marți, 29 noiembrie 2016

Carte: Un1v3r2ul n02tru m4t3m4t1c - Max Tegmark (II)

Din prima parte am aflat despre Universul de Nivel I - o sferă cu rază de 14 miliarde de ani lumină, care reprezintă în același timp distanța parcursă de lumină de la Big Bang până acum sau maximul distanței la care putem "privi". Practic această sferă reprezintă ceea ce noi numim Universul nostru. Tot din prima parte a cărții am aflat despre Universul de Nivel II - un univers asemănător cu al nostru aflat într-o zonă în care nu vom putea ajunge niciodată (întrucât universul nostru observabil continuă să se extindă). Acest tip de univers este rezultatul faptului că inflația s-a produs în mai multe locuri în același timp și continuă să se producă. Dacă îți imaginezi un cozonac cu nucă și stafide, atunci o stafidă reprezintă universul nostru observabil (Universul de Nivel I), iar celelalte stafide sunt Universurile de Nivel II. Într-un Univers de Nivel II legile fizicii nu este musai să fie la fel cu ale noastre, întrucât diferențele de gravitație, presiune, materie, anti-materie e posibil să fi dus la formarea altor elemente chimice, supuse unor legi fizice diferite.

Galaxia Calea Lactee - intre 100 și 400 miliarde de stele. Sursa: Wiki

Partea a doua a acestei cărți este mai greu de explicat și sper să mă țină balamalele să scot măcar câteva idei pe piață. Ce avem noi astăzi? Păi avem teoria relativității restrânse (Einstein 1905), urmată de teoria relativității generalizate (Einstein 1915). (By the way: Einstein nu a primit premiul Nobel pentru fizică nici pentru teoria relativității restrânse, nici pentru teoria relativității generalizate. Teoriile acestea erau prea futuriste pentru vremurile în care au apărut și nimeni nu s-a hazardat să îi atribuie premiul Nobel pentru ceva atât de SF. A primit totuși premiul Nobel câțiva ani mai târziu (1921) pentru teoriile comportamentului cuantic ale luminii (ipoteza fotonică). Asta a fost cam ca Oscarul pentru întreaga carieră pentru un actor bun care nu a primit niciun Oscar în viață lui, deși a avut roluri memorabile).

Cele două teorii ale relativității înglobează fizica clasică și aduc răspunsuri concrete pentru macro-cosmos (stele, galaxii, constelații, roiuri, găuri negre, etc.). La nivel subatomic teoria relativității în oricare din formele ei nu este valabilă. Acest domeniu a fost preluat de către alți fizicieni care au produs teoriile mecanicii cuantice.

Poate ai auzit de "particula lui Dumnezeu". Încă din antichitate oamenii au fost preocupați să afle care este cea mai mică particulă în care poate fi divizată materia. Pentru multe sute de ani s-a crezut că atomul este cea mai mică particulă. Un atom are cam 100 pm (10 la -12 metri sau a zecea miliardime dintr-un metru) și cântărește cam 10 la -25 kg.

Progresul tehnologic a dus la construirea acceleratoarelor de particule (chestiile alea de au formă de cerc cu lungimea de câțiva kilometri și găzduiesc în fața porții mereu proteste cu semeni de-ai noștri îngrijorați că o să producă o gaură neagră care ne va înghiți planeta și Universul). Când fizicienii au reușit să ciocnească atomii au observat că aceștia se sparg în bucăți, pe care le-au numit protoni, neutroni și electroni. Asemeni unui copil care dă cu jucăria de pământ de moare bunica de ciudă că a dat pensia pe ea și copilul o strică în 20 minute și fizicienii s-au apucat să ciocnească neutronii și protonii și au rezultat alte micro-particule pe care le-au numit quarcuri (un proton are 2 quark-uri up și 1 quark down; un neutron are 2 quark-uri down și 1 quark up). Ulterior băieții în halate albe puși pe spart lucruri au tot accelerat aceste particule și le-au ciocnit unele de altele și au reușit să obțină tot felul de alte particule, pe lângă quarci: zioni, pioni, leptoni, bosoni, taoni, etc.

În momentul de față suntem puțin în urmă cu tehnologia, cel puțin până se construiește acceleratorul de particole de la Măgurele și nu știm dacă ultimele particule mai pot fi sparte în bucăți sau nu. Există fizicieni care susțin că procesul de divizare al particulelor este infinit (asemănător cu procesul de generarea al fractalilor). Dacă se dovedește a fi așa, avem pe mână una bucată problemă filozofică: cum putem avea infinit în finit? Atomul, quark-ul, pionii, leptonii au dimensiuni finite. Îi poți ține în palmă și dacă ai avea o vedere foarte bună i-ai putea măsura de la stânga la dreaptă și de sus în jos. Și atunci cum poate conține infinitul în el? Cum ar fi posibil ca un quark să poată fi divizat într-un număr infinit de particule?

Galaxia Andromeda - cea mai apropiata de Calea Lactee. Se estimeaza ca ar avea 1 trilon de stele. Sursa: NASA

Practic avem două direcții, una macroscopică - reprezentată de stele, galaxii, universuri paralele, Big Bang, etc. (Universul de Nivel I și II) și una microscopică, ținută în frâu de teoria mecanicii cuantice (Universul de Nivel III). Astăzi se caută teoria totului. Următorul Einstein va fi acel care va reuși să găsească o teorie ale cărei ecuații să ofere răspunsuri pentru tot ce am observat noi până acum. Și cum spune Max Tegmark, să fie un set de ecuații care să poată fi scrise pe un tricou.

Acum e logic să ne întrebăm care e faza cu universul nostru matematic, acesta fiind și Universul de Nivel IV? De ce e o șmecherie dacă universul nostru este matematic sau nu? Cum ar spune băieții mei de la bloc din Piatra-Neamț: "Să moară Bibi, dacă nu e important!". Dacă universul nostru este matematic, rezultă că există cel puțin o structură matematică care să îl descrie perfect, fără a fi nevoie de limbajul uman, limbaj considerat deficient în materie de comunicare științifică. Spre exemplu, cubul este o structură matematică și toate civilizațiile potențial conștiente de sine, omenirea inclusă, odată ajunse la un anumit grad de inteligență, vor reuși să definească matematic cubul. Noi am reușit și probabil au reușit și alții, dacă nu în Universul de Nivel I, măcar într-unul din Universurile de Nivel II.

Și care e șmenul dacă universul poate fi descris de o structură matematică? Pentru exemplificare am să aleg prognoza meteo. Cu toții verificăm prognoza meteo când plecăm într-o călătorie, dacă nu chiar zi de zi și constatăm că în ultimii ani meteorologii au făcut progrese simțitoare. Personal am observat că atunci când e cod roșu, e groasă treaba și mai bine stau acasă! Cum este realizată această prognoză meteo? Păi cineva a reușit să definească elementele meteorologice (norii, vântul, fronturile atmosferice, presiunea, curenții oceanici, etc.) în structuri matematice. Cum poate arată o astfel de structură? Cu puținele mele cunoștințe matematice, îmi închipui o structură matematică sub forma unei matrici al cărei fiecare element este un șir de parametri precum: temperatura, presiunea, umiditatea, gravitația, etc. în punctul respectiv, punct care de fapt reprezintă o arie geografică. Pasul următor a fost să se dezvolte programe de calculator care să manevreze aceste structuri matematice. Când acest lucru a fost realizat (acum vreo 20 ani cred, pe vremea lui Windows 3.1), pasul următor a fost să se găsească funcțiile de calcul ale acestui "univers meteorologic" și să se aplice asupra structurii matematice stabilite, pentru a afla starea sa la un moment viitor în timp. Da! Prognoza meteo de zi cu zi este rezultatul unor funcții aplicate asupra unor structuri matematice.

Începe să se nasolească situația? Dacă nu te-ai prins, îți explic eu! Dacă reușești să modelezi ÎNTREG universul într-o structură matematică și viitorul Einstein găsește ecuațiile teoriei totului (ToE - The Theory of Everything), atunci nu ne mai trebuie decât un calculator foarte puternic pentru a descrie starea universului la un moment ulterior. Sună înspăimântător, nu? Noțiuni ca Dumnezeu, destin, vrăjitoare, presimțire, moarte, suflet vor fi repuse toate în discuție și vor căpăta noi definiții. Asta e o zi pe care mi-ar plăcea să o trăiesc!

Mor iubirile. Ne mor părinții și frații. Moare și Universul, în oricare din cele patru forme ale acestuia. Există teorii avansate despre moartea universului și sunt convins că știi măcar una dintre ele (National Geografic style): peste un miliard de ani (asta nu știai) moare Soarele, lucru care va duce la moartea sistemului nostru solar (pe asta sigur o știai). Ce am aflat din această carte, și mi s-a părut bizar, este că oameni au un plan pentru a muta planeta Pământ pe orbita Soarelui astfel încât atunci când acesta să moară, noi să continuăm să existăm. Apocalipsa Universului are 5 suspecți de serviciu: Big Chill (Marele Îngheț - expansiunea eternă: Universul se extinde până când ajunge atât de diluat că nu mai poate exista nimic), Big Crunch (Marele Colaps - recolapsare: Universul se re-contractă până ajunge tot cât un atom.  Gen, Big Bang, dar în sens invers), Big Rip (Marea Ruptură - un grad al expansiunii infinite în care totul este sfâșiat: galaxii, atomi, etc.), Big Snap (Marea Plesnitură - o diluare care ajunge să plesnească, datorită întinderii exagerate) și Death Bubbles (Bulele morții - niște baloane cu un univers mort care se extind cu viteza luminii).

Chestiile astea au un orizont de timp de câteva miliarde de ani așa că ar trebui să ne doară la bască. Corect? Există totuși două scenarii apocaliptice pe care eu la treizeci și ceva de ani am șanse la se prind: război nuclear accidental și AI (Artificial Intelligence; pe românește Inteligența Artificială). Despre războiul nuclear pot spune că se pare că rușii au fost la 5 minute de a lansa o rachetă nucleară către SUA, în timpul războiului rece și asta din cauza unei rachete de cercetare norvegiene care naviga pe la Polul Nord. În contra-partidă, americanii au atacat un submarin fantomă (bine că nu l-au nimerit), despre care aveau să afle ulterior că era un submarin nuclear rusesc.

Să presupunem că oamenii se potolesc. Amenințarea cea mai periculoasă vine din partea Inteligenței Artificiale. În momentul în care apare primul software care se auto-rescrie și se auto-recompilează, omenirea are zilele numărate. Imaginează-ți de câte ori se poate rescrie un program și să poate îmbunătăți într-un interval de 1 oră. Noi (o echipă) muncim la Ra Workshop software de 13 ani și mai avem de muncă încă 20-30 de ani de aici înainte. Eu fac o înmulțire în 10 secunde și am șanse de 40% să greșesc. Cel mai rapid calculator existent în 2012 făcea 20.000.000 de miliarde de operații pe secundă. (Dacă nu s-a înțeles reiau în scris: face 20 de milioane de miliarde de operații pe secundă). Cât poate realiza un astfel de calculator care se auto-rescrie într-o zi? Cât timp crezi că îi trebuie ca să înțeleagă că oamenii sunt consumatori de resurse care: a) periclitează planeta pe care el există și b) consumă resurse de care el are nevoie. Cât timp de auto-rescriere i-ar fi necesar unui robot dotat cu acest tip de software ca să capete noțiunea de conștiință? Cât timp crezi că va dura până când omenirea va dispărea ca rasă și va continua să existe doar ca o inteligență într-o mașină hardware? În caz că ar mai fi nevoie de argumente uite aici: Stephen Hawking: Humans only have about 1,000 years left (traducere: Umanitatea mai are circa 1.000 de ani de trăit).

Dacă te-ai înflăcărat și îți spui: "Mamă, ce tip deștept e Mihalca ăsta!" (ceea ce de altfel este foarte adevarat), află că acest articol nu este despre mine, ci despre cartea Universul nostru matematic, de Max Tegmark. O carte fascinantă, un pic complicată, în sensul că pe parcursul lecturii ți-ar fi utile câteva minime noțiuni de matematică și/sau fizică, dar care conține în același timp informație științifică și provocare filozofică. Iar mie îmi plac provocările filozofice...

Dacă ceea ce am scris a părut interesant, atunci e bine să știi că această carte poate fi cumpărată de aici

Niciun comentariu:

Trimiteți un comentariu

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...

Share This