Год в физике

Физики обнаружили «ужасно интересную» новую черную дыру, подтвердили ослабление темной энергии и обсудили значение квантовой механики. Комментарий Сохранить статью Прочитать позже

Нажимая кнопку просмотра этого видео, вы соглашаетесь с нашей политикой конфиденциальности.

«Всё идёт наперекосяк»: головокружительное путешествие на вечеринку по случаю 100-летия квантовой теории.

Тот факт, что мой любимый момент года в физике произошел этим летом на пароме с физиками в Северном море и его укачало, никоим образом не отражает моего отношения к сотруднику Quanta Чарли Вуду.

Чарли и сотни ведущих мировых исследователей в области квантовой механики направлялись на остров Гельголанд, колыбель квантовой механики, на историческую конференцию, посвященную столетию этой теории. За сто лет, прошедших с тех пор, как Вернер Гейзенберг успешно сформулировал квантовую теорию, карабкаясь по отвесным скалам Гельголанда, квантовая механика изменила мир. Тем не менее, физики по-прежнему сбиты с толку и расходятся во мнениях относительно смысла теории и того, что она подразумевает о природе реальности. Захватывающий рассказ Чарли о конференции на Гельголанде исследует запутанную сеть квантовых интерпретаций, которые сейчас существуют.

Жаркие дебаты разгорелись вскоре после того, как пассажиры поднялись на борт. «Что вы имеете в виду, что я имею в виду?» — кричал один физик другому, пока лодка качалась и кренилась, а Чарли начинало тошнить.

Темная энергия ослабевает? Новые доказательства подтверждают эту точку зрения.

Самая важная новость этого года в фундаментальной физике совпала с самой важной новостью прошлого года. В апреле 2024 года карта космоса, опубликованная с помощью спектроскопического инструмента для изучения темной энергии (DESI), намекнула на то, что темная энергия, отталкивающий фактор, движущий расширением пространства, со временем ослабевает. Это казалось слишком интересным, чтобы быть правдой, но в марте этого года физики DESI вернулись на трибуну с еще большей космологической картой (на этот раз 15 миллионов галактик вместо 6 миллионов) и более убедительным выводом. «Мы гораздо увереннее, чем в прошлом году, что это действительно так», — сказал один из членов DESI изданию Quanta. В том же месяце вторая работа, Dark Energy Survey, также сообщила о доказательствах того, что темная энергия теряет свою силу.

Темная энергия рассеяна в пространстве очень тонко, составляя массу нескольких атомов на кубический метр; ее можно рассматривать как энергию самого пространства. Но откуда она берется и почему так рассеяна, никто не может сказать. Если плотность темной энергии действительно падает от одного гигагода к другому, это указывает на совершенно иное объяснение, чем если бы она оставалась неизменной.

Результаты 2025 года пока недостаточно статистически значимы, чтобы считать это открытием. Необходимо больше данных. К счастью, обсерватория имени Веры К. Рубин, мощный новый телескоп в Чили, начавший работу этим летом, в течение следующего десятилетия составит карту расположения 20 миллиардов галактик. Этого должно быть достаточно, чтобы исследователи могли с уверенностью сказать, изменяется ли тёмная энергия или нет.

Одинокая, «голая» чёрная дыра переписывает историю Вселенной.

Говоря о флагманских телескопах, космический телескоп Джеймса Уэбба сделал важное открытие о ранней Вселенной. До запуска телескопа несколько лет назад мы почти ничего не могли увидеть в течение первого миллиарда лет. С тех пор телескоп обнаружил по всей молодой Вселенной так называемые «маленькие красные точки». Теперь физики выяснили, что представляет собой одна из этих точек: это огромная черная дыра массой 50 миллионов солнечных масс, одиноко расположенная в молодой Вселенной, окутанная тончайшей газовой завесой.

Мы уже обнаруживали черные дыры раньше, но эта «голая» — уникальная. Она в одиночку переворачивает представления о молодой Вселенной. Считалось, что черные дыры появились только после образования галактик, когда звезды гравитационно коллапсировали в черные дыры, которые затем сливались и росли. Но этот новооткрытый гигант существует без видимой галактики. Возможно, галактика сформировалась вокруг него позже. Как эта «голая» черная дыра (и любые другие подобные ей) образовалась в ранней Вселенной — и может ли она быть даже первичной, возникшей в результате самого Большого взрыва — еще предстоит выяснить. «Это невероятно захватывающе. Это очень информативно», — сказал один из физиков, которые определили ее природу.

Как климатологи предвидели будущее еще до его наступления

В сентябре, в рамках специального выпуска журнала Quanta, посвященного климатологии, под названием «Как мы узнали Землю», Зак Савицки рассказал эпическую историю климатического моделирования: о в значительной степени успешном стремлении человечества за последние 60 лет создать компьютерную модель Земли, чтобы задаться вопросом, что ждет нас в будущем.

Ответ ужасающий. Но достижение внушает благоговение.

По сути, климатическое моделирование сводится к решению огромного набора уравнений, описывающих движение жидкостей по всему земному шару. Процесс определения того, как это сделать — что включить в модель, а что исключить — служит своего рода синекдохой для науки в целом. Понимание всегда приходит благодаря точному определению релевантных факторов и игнорированию остальных, благодаря сжатию бесконечных сложностей природы в понятную человеку историю о Вселенной.

Искусственный интеллект придумывает странные физические эксперименты. Но они работают.

В этом году, когда все внимание уделяется искусственному интеллекту, вполне естественно задаться вопросом, помогают ли наши якобы умные новые друзья-машины в самых сложных человеческих начинаниях. В июле Анил Анантасвами сообщил о влиянии ИИ на физику. В частности, компьютеры, похоже, обладают способностью придумывать причудливые физические эксперименты — конструкции, которые люди бы не придумали, но которые, тем не менее, работают.

Еще одно последствие ИИ — растущее использование чат-ботов для генерации вычислений и доказательств, которые выглядят правдоподобно, но на самом деле являются бессмыслицей. В июне мне было трудно понять, действительно ли кто-то решил проблему массового зазора Янга-Миллса — вычисление, относящееся к сильному взаимодействию, настолько сложное, что за его решение предлагается вознаграждение в 1 миллион долларов, — как утверждалось в статье, опубликованной на сайте препринтов по физике arxiv.org. Они этого не сделали. Формулы в статье были сгенерированной ИИ чепухой, но статья прошла через автоматические фильтры arxiv.org. «Процент отклоненных работ резко вырос с 2023 года и продолжает расти в последние месяцы, и все это из-за халтуры ИИ, созданной квазитехническими специалистами», — сказал мне администратор сайта и физик Пол Гинспарг. Эта дрянь, по его словам, «представляет собой экзистенциальную угрозу методологии arxiv».

Источник: www.quantamagazine.org