Гравитация больше не тянет, ИИ разбушевался, темная материя под угрозой: Главное, что произошло в мировой физике в 2024 году

Вот уже более столетия физики мечтают о Теории всего, которая одной формулой объяснит все сущее

Фото: Shutterstock.

Весь год физики потрясали общественность невероятными открытиями. Часть из которых – лишь предположения. И о них уже забыли. Разобраться, где слова «ученые доказали» - просто фигура речи, а где – действительно достижения, непросто. Мы внимательно прочитали блоги ведущих мировых исследователей, авторы которых подводят итоги года, и отобрали пять действительно значимых проблем, над которыми ученые бились в 2024-м.

ТАЙНЫ ГРАВИТАЦИИ

2024-й мог бы войти в историю наряду с теми годами, когда Ньютон опубликовал свои «Начала», а Эйнштейн – теорию относительности. Ученые настойчиво подбирались к тайнам гравитации. И даже сообщили о том, что обнаружили такие ее свойства, каких Ньютону и Эйнштейну и не снилось. Но все оказалось не так просто.

Модифицированная гравитация – это теория, согласно которой сила, тянущая тела друг к другу, не абсолютна, а меняется. Во времени и в пространстве. Раньше гравитация была другой, сильнее или слабее. А еще она усиливается по мере того, как ты удаляешься.

Проверить это проще всего, наблюдая двойные звезды. Они – объекты тяжелые, живут в паре, вращаются друг около друга, и, если с гравитацией что не так, мы увидим. И вот в самом деле появляется очень серьезная статья, в которой говорится: так и есть. Гравитация сбоит. Не верьте школьным учебникам.

Ученые настойчиво подбирались к тайнам гравитации

Фото: Shutterstock.

Конечно, это открытие меняет все. Не нужна темная материя, Большого взрыва, возможно, не было, а Вселенная, которую мы видим – не исключено, что иллюзия. Поэтому результаты тут же кинулись перепроверять, и конкуренты нашли серьезные ошибки в расчетах. Не вышло.

Однако уже перед Новым годом та, первая группа физиков сообщает, что ошибку исправила, а все равно. Не та гравитация. Критики не успели отреагировать, потому что отправились на корпоратив.

И что это значит? Что 2025-й, не исключено, войдет в анналы науки. Посмотрим!

ТЕОРИЯ ВСЕГО

Вот уже более столетия физики мечтают о Теории всего, которая одной формулой объяснит все сущее.

Объединить, собственно, надо теорию относительности и квантовую механику. Две концепции, которые прекрасно работают по отдельности, радикально противоречат друг другу. И это действительно глупая ситуация. Изучая явление природы, вы можете посмотреть на него с точки зрения квантовой механики, или с точки зрения уравнений Эйнштейна: то и другое будет верно, и то и другое – одновременно неверно.

Последней попыткой поженить непоженимое стала теория струн, которая «почти получилась» в 1990-е, но к сегодняшнему дню погрязла в непреодолимых противоречиях.

И вот именно в 2024-м на горизонте появляется физик Джонатан Оппенгейм, который долго и упорно работал над своей теорией. Ее еще не «переварили», не осмыслили, но она хороша.

Обычно Теорию всего строят так: вводят в гравитацию квантовый момент. Мол, гравитация передается с помощью некой элементарной частицы, гравитона. Но его не могут обнаружить. В то же время куча «альтернативных ученых» уже вовсю этим гравитоном оперируют, получая чудо-частицу чуть ли не на столе.

Оппенгейм пошел по другому пути, и никакого гравитона ему не надо. Он вообще не собирается квантовать гравитацию.

Он решил так: уравнения что Ньютона, что Эйнштейна – это такие вяло текущие по равнине ручейки, плавные и сонные. В них нет резкости, внезапности, непредсказуемости, свойственных квантовой механике. Давайте все это внесем.

Джонатан предположил, что пространство-время постоянно и случайно колеблется. Рябит. Уравнения Ньютона и Эйнштейна как были, так остались, но применяются теперь не на глади сонного пруда, а на волнах беспокойного моря. И в самом деле, такой подход идеально «женит» обе концепции.

Самое ценное, что теорию можно проверить, точно измерив вес какого-либо груза. Он должен слегка меняться. Но это прецизионный эксперимент, и его еще не провели.

Может, теория и не подтвердится, но это первая свежая мысль за последние два десятилетия поисков.

КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ СТАНОВЯТСЯ РЕАЛЬНОСТЬЮ

Весь год только и говорили, что о квантовых компьютерах, и неспроста. Сама идея квантовых компьютеров появилась давно, давно существуют и прототипы. Но есть проблемы: эти прототипы вычисляют плохо, медленно, и серьезно ошибаются. Ситуация странная: мы верим в потенциал этой технологии, говорят ученые, но пока она никуда не годится.

Общественность тем временем уверена, что уже есть какие-то мифические квантовые компьютеры, и они ого-го.

Наконец в этом году стало понятно: реально работающему квантовому компьютеру – быть. К решению задачи подбираются несколько сотен научных коллективов. Отрадно, что среди них есть и наши соотечественники. К концу года появилась статья западных коллег, в которой говорится, как исправить колоссальные ошибки квантовых компьютеров (и не превратить их, и без того не компактных, в монструозные создания).

Квантовые компьютеры нужны, чтобы считать небанальные вещи, вроде распределения галактик или моделирования свойств элементарных частиц. Вряд ли они появятся у нас на столах, они нам и не нужны. Но плоды фундаментальных изысканий так или иначе скажутся на нашей повседневной жизни.

Наконец в этом году стало понятно: реально работающему квантовому компьютеру – быть

Фото: Shutterstock.

ИИ ВСЕ БЛИЖЕ

Весь год мы писали про ИИ, и в основном в скандальном разрезе. ИИ бредит, ИИ галлюцинирует. Нейросети склонны к деменции. ИИ опасен: он внушает людям нехорошие мысли, общается сам с собой на неизвестном человеку языке, и определенно что-то замышляет.

Если говорить серьезно, без хайпа и перегибов, то проблемы ИИ – как у любой новой, и очень крутой, технологии. ИИ пока несовершенен. В то же время он уже может так много, что люди торопятся его впихнуть, куда позволяет фантазия. Получив задачу не по уровню возможностей, ИИ лажает.

В то же время именно в 2024-м стало понятно, что ИИ скоро захватит все, поскольку ученые научились объединять нейросети, и это – очередной шаг вперед после «глубокого обучения» нейросетей. Летом объявили, что появилась сетка, которая решает задачки на уровне серебряного призера международных математических олимпиад. К слову, компания Open AI, которая была в фокусе внимания в 2023-м - в этом году грозилась показать искусственного «доктора наук», а не какого-то серебряного призера, но не показала.

Это нормально: конкуренция в сфере ИИ громадная, кто был первым вчера, сегодня им, скорее всего, не будет.

Стоит ли радоваться? Да не очень. Понятно, что ИИ в первую очередь применят для дел нехороших. Мошенники уже подделывают голоса, и могут даже нарисовать лица «родственников» во время видеозвонка. А корпорации забрали (да, это уже случилось) все наши персональные данные: пока для обучения своих нейросеток, а там – кто знает. В жестком варианте нас ждет кратковременная, но полная потеря приватности, с пересмотром работы всех привычных систем (банковской, медицинской, GPS, и так далее), поскольку все это выйдет из-под контроля. Я не исключаю, что какое-то время нам придется читать исключительно бумажные газеты и звонить по проводным телефонам, у кого еще остались. Потому что все цифровое временно разрушится.

Но вряд ли это случится (если вообще случится) уже в 2025-м. Разработка ИИ, что закономерно, линейно не идет: после ярких успехов – поле неудач, так что посмотрим, не увязнут ли исследователи в неких фундаментальных противоречиях.

ИИ пока несовершенен. В то же время он уже может так много, что люди торопятся его впихнуть, куда позволяет фантазия

Фото: Shutterstock.

ОСОЗНАТЬ СУДЬБЫ МИРА

Возможно, главное сейчас происходит там, где стоят (и летают) большие телескопы. Астрономия в 2024-м снова оказалась на переднем крае науки. Силы даже таких монстров, как Большой адронный коллайдер, скромны по сравнению с теми энергиями и массами, которые действуют в природе. Именно за ними наблюдают астрономы, и видят такое, что ни на каком коллайдере не заметить.

В 2024-м мы поняли, что расширение Вселенной, видимо, не продлится вечно, что она схлопнется. Это фундаментальное знание, которое, если все подтвердится, поменяет абсолютно всю науку, и школьный курс физики отчасти тоже.

Вот уже больше столетия ученые не могут понять, что расталкивает наш мир, заставляя его расширяться (простенькая идея, мол, был же Большой взрыв, вот все и разлетается, не работает). Еще Эйнштейн ввел некую космологическую постоянную, манипулируя которой, можно «создать» (на бумаге) стационарную, сжимающуюся или расширяющуюся Вселенную. Мы зовем ее теперь «темная энергия» (не путать с темной материей).

Однако параметры темной энергии, измеренные разными способами, не совпадают, и это как если бы размер Земли, померянный разными линейками, оказывался разным. Наконец в этом году астрономы, погрузившись в некий невероятно тонкий эффект (барионные акустические колебания) показали, что сила темной энергии (величина космологической постоянной) в самом деле постоянно меняется.

Это ставит вопрос, а в чем источник темной энергии. Ответ на этот вопрос – в том, что написано выше. Модифицированная гравитация? Рябь пространства-времени? Что-то еще?

Видимо, в 2025-м и далее к этому результату подключатся теоретики, и появится наконец новая физика. Будем верить, что она позволит телепортироваться и путешествовать во времени. Очень хочется.

КСТАТИ

А что у физиков не получилось?

Здесь должен быть длинный список. Несмотря на достижения, физика в целом находится в кризисе. Именно о кризисе говорит обилие безумных теорий, которых, даже в рецензируемых журналах, печаталось предостаточно. Но мы выделим главное.

Не удалось покончить с темной материей. Эта странная субстанция, которую нельзя поймать, но она есть, обречена – как в свое время «мировой эфир». Было несколько громких статей с обещаниями вроде «темная материя – все», но из этих теорий следует такое, еще более странное, что лучше пока оставить все как есть. Возможно, именно «новая физика» окончательно закроет темную материю.

Отработал свой моральный ресурс Большой адронный коллайдер. В целом он не оправдал надежд. Он не открыл того, на что рассчитывали, и вообще его результаты скромны. Самое яркое достижение – бозон Хиггса – остается отчасти фиктивным, потому что масса бозона оказалась намного меньше, чем у «предсказанной» Хиггсом частицы. Это не оно. Если бы физики верили, что мы погружены в поле Хиггса, которое своими колебаниями порождает все сущее… Но они только делают вид, что верят.

Нет прорывов в поисках внеземной жизни. В 2024-м появилось множество указаний, что «истина где-то рядом». Зародыши жизни, как оказалось, свободно летают повсюду в космосе, у других звезд полно планет в зоне обитаемости, и даже вроде бы нашлись межзвездные конструкции, напоминающие рукотворное произведение. Но марсоходы, самый дорогостоящий элемент этого «паззла», не принесли результата. Катаются они впустую. Не получила развития и будоражащая идея о жизни на Венере. А о проблеме НЛО и вовсе умолчу: она превратилась из условно-приличной темы в какой-то цирк.

Может быть, мы, наконец, поймем, что иной разум – это не про космос; он совсем рядом. Например, в животных, интеллекту которых не уставали поражаться биологи весь минувший год. И это будет открытие посильнее марсиан.

СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ

Откуда золото на пальцах и железо в нашей крови (подробнее)

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Сутки длятся всего 16 часов? Поставлен зловещий эксперимент со временем

Обозреватель Арсюхин проверил легенду о 16 часах в сутках (подробности)