Caleb Scharf asztrofizikus mélyen belemerül a „nagyítható univerzumba”

Protonok és neuronok

Az atom közepén lévő protonok és neutronok elég kicsi látómezőben bomlanának össze alkotó kvarkjaikra-itt egy mag látható 10^-15 méteren. (Kép jóváírása: Farrar, Straus és Giroux jóvoltából)



Caleb Scharf asztrofizikus új könyve, a „The Zoomable Universe” (Scientific American/Farrar, Straus és Giroux, 2017) teljesen elvezeti az olvasókat. a megfigyelhető univerzum - amennyire a fény 13,8 milliárd év alatt eljuthat - a legrövidebb elméleti mérhető hosszúságig, a Planck hossza . Útközben Scharf feltárja a világegyetem kialakulását, a galaxisunkat és a Földünket, az élet és a kvantumfizika felépítését, valamint azt a bonyolultságot, amely akkor alakul ki, ha a felszínen bármilyen skálán túl néz.



Sharp könyve nagyságrendek alapján működik: 10^27 méter, vagy 10, önmagával 27-szer megszorozva, magába foglalja az általunk ismert univerzumot, míg 10^-35 méter, vagy 1 osztva (10 × 10… 35-ször), a a téridő legfinomabb struktúrái, amelyeket jelenleg el tudunk képzelni.

A demokratija.eu beszélt Scharffal arról, hogy lépten-nyomon végigjárjuk az univerzumot, a legnagyobb változásokat, amelyek várhatnak megértésünkre és az idegen élet lehetséges furcsaságait. [ Az univerzum története és szerkezete (infografika) ]



Szálak hálózata köti össze a galaxis gócpontjait az univerzumban, 10^26 méteres skálán tekintve.

Szálak hálózata köti össze a galaxis gócpontjait az univerzumban, 10^26 méteres skálán tekintve.(Kép jóváírása: Farrar, Straus és Giroux jóvoltából)

demokratija.eu: Miért döntött úgy, hogy megírja ezt a könyvet?



Caleb Sharp:Azt hiszem, két dolog motiválta a könyvet. Ezek egyike az eredeti „Powers of 10” iránti rajongás volt ... Volt egy film, [' 10 -es hatalom 'Charles és Ray Eames, 1977 -ben], aztán volt egy későbbi könyv Philip Morrison fizikussal. Nekem, a kiadónak és végül a művésznek, Ron Millernek nagyon tetszett ez. Az ötlet egy része a „Hé, frissítsük”. Sok minden történt az elmúlt 20, 30 évben, hatalmas változásokkal a tudományban, megértésünkben mind a kozmikus, mind a kis léptékben. Ez része volt a motivációnak - megpróbálhattuk ezt frissíteni, új életet lehelni belé, mindketten tisztelegnek az eredeti előtt, de valami mást is csinálunk, egy kicsit jobban beleviszünk a modern korba, van néhány infografikánk, nagyobb technikai hangsúly.

És akkor a másik része, tényleg - akartam írni valamit, ami a valóság természetéről szólt, ami elég arrogánsan és ambiciózusan hangzik, de megint ez az ötlet [hogy] annyit tanultunk mind a kozmikus skáláról, mind a a valóság, a mi léptékünk, a Föld léptéke, a mikroszkopikus és a szubatomi lépték, nagyszerű lenne mindezt összehozni, hogy egy nagy képet hozzunk. De hogyan teheti ezt? Ismét a skála tűnt ennek a módjának.

Ez olyan ügyes módja annak, hogy elmondja a történetet a valóságról. Biztos vagyok benne, hogy ezt különböző módon is megteheti, de van valami a skálával kapcsolatban, amely segít létrehozni a kívánt elbeszélést; megadja a pályát, megadja a követendő utat. Tehát minden összejött, ez a két ötlet, az a két vágy; Az egyik az volt, hogy reprodukáljuk ezt a varázslatos dolgot, amely a „10 erő” volt, de aztán [találjunk] módot arra is, hogy a legújabb természetű kutatások felhasználásával beszéljünk a valóság természetéről, és kössük össze. És csak úgy történik, hogy a mérleg ezt teszi helyetted. Ez olyan, mint ez az összekapcsolt szövet.



Naprendszer születik.

Naprendszer születik.(Kép jóváírása: az 5W Infographics/Farrar, Straus és Giroux jóvoltából)

demokratija.eu: Mi változtatta meg leginkább a világegyetemről alkotott elképzelésünket az eredeti „10 -es erők” óta?

Fűszeres:Azt hiszem, talán az egyik legnagyobb elmozdulás az én szemszögemből a bonyolultság növekedése volt, nem csak úgy, mint amit figyelmen kívül kell hagyni, vagy félre kell tolni ott, ahol túl nehéz - adjunk csak egy közelítést. A komplexitás és a komplex rendszerek tudománya jelenleg a modern tudomány abszolút élvonalában van, és ez minden területen, a kozmológiától a részecskefizikáig terjed. A komplexitás és a káosz uralkodik. Szeretném azt gondolni, hogy az egyik dolog, amit ezzel a könyvvel csináltunk, az, hogy integráljuk megértésünk általános kiterjesztésébe különböző skálákon… hogy jobban érzékeljük mindazt, ami a nagyobb skálán történik, és a kisebb skálák összekapcsolódnak, és ez a bonyolultság mindenütt elterjedt a kozmoszban. A szövegben erre is igyekszem valamennyire utalni; még a végén is arról a gondolatról beszélek, hogy a könyvben megtett út csak egy lehetséges út a sok milliárdnyi ismeretlen út közül, és ezt a történetet ezermilliárd más módon is elmondhatná, amelyek mindegyike érvényes , és mindegyik a kozmosz más aspektusát érinti.

Akkor, amikor elkészült az eredeti „Powers of 10”, bármennyire is gyönyörű volt, még mindig kissé mechanikus volt. Ez olyan, mintha mindezt lefektetnénk, ezt tudjuk, ezt tudjuk… Úgy érzi, hamarosan felírhat egy egyenletet, és ez mindent megmagyaráz, és azt hiszem, most már megértjük, hogy az univerzum trükkösebb mint azt. Előkerülnek dolgok. Kijöttünk a kozmoszból, ami meglehetősen rendkívüli, és folyamatosan más bonyolult dolgok is felbukkannak. [ 7 Elmélet az élet eredetéről ]

Az elefántok 100 méteres skálán szembesülnek a dzsipekkel.

Az elefántok 100 méteres skálán szembesülnek a dzsipekkel.(Kép jóváírása: Farrar, Straus és Giroux jóvoltából)

demokratija.eu: És hol számítana arra, hogy ez a könyv a legkirívóbb módon elavul?

Fűszeres:Ah, ez szörnyű dolog. Ez egy jó kérdés ... Kicsit nehéz megmondani. A könyv, bár igyekszik ésszerűen kiegyensúlyozottnak lenni például a kozmológiáról, de beszél a sötét anyagról, beszél egy kicsit a sötét energiáról, olyan dolgokról beszél, mint a multiverzum; lehet, hogy vannak olyan dolgok, amiket tényleg tévedtünk. Azt hiszem, a sötét anyag, nyilvánvalóan van valami, amit nem egészen értünk el. [A közelmúltban] a sötét laboratóriumi részecskék kimutatására irányuló nagy laboratóriumi kísérletek közül kettő ismét üresen állt, és van egy általános - legalábbis érzek egy olyan érzést a területen, amely bár a legtöbben azt mondanák, hogy sok lenne a felboruláshoz a sötét anyag alapgondolata, olyan rendszerbe lépünk, ahol kezd egy kicsit aggasztó lenni. Ez pedig azt sugallja számomra, hogy lehetnek nagy meglepetések, amelyek valamilyen szinten átírnák a könyv első és második fejezetét.

Egy madár látja az elefántot

Egy madár kerül az elefánt hátára, 10 méteres skálán.(Kép jóváírása: Farrar, Straus és Giroux jóvoltából)

A szubatomi végén ugyanez mondható el: Most, és megpróbáltam egy kicsit fedezni a fogadásaimat, és beszélni a kvantummechanikáról, érdekes, hogy még mindig nincs teljes fogalmi képünk arról, hogy mi a kvantummechanika. tényleg elmondja nekünk. Az elképzelés például a kvantummechanika különböző értelmezéseiről ... meglehetősen figyelemre méltó, hogy ezek közül még egyiket sem erősítettük meg teljesen az igazságnak. Hajlamosak vagyunk a koppenhágai értelmezéssel dolgozni, mert csak ezt tettük; Úgy látom, az ezzel foglalkozó kutatási területen van vita erről. Vannak olyan dolgok a kvantumvilágban, amelyek kissé idegesítenek, és amelyekről nem kaptunk jobb felfogást. Tehát elképzelhető, hogy valami történhet ott.

A madár, közelebb, 1 méteres skálán.

A madár, közelebb, 1 méteres skálán.(Kép jóváírása: Farrar, Straus és Giroux jóvoltából)

Egyébként azt gondolom, hogy a másik terület, amely gyökeresen megváltozhat - és ez pozitív változás - az lenne, [ha] valahol máshol fedeznénk fel az életet. Ez pedig a könyv egész közepének megváltoztatását jelentené. Nos, egy kicsit túlzok. De azt hiszem, van benne olyan felfedezési potenciál, amely mélyen megváltoztatja perspektívánkat a földi élet különlegességeiről, a földi élet természetéről ... Ha találunk valamit valahol máshol, akár a Marson, akár egy exobolygó mutatóit, akkor az sokat ér. Ez mindenképpen egy átdolgozott kiadás lenne. [ 10 exobolygó, amelyek idegen életet fogadhatnak ]

A madár

A madár zsákmánya 1/10 méteres, vagy 10 cm -es skálán.(Kép jóváírása: Farrar, Straus és Giroux jóvoltából)

demokratija.eu: Máshol az élet szükségszerűen nagyjából azonos nagyságrendű lenne, mint mi?

Fűszeres:Ez egy trükkös. Érdekelne, de nagyon megdöbbentene, ha az élet nagyon más léptékben történne, akár egy sokkal nagyobb léptékben, akár furcsa, integrált organizmusa lenne 20, 30, 40 km -es skálán, és én is csinos lennék megdöbbent és megdöbbent, ha valahogy kisebb, mint egy közepesen bonyolult molekula. A mikroszkópikus skála tekintetében nehéz elképzelni, hogy miként rendelkezhet olyan struktúrákkal, amelyek kellő összetettséggel rendelkeznek ahhoz, hogy élő rendszereket hozzanak létre. Ebben az értelemben a molekulák már a minimális dolgok, tehát a molekuláris biológia egyetemes dolog lehet. Valószínűleg nincs szubatomi biológiája, és csak az engedélyezett komplexitás miatt. És akkor nagy léptékben, igen. Végeztek munkát ezen a téren, például a méretarányos energiahatékonyság és a hatékonyság kapcsán, és úgy tűnik - hacsak nem nagyon -nagyon másképp építették fel, minél nagyobb leszel, annál problematikusabb lesz energetikai szempontból, de akkor is kommunikációs szempontból.

Ha felfújt az emberi agy 100 km-re, ez valójában, ha belegondolsz az összes apró elektrokémiai jelzésbe, ha nem újítod fel a jelek terjedésének sebességét, akkor nagyon nagy, nagyon lassú agyad lesz ... Talán ez az én emberközpontú elfogultságom , de úgy tűnik, hogy egy szervezetnek nehéz lenne így fejlődnie, és mégis képes lenne úgy reagálni a környezetére, hogy megakadályozza a kihalását. Történik valami, valami felborul, valami üldöz - ezek feltehetően elég gyors időkeretben fognak megtörténni. Minél nagyobb vagy, annál nehezebb ezzel foglalkozni, eltekintve az összes energiahatékonysági ötlettől. De ez mind azt feltételezi, hogy az élő rendszereket valóban ki kell építeni szénkémia , és azt mondanám, hogy bár ez tűnik a legvalószínűbb dolognak, mert a szénkémia annyira elképesztően gazdag, nem tudjuk. Lehet, hogy az élő rendszereket különböző aljzatokból lehet felépíteni; ez minden bizonnyal érdekes lenne.

Ezt az interjút hosszú ideig szerkesztették. tudsz vásárolja meg a The Zoomable Universe -t az Amazon.com -on .

E -mail küldjön Sarah Lewin -nek a slewin@demokratija.eu címre, vagy kövesse őt @SarahMagyarázza . Kövess minket @Spacedotcom , Facebook és Google+ . Eredeti cikk a témában demokratija.eu .