Den amerikanska kosmologen Lawrence Krauss talade om hur kosmologin förändrades efter upptäckten av gravitationsvågor, förklarade varför "dommarklockans" händer skiftades och pratade om vi kan se det första ögonblicket av universumets liv under Big Bang.
Lawrence Krauss är en av de mest kända kosmologerna och populariserarna av vetenskapen i USA. Under de senaste 30 åren har han skrivit tio populära vetenskapliga böcker om kosmologi och vetenskap i allmänhet, av vilka många har blivit bästsäljare, och har också deltagit i inspelningen av flera dokumentärer och den populära vetenskapsserien How the Universe Works.
Denna vecka höll Krauss, tillsammans med andra framstående utländska och ryska forskare, föreläsningar om de senaste upptäckterna och vetenskapens framtid vid Kaspersky Geek Picnic-festivalen, som äger rum i Moskva och S: t Petersburg.
- Lawrence, nästan två år har gått sedan upptäckten av gravitationsvågor på LIGO-detektorer. Hur har kosmologin och våra idéer om universums födelse och liv förändrats efter denna upptäckt?
- Det är fortfarande för tidigt att prata om några globala slutsatser - vi har precis börjat observera det gravitationella universum. Hittills har vi bara data om tre sammanslagningar av svart hål, och ingen - förutom läkare, förmodligen - kan ta ett så litet antal händelser, extrapolera dem och få något intressant.
Å andra sidan lyckades vi fortfarande lära oss något. Nu är vi till exempel väl medvetna om att relativitetsteorin fungerar felfritt och vi kan använda den för att studera universum. Tidigare har detta inte varit så uppenbart som det faktum att svarta hål i stjärnmassa finns.
Dessutom tillät den senaste händelsen inspelad av LIGO tidigare i år oss att förstå hur sådana par svarta hål bildas. Om de dök upp i binära stjärnsystem skulle de rotera i en riktning. Det verkar som om detta inte är fallet, men hittills kan vi ännu inte tala om det med absolut säkerhet, eftersom antalet händelser fortfarande är litet.
Vi befinner oss nu på samma utvecklingsstadium som Galileo, som först såg Jupiters månar - då började mänskligheten just förstå hur solsystemet fungerar. Gravitationsvågor har blivit vårt nya fönster i universum genom vilket vi kommer att titta på det i detta och nästa århundrade.
Kampanjvideo:
Många saker är fortfarande oklara, och hittills har vi varken kunskapen eller erfarenheten för att hitta något nytt i LIGO-uppgifterna beträffande relativitetsteorin och hur kvanttyngd fungerar. För mig, som kosmolog, är det mer intressant att inte tänka på moderna gravitationsdetektorer, utan om det faktum att om 50 år kommer de inte bara att se sammanslagningar av svarta hål, utan också gravitationsvågor som genererades under Big Bang.
Kommer LIGO eller andra gravitationsdetektorer att kunna bevisa eller motbevisa att vi lever i ett hologram eller ett svart hål?
- Sådana idéer verkar underlätta för mig - de passar bara för att komma på sidorna i tidningar och internetpublikationer. Hittills finns det inga fysiska tips som vi lever i ett platt hologram eller en datasimulering, i en slags "Matrix".
Å andra sidan betraktas sådana frågor ändå på allvar av anledningen att de är direkt relaterade till teorin om kvanttyngd och problemet med verifiering, såväl som rymdtidens natur.
LIGO och andra befintliga och under konstruktion detektorer kan bara observera gravitationsvågor i det så kallade klassiska läget - de kan inte observera svängningarna i rymdtid som uppstår vid kanten av händelseshorisonten, där kvanteffekter kommer att påverka deras beteende och bildning. Därför är det osannolikt att de hjälper oss att hitta svaret på denna fråga.
I framtiden kommer naturligtvis sådana detektorer att dyka upp, och hittills har vi många andra intressanta frågor. Till exempel förstår vi ännu inte hur supermassiva svarta hål uppstår i centrum av galaxerna, om galaxer uppstår runt sådana svarta hål eller hål föds in i galaxer, och mycket mer.
Naturligtvis kan det finnas slumpmässiga överraskande upptäckter, som upptäckten att universum expanderar snabbare och snabbare, men hittills har vi inte ens detektorer som kan upptäcka sådana saker till och med rent teoretiskt.
Om vi pratar om universums expansion, har dina kollegor nyligen upptäckt stora skillnader i tillväxttakten efter Big Bang och idag. Kan den "nya fysiken" gömma sig där?
- Avvikelser förekommer väldigt ofta i fysiken och oftast försvinner de på egen hand. Om du får några intressanta resultat, i 99% av fallen visar de sig vara en olycka eller ett fel, och bara i en procent - en riktig upptäckt. Vi hoppas alla att dessa upptäckter ingår i denna procentsats, men du måste förstå att mätfel är inneboende i varje experiment.
Till exempel, när jag var ung, indikerade olika experiment två expansionshastigheter i universum - 50 kilometer per sekund per megaparsek och 100 kilometer per sekund per megaparsek. Båda värdena ansågs vara ganska exakta, och mätfelet var litet - plus eller minus fem kilometer per sekund per megaparsek, men värdena i sig skilde sig ungefär två gånger.
De nuvarande avvikelserna är mycket mer blygsamma - hastighetsvärdena skiljer sig bara med 2-3 procent, men det verkar för alla att det är mycket allvarliga inkonsekvenser, bakom vilka något riktigt nytt är gömt. Jag är ganska skeptisk till denna "upptäckt", men det är möjligt att både nya och gamla skillnader finns.
Personligen verkar det för mig att detta inte är så, eftersom teoriens synvinkel bör det tomma utrymmet vara konstant av ett antal skäl. Därför är det mycket osannolikt om detta inte är fallet. Själva möjligheten att vakuumets energi kan förändras i det förflutna är intressant för oss eftersom ett sådant scenario tillåter oss att lära oss mycket mer om hur universum fungerar och hur rymdtid fungerar än om universumets expansionshastighet var konstant under hela dess existens. …
Å andra sidan måste du förstå att universum inte existerar för att uppfylla våra önskningar, och därför verkar det för mig att hastigheten för dess expansion aldrig har förändrats, och det finns ingen ny fysik här.
Om vi pratar om drömmar: du är en av deltagarna i Breakthrough Starshot-projektet, hur mycket kan du till och med prata om det är realiserbart och vilken verklig nytta kan vi få av det?
- Kan vi skapa en sond som kan röra sig med en hastighet på 20% av ljusets hastighet? Hittills kan jag bara säga att denna idé i princip är genomförbar, men dess genomförande kommer att vara en mycket svår uppgift.
Å andra sidan verkar det för mig att vi är ganska kapabla att skapa tekniker som kan påskynda små sonder till hastigheter som gör att de kan nå utkanten av solsystemet på några dagar, inte decennier. Sådana anordningar gör det möjligt för oss att studera alla planeter och himmelkroppar på en mycket kort tid. Och grunden för deras skapande kommer att vara den utveckling som skapas inom det "omöjliga" genombrottet Starshot.
Och i själva verket är en sådan formulering av frågan inte helt korrekt - huvudmålet med detta projekt är inte att uppnå några specifika uppgifter, utan att popularisera rymdutforskningen, varför jag faktiskt samtyckte till att delta i det. Med tanke på ren praxis ser projektet Breakthrough Listen mycket mer intressant ut.
Du är redaktörens ordförande i Bulletin of Atomic Scientists, dommarklockans väktare. Vad är orsaken till att du flyttade pilen 30 sekunder mot en kärnkraftskatastrof, och hur kan vi flytta tillbaka den?
- Det viktigaste är att förstå att våra klockor inte anger absoluta utan relativa värden. Med andra ord indikerar förskjutningen av pilarna hur situationen har förändrats under året. I det här fallet talar vi helt enkelt om det faktum att situationen nu har blivit farligare än förra året.
Vi har flyttat handen 30 sekunder mot kärnkrafts "midnatt" av flera skäl. Först har presidenten för de två ledande kärnkrafterna gjort en serie aggressiva uttalanden om kärnvapen och gjort situationen runt dem mer spänd än de var tidigare. Naturligtvis är gärningar mer övertygande än ord, men ordförandens ord är fortfarande mycket värda i politiken.
President Trump, det verkar för mig, har liten förståelse för vad som utgör kärnvapen och varför det är viktigt för oss att innehålla deras spridning. Därför orsakade hans fraser om att utöka det amerikanska arsenalet och hans ovilja att delta i avtal om icke-spridning av kärnvapen stor oro hos oss.
Förutom försämringen av förbindelserna mellan Ryssland och USA fanns det andra händelser i världen som påverkade vårt beslut. Nordkorea fortsätter att genomföra kärnkraftsförsök och lanseringar av ballistiska missiler, och de amerikanska myndigheterna förnekar i dag att det finns ett annat farligt hot mot hela civilisationens existens - global uppvärmning. Dessutom har nya utmaningar uppstått som cyberattacker och cyberkrig. Allt detta fick oss att flytta pilen 30 sekunder.
Hur kan du vända dem tillbaka? Det verkar för mig att bara vanliga människor kan lösa detta problem, eftersom politiker inte har lyssnat på forskare på länge. De börjar lyssna på oss bara när hela samhället pratar om det, och vår tidning finns faktiskt för att informera allmänheten och uppmuntra dem att vidta åtgärder.
Stephen Hawking tror att mänskligheten kommer att överleva endast om vi i slutet av detta århundrade blir en "rymd" -art och börjar kolonisera andra planeter. Elon Musk förklarade liknande idéer. Hur realistiska är de?
”Det verkar för mig att vi har tillräckligt med problem på jorden som måste lösas innan vi går till kolonisera Mars. I en avlägsen framtid, efter flera århundraden, behöver vi verkligen lämna jorden, men hittills finns det inget sådant behov. Jag känner Elon väl, han skapar bra raketer och elbilar, men hans planer på att kolonisera Mars är fortfarande mycket långt ifrån verkligheten.
Mänskligheten måste enligt min mening först bli en jordisk art och lära sig att gemensamt lösa globala problem innan vi kan börja erövra rymden. Vi börjar gradvis bli en sådan art - under de senaste decennierna har vi utvecklat förmågan att förändra jordens ansikte på global nivå, och vi måste vänja oss till den.
Om vi pratar om framtiden - kommer vi någonsin att kunna se vad som hände i det första ögonblicket av Big Bang och var nästa genombrott i kosmologin kommer att äga rum?
- Å ena sidan kan vi säga att om jag visste exakt var vi kommer att göra ett genombrott inom kosmologin under de kommande tjugo åren, så skulle jag redan arbeta med detta ämne. Å andra sidan, allvarligt talat, är vi nu på gränsen till en potentiellt epokal upptäckt.
Mikrovågsdetektorer på Sydpolen, som observerar ekot av Big Bang, har nästan nådd den erforderliga känsligheten för att fånga gravitationsvågor som genererades i det första ögonblicket av universumets liv. Om vi lyckas fixa dem, kommer vi att lära oss mycket om hur det såg ut i den första miljoner av en miljarder av ett attosekund (10 till minus 18 grader av en sekund) av dess existens.
Dessutom kommer vi att få de första otvetydiga uppgifterna om huruvida parallella universum finns, och vi kommer att lösa många frågor som nyligen har betraktats som metafysik, och inte något som kan testas empiriskt. Därför tror jag att vi lever i en av de mest intressanta tiderna för kosmologi och astronomi - allt det bästa inom vetenskapen väntar fortfarande på oss.
