemer, ville de rotere i en retning. Det ser ut til at dette ikke er tilfelle, men foreløpig kan vi ennå ikke snakke om det med absolutt sikkerhet, siden antall hendelser fortsatt er lite.
Vi er nå på samme utviklingstrinn som Galileo, som først så Jupiters måner - da begynte menneskeheten akkurat å forstå hvordan solsystemet fungerer. Gravitasjonsbølger har blitt vårt nye vindu inn i universet der vi vil se på det i dette og neste århundre.
Salgsfremmende video:
Mange ting forblir uklare, og så langt har vi verken kunnskap eller erfaring for å finne noe nytt i LIGO-dataene om relativitetsteorien og hvordan kvantetyngdekraft fungerer. For meg, som kosmolog, er det mer interessant å tenke ikke på moderne gravitasjonsdetektorer, men om det faktum at de i løpet av 50 år ikke bare vil se sammenslåinger av sorte hull, men også gravitasjonsbølger som ble generert under Big Bang.
Vil LIGO eller andre gravitasjonsdetektorer kunne bevise eller motbevise at vi lever inne i et hologram eller et svart hull?
- Slike ideer virker useriøse for meg - de egner seg bare for å komme på sidene til aviser og internettpublikasjoner. Så langt er det ingen fysiske hint om at vi lever i et flatt hologram eller en datasimulering, i en slags "Matrix".
På den annen side blir slike spørsmål likevel vurdert seriøst av den grunn at de er direkte relatert til teorien om kvantetyngdekraften og problemet med bekreftelsen, så vel som rom-tidens natur.
LIGO og andre eksisterende og under konstruksjon detektorer kan bare observere gravitasjonsbølger i den såkalte klassiske modus - de kan ikke observere romtidssvingningene som oppstår helt i utkanten av hendelseshorisonten, der kvanteeffekter vil påvirke deres oppførsel og dannelse. Derfor hjelper det lite at de hjelper oss med å finne svaret på dette spørsmålet.
I fremtiden vil selvfølgelig slike detektorer dukke opp, og så langt har vi mange andre interessante spørsmål. For eksempel forstår vi foreløpig ikke hvor supermassive sorte hull oppstår i sentrum av galakser, om galakser oppstår rundt slike sorte hull eller at hull blir født inne i galakser, og mye mer.
Selvfølgelig kan det være tilfeldige overraskende oppdagelser, som oppdagelsen om at universet utvider seg raskere og raskere, men så langt har vi ikke en gang detektorer som kan oppdage slike ting til og med rent teoretisk.
Hvis vi snakker om utvidelsen av universet, har kollegaene dine nylig funnet store avvik i frekvensen av veksten etter Big Bang og i dag. Kan den "nye fysikken" gjemme seg der?
- Avvik opptrer veldig ofte i fysikken, og som oftest forsvinner de på egen hånd. Hvis du får noen interessante resultater, viser det seg i 99% av tilfellene å være en ulykke eller en feil, og bare i en prosent - et reelt funn. Vi håper alle at disse funnene er inkludert i denne prosentandelen, men du må forstå at målefeil er iboende i hvert eksperiment.
For eksempel, da jeg var ung, indikerte forskjellige eksperimenter to utvidelsesgrader av universet - 50 kilometer per sekund per megaparsek og 100 kilometer per sekund per megaparsek. Begge verdiene ble ansett som ganske nøyaktige, og målefeilen var liten - pluss eller minus fem kilometer per sekund per megaparsek, men verdiene i seg selv skilte seg omtrent to ganger.
De nåværende avvikene er mye mer beskjedne - hastighetsverdiene skiller seg bare med 2-3 prosent, men alle mener at dette er veldig alvorlige uoverensstemmelser, bak noe virkelig nytt er skjult. Jeg er ganske skeptisk til denne "oppdagelsen", men det er mulig at både nye og gamle forskjeller eksisterer.
Personlig ser det ut for meg at det ikke er slik, siden energien fra tomt rom fra en teori bør forbli konstant av flere årsaker. Derfor er det høyst usannsynlig om dette ikke er tilfelle. Selve muligheten for at energien i vakuumet kan endre seg i fortiden er interessant for oss fordi et slikt scenario lar oss lære mye mer om hvordan universet fungerer og hvordan romtid fungerer enn om universets ekspansjonshastighet var konstant gjennom hele dens eksistens. …
På den annen side må du forstå at universet ikke eksisterer for å oppfylle våre ønsker, og derfor ser det ut til at jeg faktisk har utvidet hastigheten til det, og det er ingen ny fysikk her.
Hvis vi snakker om drømmer: du er en av deltakerne i Breakthrough Starshot-prosjektet, hvor mye kan du til og med snakke om hvorvidt det kan realiseres og hvilken reell fordel vi kan få ut av det?
- Kan vi lage en sonde som kan bevege seg med en hastighet på 20% av lysets hastighet? Så langt kan jeg bare si at denne ideen i prinsippet er gjennomførbar, men implementeringen av den vil være en veldig vanskelig oppgave.
På den annen side ser det ut til at vi er ganske i stand til å lage teknologier som er i stand til å akselerere små sonder til hastigheter som lar dem nå utkanten av solsystemet om noen dager, ikke tiår. Slike enheter vil gjøre det mulig for oss å studere alle planeter og himmellegemer på en veldig kort tid. Og grunnlaget for deres opprettelse vil være den utviklingen som vil bli skapt innenfor det "umulige" Gjennombrudd Starshot.
Og faktisk er en slik uttalelse av spørsmålet ikke helt riktig - hovedmålet med dette prosjektet er ikke å oppnå noen spesifikke oppgaver, men å popularisere romutforskning, og det er grunnen til at jeg faktisk gikk med på å delta i det. Ut fra synspunktet om ren praksis ser Breakthrough Listen-prosjektet mye mer interessant ut.
Du er redaksjonsformann i Bulletin of Atomic Scientists, dommedagsurets foresatte. Hva er grunnen til at du beveget pilen 30 sekunder mot en atomkatastrofe, og hvordan kan vi flytte den tilbake?
- Hovedsaken er å forstå at klokkene våre ikke indikerer absolutte, men relative verdier. Med andre ord, skiftet av pilene deres indikerer hvordan situasjonen har endret seg gjennom året. I dette tilfellet snakker vi ganske enkelt om det faktum at nå har situasjonen blitt farligere enn den var i fjor.
Vi har flyttet hånden 30 sekunder mot den nukleære "midnatt" av flere grunner. For det første har presidentene for de to ledende atomkraftene kommet med en serie aggressive uttalelser om atomvåpen og gjort situasjonen rundt dem mer anspent enn de var før. Selvfølgelig er gjerninger mer overbevisende enn ord, men ordene fra presidentene er fortsatt verdt mye i politikkens verden.
President Trump, ser det ut til for meg, har liten forståelse av hva som utgjør atomvåpen og hvorfor det er viktig for oss å inneholde spredningen av dem. Derfor ga frasene hans om å utvide det amerikanske arsenalet og hans uvillighet til å delta i avtaler om ikke-spredning av atomvåpen oss stor bekymring.
I tillegg til forverringen av forholdet mellom Russland og USA, var det andre hendelser i verden som påvirket vår beslutning. Nord-Korea fortsetter å gjennomføre atomprøver og utsetting av ballistiske missiler, og amerikanske myndigheter benekter i dag eksistensen av en annen farlig trussel mot eksistensen av hele sivilisasjonen som helhet - global oppvarming. I tillegg har nye utfordringer oppstått som cyberangrep og cyberkriger. Alt dette fikk oss til å bevege pilen 30 sekunder.
Hvordan kan du slå dem tilbake? Det synes for meg at bare vanlige mennesker kan løse dette problemet, siden politikerne ikke har lyttet til forskere på lenge. De vil begynne å lytte til oss bare når hele samfunnet snakker om det, og bladet vårt faktisk eksisterer for å informere publikum og oppmuntre dem til å iverksette tiltak.
Stephen Hawking tror at menneskeheten bare vil overleve hvis vi på slutten av dette århundret blir en "rom" -art og begynner å kolonisere andre planeter. Elon Musk forklarte lignende ideer. Hvor realistiske er de?
”Det ser ut til at vi har nok problemer på Jorden som må løses før vi drar til å kolonisere Mars. I den fjerne fremtid, etter flere århundrer, trenger vi virkelig å forlate jorden, men foreløpig er det ikke noe slikt behov. Jeg kjenner Elon godt, han lager gode raketter og elbiler, men planene hans for å kolonisere Mars er fremdeles veldig langt fra virkeligheten.
Menneskeheten må etter min mening først og fremst bli en jordisk art og lære å i fellesskap løse globale problemer før vi kan begynne å erobre verdensrommet. Vi er allerede gradvis i ferd med å bli en slik art - de siste tiårene har vi utviklet evnen til å endre jordens overflate på globalt nivå, og vi må venne oss til det.
Hvis vi snakker om fremtiden - vil vi noen gang kunne se hva som skjedde på det første øyeblikket av Big Bang og hvor neste gjennombrudd i kosmologien vil finne sted?
- På den ene siden kan vi si at hvis jeg visste nøyaktig hvor vi vil gjøre et gjennombrudd i kosmologien de neste tjue årene, ville jeg allerede jobbet med dette emnet. På den annen side, seriøst sett, er vi nå på grensen til en potensielt epokal oppdagelse.
Mikrobølgedetektorer på Sydpolen, som observerer ekkoet fra Big Bang, har nesten nådd den nødvendige følsomheten for å fange gravitasjonsbølger som ble generert i det første øyeblikket av universets liv. Hvis vi klarer å fikse dem, vil vi lære mye om hvordan det så ut i den første milliontusen av et attosekund (10 til minus 18 grader av et sekund) av dens eksistens.
I tillegg vil vi motta de første entydige dataene om parallelle universer eksisterer, og vi vil løse mange spørsmål som nylig har blitt ansett som metafysikk, og ikke noe som kan testes empirisk. Derfor tror jeg at vi lever i en av de mest interessante tidene for kosmologi og astronomi - alt det beste innen vitenskapen venter fortsatt på oss.
