Вісімнадцять головних питань життя, Всесвіту і всього такого
Є багато такого, про що людина дізналась за останні тисячоліття. Але дещо нам все ж невідомо, і цього «дечого» підозріло багато. Давайте окинемо швидким поглядом найгостріші кути нашого незнання. Почнемо, як водиться (див. рубрикатор «Компьюлента»), з головного — зі Всесвіту (сюди ж, в цю кореневу рубрику, волюнтаристськи помістимо і весь темний матеріал).
1. З чого зроблена Всесвіт?
Жалюгідні дев'яносто років тому проблеми з цим не було: вона складається з атомів, що складаються з (далі просто підставте ваше улюблене слово). Але багато знання — багато печалі, тому, за сучасними поглядами, Всесвіт на 96% складається з бог знає чого: нікому невідомої темної матерії (словосполучення вперше вжито в 1933 році), що відповідає за 22% маси Всесвіту, і ще менш зрозумілою темної енергії (~ 1998 рік), на яку припадає 74%. І якщо решта 4% можна помацати, то 96% — хоча ми і не знаємо, що це таке, — помацати не вдасться ніколи, бо «темні частинки», якими б вони не були, повинні дуже слабо взаємодіяти зі звичайною матерією. Поки достовірно виявити частинки хоча б темної матерії (з енергією буде ще складніше!) Не вдалося, але кандидатів виявилося надто багато: і легені, і особливо важкі, і навіть якісь ультраважкі. До ясності, що стосується властивостей темної матерії, тим не менш, ще дуже, дуже, дуже далеко.
Півстоліття спроб уявити собі нутрощі чорних дір і того , чи є між ними тунелі , так і не привели до рішучих результатами. (Ілюстрація R.Foster.)
2 . Навіщо ж потрібні ці жалюгідні чотири відсотки звичайної матерії , всі ці атоми , з яких складаються зірки , усілякий пісок та інші люди ?
І правда : їх не повинно бути. Стандартна модель не дозволяє припустити , що речовини і антиречовини в момент народження Всесвіту було різна кількість. Але тоді після їх виникнення антіводород повинен був аннигилировать , зіткнувшись з воднем , і так далі. Фінальна картина повинна бути трагічною: всі атоми анігілював , а по Всесвіту взад- вперед носяться фотони різних енергій — світло, і нічого , крім світла. У такому сценарії навіть цей світ побачити було б нікому .
І тим не менше ми все ще тут. Значить , є щось , що ми втрачаємо в цій картині : в наявності загадка асиметрії речовини і антиречовини. Робилося безліч спроб пояснити її так: мовляв , з якихось причин антиречовину розпадалося швидше речовини , і так далі. Але поки навіть перспективні механізми начебто перетворення одних нейтрино в інші не можуть дати коректного загальноприйнятої відповіді на це питання …
3 . І ще трохи про універсум. Чи є інші Всесвіти , крім нашої ?
Дуже незручне питання , бо від відповіді на нього залежить вся наша картина світу. Якщо Всесвітів більше однієї, то їх з величезною часткою ймовірності багато — причому необмежено. Інші фізики люблять посилатися на їх чисельну нескінченність : мовляв , нерозумно питати, чому спостережувані фізичні закони і значення фундаментальних фізичних постійних саме такі. Яка , кажуть вони , тонка настройка Всесвіту ? Ніякої налаштування не було , і всі ми — продукт вирішення найскладніших завдань методом брутфорса титанічних масштабів , перебору абсолютно нескінченної кількості варіантів всіх мислимих фізичних законів.
В одному з розкладів (світів) природі пощастило , і в результаті виникло життя , і вона відростила собі очі. І навіть мізки , від чого тепер задає всякі непристойні питання. А ніякої тонкої настройки (точно вам говоримо !) Немає, є лише сліпа , але закономірна удача. Візьміть число букв, з яких складається «Гамлет» , — і при нескінченній кількості перетасовок ви неодмінно отримаєте «Гамлета » шекспірівського рівня , а може, й краще.
Словом , в абсолютній більшості паралельних всесвітів життю немає. Та й взагалі все дуже погано.
Але є й інші думки. Окремі фізики стверджують , що всі так звані випадкові процеси на ділі є абсолютно квантовими за своєю природою , а тому не реалізуються аж до моменту , коли на них погляне спостерігач. Та й після цього існувати буде тільки один варіант — в якому спостерігач таки є, а » кіт» або мертвий , або живий , тобто реально існує тільки один — наш світ .
От тільки як точно дізнатися , який із двох підходів вірний? …
4 . Ой. Все-таки доведеться ще раз виголосити слово » Всесвіт». Чи самотні ми у ній ?
Мільйон варіантів цієї проблеми давно займають допитливі розуми. Не будемо перераховувати всі , але відсутність інопланетян на вулицях означає , що ми або загинемо до того, як зможемо полетіти до інших зірок (інакше чому ще не прилетіли до нас?), Або щось ще.
Цьому є пара оригінальних пояснень. Перше, авторства Станіслава Лема , зауважує , що наші уявлення про діяльність високорозвинених інопланетян кульгають. Ми спочатку розділили всі речі в космосі на природні та штучні , в той час як багато природні об'єкти і явища можуть бути побічним продуктом або кінцевою метою технологічної діяльності сверхцивилизаций .
З цієї концепції , які-небудь чорні діри можуть бути генераторами енергії та одночасно засобами утилізації космічного сміття , зірки — методом розсіювання хмар газу , чомусь заважають сверхцивилизации , і так далі. У такому випадку наші спроби вгледіти інопланетян приречені.» Здатність відрізнити штучне явище від природного є функція знань того , хто встановлює це розходження … Про те, як виглядає енергетика » зоряної » концентрації потужності , на якій відстані її можна виявити , які її різновиди , — про це ми дізнаємося , коли будемо мати подібної енергетикою …»
Другий варіант , не дуже-то серйозно розглядався в НФ ще 60 років тому , ще дивніше. Подорожей інопланетян немає , тому що на певному етапі вони або навчаються локально змінювати фізичні закони швидко і просто , що дозволяє нескінченно розширювати життєвий простір без потреби в далеких подорожах , або ж знаходять лазівки в інші світи , що дозволяють вести » колонізацію » без подорожей за допомогою польотів на космічних кораблях.
5 . Що знаходиться всередині чорної діри ?
Біда не в тому , що ми цього не знаємо , а в тому , що у нас немає навіть уявлень про теорії або експерименті , які дозволили б це дізнатися. Загальна теорія відносності відмовляється працювати в умовах сингулярності , гіпотетично наявної в ЧД. Може бути , тут -то квантова фізика і повинна сказати своє вагоме слово , але десятиліття спроб використовувати для цього як її саму , так і в зв'язці з теорією відносності поки не привели до успіху. Потрібна теорія квантової гравітації — але її, на жаль , поки не вдається побудувати. Ну, а теорія струн і петлевая квантова гравітація , які люто лають один одного , однозначних рішень не принесли.
А тепер дозвольте (згідно , бачте, заголовку) поставити кілька запитань » про життя ». І правда , вистачить міркувати про те, чого ми не можемо помацати , звернемося до практики.
6 . Куди дівати вуглекислий газ?
Ми виробляємо двадцять трильйонів кіловат- годин на рік, в основному спалюючи різні сполуки вуглецю або навіть чистий вуглець. У підсумку Земля , схоже, стає все більш спекотним місцем. Не в перший раз , звичайно. Але треба розуміти , що усталені екосистеми в результаті потепління порушаться повсюдно , і недавнє проникнення кабанів на Кольський півострів (укупі з іншими міграціями паразитів і шкідників з півдня на північ) доводить це цілком переконливо .
Хтось пропонує закачувати вуглекислий газ, що утворюється при горінні палива , під землю , хтось вважає , що його краще пов'язувати хімічно , але всі ці рішення роблять теплову енергетику такий дорогий , що її електрика стане просто нікому не потрібне.
На жаль , перспектив на цьому напрямі поки не проглядається в принципі.
7 . І звідси інше питання : чи можемо ми отримувати потрібну нам енергію в основному від Сонця ?
Строго кажучи , питання покриває не тільки геліоенергтіку , а й вітряки , вітер для яких теж у кінцевому рахунку виникає завдяки сонячному світлу. На жаль , навіть якщо ми покриємо невелику частину пустель сонячними батареями (, а поки політична зрілість африканських режимів така, що в здоровому розумі на великі інвестпроекти там ніхто не піде) , то палива для транспорту ми так і не отримаємо.
Звичайно , в останні роки з'явилися прийнятні за параметрами електромобілі … Але лише від $ 63 тис. Електромобілізація , як ви розумієте, в таких умовах усім здається хорошим кроком , от тільки нехай спочатку » електромобілізуются » Петрови , Джексони та інші сусіди , а у нас зайвих грошей немає.
Є перспективи і в цьому випадку : кілька нових досліджень запевняють нас , що сонячне світло здатний недорого безпосередньо розбивати молекулу води на водень і кисень , відправляючи перший на потреби транспорту та зберігання енергії. Використовуючи його в паливних у твердооксидних елементах , можна буде генерувати електрику без генерації вуглекислого газу , ось тільки поки на доведення таких технологій потрібно час, якого у клімату Землі , напевно , майже не залишилося …
8 . Як нам далі боротися з бактеріями ?
Тільки в Європі від стійких до антибіотиків бактерій гине 25 тис. осіб на рік. Дорвавшись до антибіотиків , їх стали вживати проти всього , включаючи профілактику (!) Хвороб худоби , на що в Штатах йде 80% усіх випущених антибіотиків. Дарвін нещадний : будь-який чинник відбору породжує тих , хто вміє його долати. Нові антибіотики , які засновані на глибокому аналізі генів супербактерій , стійких до звичайних ліків , дають результати. Але їх розробка варто все більше, а займаються нею все менше. Чи довго ми зможемо підтримувати паритет у цій гонці ? І чи не закінчиться справа появою таких бактерій , проти яких антбіотікі будуть неспроможні принципово ?
9 . Чи можемо ми перемогти рак?
Ні. Втім , стислість цієї відповіді оманлива. Так, в останні роки з'явилося стійка думка , що рак був ще у динозаврів і неандертальців (як мінімум) , що він в принципі невіддільний від життя багатоклітинного організму — як і смерть. Більше того , чим краще медицина , тим серйозніше буде загрожувати рак: у довгоживучі організми » зашита » ймовірність виникнення такої помилки генів , яка веде до утворення злоякісних пухлин , і чим більше часу організму дадуть на такі помилки , тим більше він їх зробить. Тобто навіть у суспільстві ідеальної медицини рак не тільки не ослабне, але, навпаки , може стати чи не наймасовішою причиною смерті.
І все ж це «ні» вводить в оману. Голі землекопи повністю вільні від раку завдяки досконалим генетичним механізмам , які не дозволяють їх клітинами ділитися навіть поза тіла , як тільки вони увійшли в зіткнення з іншими клітинами землекопа. А ще є слепиши , що не хворіють на рак, причому , схоже, у світі тварин багато таких механізмів , які еволюціонували незалежно один від одного.
В принципі , вивчення їх генів може виявити потрібні нам механізми , і теоретично немає нічого неможливого в їх використанні для попередження раку у людей. Ось тільки до цього в кращому випадку довгі роки інтенсивної роботи .
10 . А чи можемо ми перемогти смерть?
Тобто чи здатні ми жити необмежено довго , вірно? Ситуація схожа з раковим питанням. Коротка відповідь: ні , якщо ви многоклеточное. Але відповідь цей дуже короткий …
Справа в тому , що деякі багатоклітинні організми в принципі безсмертні — якщо, звичайно , не бити їх по голові сокирою. Бути може, їх старіння просто настільки повільно , що вчені не можуть дочекатися їх смерті від природних причин (» Пренебрежимо старіння »). Медуза Turrilopsis nutricula, актинії і гідри абсолютно точно не вмирають з віком — для цього їм потрібні зовнішні чинники.
Сосна остиста міжгірська , по всій видимості , досить схожа на ці організми — найстаршому відомому примірнику 5 тис. років ; враховуючи , що дерево беззахисне перед сокирою , пожежею і блискавкою , можна припустити , що цей вид тільки від них і гине. Кілька років тому з'ясувалося , що молюск Arctica islandica запросто живе більше 500 років без видимих вікових змін ; подібні риси показують черепаха Terrapene carolina, морський їжак Strongylocentrotus franciscanus, морський окунь Sebastes aleutianus та ін Всі найстаріші виловлені особини не демонструють ознак цього самого старіння , зниження плодючості пр. — нічого , що відрізняло б їх від особин на сотню років молодше. Нарешті , губка Scolymastra joubini заявляється як живе до 23 тис. років (оцінка) !
Можливо , видів з невловимим старінням набагато більше, ніж відомо біологам. Зокрема , максимальний вік тих же лангустів встановити взагалі не вдається , однак вікових змін у них після дорослішання немає. Очевидно , вивчення механізмів такого довголіття могло б просунути людську боротьбу зі старінням , хоча поки і не ясно — наскільки саме .
11 . Куди ж тоді подіти мільярди все нових людей?
Ну добре, ось ми домоглися довгого життя без раку та бактерій , стійких до ліків , -, а далі що ? Нас сім мільярдів , до 2050 року буде більше дев'яти , а до 2100 — му … Чим годувати цю прірву за умови обмеженої площі ? Навіть якщо близько 20 млрд населення стабілізується , звідки брати їжу? У разі ж гіпотетичного подовження людського життя приріст взагалі важко зупинити : навряд чи ми уявимо собі суспільство , де люди добровільно і повністю відмовляться від дітей. Тоді нам і біфштекси з пробірки не допоможуть.
Вислати би всіх на Марс , але для цього потрібні технології , а як їх відпрацювати , коли населення самих бистроразмножающіхся країн зайнято то обробкою родичів зарином , то миротворчими бомбардуваннями , а на космос грошей не залишається ? …
А тепер давайте обговоримо » все таке », якщо вже всі інші питання отримали вичерпну відповідь.
12 . Куди нас заведе закон Мура ?
Інакше кажучи : комп'ютери продовжать удосконалюватися або спостережуване в останнє десятиліття уповільнення їх розвитку закінчиться повною стагнацією ? Як перейти на наноуровень елементної бази , коли навіть графен не має забороненої зони , а спроби його допирования провалюються ? Дуже коротко : одним з відповідей на це питання , можливо , є транзистори на графені , що працюють без використання забороненої зони.
Але ж вам цього мало? Вам точно треба знати , чи будуть у нас пристойні квантові комп'ютери , без яких багато кроки в тій же генетиці можуть виявитися нездійсненними ? …
13. Коли у мене буде робот- дворецький ?
Нам з 1950 — х всі вуха прожужжали роботами- помічниками , але про універсальні механічних гуманоїдів до цих пір можна тільки мріяти. Хоча японці мають намір до 2025 року дістатися до робосіделкі людиноподібного вигляду , нинішні роботи або вузькоспеціалізовані, або недостатньо функціональні : не вистачає універсальності маніпуляторам , а головне — немає штучного інтелекту , без якого ніякої » дворецький » неможливий .
На жаль , поки реально тільки це: пристрої типу самозбіглих порохотягів (iRobot) , які чистять підлогу , але якщо ви після цього не будете чистити їх самих , то … Щоб піти далі , потрібен гідний штучний інтелект , а окремі товариші заявляють , що без квантових комп'ютерів його не буде ніколи , тому що неквантовой інтелекту , ймовірно , просто не буває , і навіть наш мозок — різновид квантового комп'ютера …
14. А що щодо машини часу ?
В принципі , мандрівники в часі серед нас є , і мова навіть не про ріпах ван Андропова , успішно захопили Кремль , пошту і телеграф , а про простих космонавтах .
Завдяки дії спеціальної теорії відносності час для людей на борту МКС тече повільніше, ніж для землян , хоча донині ефект дуже скромний. В принципі , на базі того ж лазерного вітрила можна добитися і куди більш рішучих подорожей у майбутнє , а от минуле багато хто, особливо фізики і філософи , хотіли б залишити під замком — щоб уникнути згубних парадоксів. І все ж за наявності екзотичної матерії таку подорож можливо — скажімо , за допомогою кротячих нір між чорними дірами. Правда , якщо це так, то життя , безперечно , втратить свій затишок: можливість змінювати минуле здатна привести до жахливих збоїв в історичному процесі , і , чесно кажучи , навіть масштаб таких катаклізмів зараз не можна оцінити .
15 . Як виникло життя ?
Вже 80 років (спасибі тов. Опаріну) нам говорять , що перші самовідтворюються молекули виникли в первинному супі , в дрібних водоймах Землі , і сталося це 4 млрд років тому.» Суп » складався з амінокислот , поліпептидів , азотистих основ і нуклеотидів , що утворилися під дією електричних розрядів , високої температури і космічного випромінювання.
Однак експерименти з повторення подібних процесів дали змішаний результат: з базисних мономерів стали утворюватися речовини , що перешкоджають росту складності одержуваних в такому » супі » полімерів.
Потім завдання начебто спростили гіпотезою » світу РНК » , але й імовірність спонтанного виникнення РНК , що володіє каталітичними властивостями , дуже низька: за розрахунками , і чотирьох мільярдів років могло не вистачити. Важко припустити , що ми неправильно собі уявляємо умови на Землі тієї пори (спасибі тов. Геологам) . Загалом, як саме виникла РНК і все, що від неї сталося , поки загадка. Справа доходить до того , що окремі автори переміщають нашу прабатьківщину на Марс , де умови для формування РНК були краще!
16 . Що робить нас людьми ?
У деяких з нас є великий мозок, але у слона і кита він ще більше. Дехто з нас вміє робити знаряддя , але, як виявилося , на це здатні також папуги , тюлені і пр. гідні тварини. Зрозуміло , це систематично роблять , наприклад , мавпи , але при цьому вони чомусь не стають розумними. Бути може, вогонь ? Шимпанзе, однак, цілком швидко вчаться розводити вогонь хоч запальничкою , хоч сірником , проте поки не подали заявку на вступ до ООН. Мова ? Як ми вже писали , якщо не мова , то піктограми виявилися цілком доступні мавпам різних видів , причому вони навіть здатні взаємодіяти по локальній мережі з невидимим » співрозмовником » , включаючи як людей , так і своїх родичів. Культура груп ? Нє-а. Орангутанги при міграції начебто запозичують у інших груп і прийоми полювання , і харчові пристрасті , і інші елементи поведінки , включаючи регіональні варіації звукових сигналів …
Так у чому ж справа , що відділяє нас від них? !
17. Що таке свідомість ?
Може бути , свідомість ? Але відповідь нічого не додасть: ми все одно не знаємо , що це. Імовірно , воно утворюється фізіологічно чинності взаємодії (можливо , мережевого) різних зон мозку. Заковика в тому , що у нас немає монополії на мозок, і незрозуміло, чому рефлексії та самосвідомість повинні бути обмежені нами …
Turrilopsis nutricula в кінці кожного життєвого циклу повертається в стадію поліпа , після чого все повторюється. На відміну від нас , ця нестаріюча (!) Медуза ризикує лише смертю в пащі хижака. Чим саме ми гірші медузи ? (Ілюстрація Wikimedia Commons.)
18 . Навіщо ми спимо ?
І якщо спимо , то мозок все одно весь час працює , так? Що це за відпочинок такий , при якому начебто і відпочинку немає ? І чому частина хребетних спить » однією півкулею » ? Навіщо витрачати третину життя на процес , зміст якого неясний ? …
Є, звичайно , теорія , що сон допомагає навчанню , в той же час » перезавантажуючи мозок » , дозволяючи синапсам «скинути » спогади в довгострокову пам'ять , інакше з часом кількість накопичених спогадів стало б надто великим і нові просто не змогли б утворюватися , що завдало б істотної шкоди нашій свідомості. Але, чесно кажучи , поки це все ж гіпотеза , хоча і набирає силу .
Звичайно , цим списком найцікавіші проблеми науки не вичерпуються : питань , якщо чесно , мало бути 42, а то й більше. Що ж, постараємося і надалі тримати вас в курсі.
Підготовлено Александр Березин (Компьюлента) за матеріалами The Guardian.
Зображення на заставці належить Shutterstock.
© Ноосфера
