Ahli kosmologi Amerika Lawrence Krauss bercakap tentang bagaimana kosmologi berubah setelah penemuan gelombang graviti, menjelaskan mengapa tangan "jam kiamat" digerakkan, dan berbicara tentang sama ada kita dapat melihat momen pertama kehidupan Alam Semesta semasa Big Bang.
Lawrence Krauss adalah salah seorang ahli kosmologi dan penyebar ilmu sains yang terkenal di Amerika Syarikat. Selama 30 tahun yang lalu, dia telah menulis sepuluh buku sains popular mengenai kosmologi dan sains secara umum, banyak di antaranya telah menjadi buku terlaris, dan juga telah mengambil bahagian dalam penggambaran beberapa dokumentari dan siri sains popular How the Universe Works.
Minggu ini, Krauss, bersama dengan saintis asing dan Rusia yang terkemuka, memberi ceramah mengenai penemuan terkini dan masa depan sains di festival Picpers Kaspersky Geek, yang berlangsung di Moscow dan St Petersburg.
- Lawrence, hampir dua tahun berlalu sejak penemuan gelombang graviti pada pengesan LIGO. Bagaimana kosmologi dan idea kita mengenai kelahiran dan kehidupan Alam Semesta berubah setelah penemuan ini?
- Masih terlalu awal untuk membicarakan kesimpulan global - kita baru mula melihat Alam Semesta graviti. Sejauh ini, kami hanya mempunyai data mengenai tiga penggabungan lubang hitam, dan tidak seorang pun - kecuali doktor, mungkin - dapat mengambil sebilangan kecil peristiwa, mengekstrapolasi mereka dan mendapatkan sesuatu yang menarik.
Sebaliknya, kami masih berjaya mempelajari sesuatu. Sebagai contoh, sekarang kita menyedari bahawa teori relativiti berfungsi dengan sempurna dan kita dapat menggunakannya untuk mengkaji alam semesta. Pada masa lalu, ini tidak begitu jelas dengan fakta bahawa lubang hitam massa bintang memang wujud.
Di samping itu, acara terbaru yang direkodkan oleh LIGO awal tahun ini membolehkan kita memahami bagaimana pasangan lubang hitam itu terbentuk. Sekiranya mereka muncul di dalam sistem bintang binari, maka ia akan berputar ke satu arah. Nampaknya ini tidak berlaku, tetapi setakat ini kita belum dapat membicarakannya dengan pasti, kerana jumlah acara masih sedikit.
Kita sekarang berada di tahap perkembangan yang sama dengan Galileo, yang pertama kali melihat bulan Musytari - ketika itu manusia baru mulai memahami bagaimana sistem suria berfungsi. Gelombang graviti telah menjadi jendela baru kita ke Alam Semesta di mana kita akan melihatnya pada abad ini dan seterusnya.
Video promosi:
Banyak perkara masih belum jelas, dan setakat ini kita tidak mempunyai pengetahuan atau pengalaman untuk mencari sesuatu yang baru dalam data LIGO mengenai teori relativiti dan bagaimana graviti kuantum berfungsi. Bagi saya, sebagai ahli kosmologi, lebih menarik untuk memikirkan bukan tentang alat pengesan graviti moden, tetapi mengenai fakta bahawa dalam 50 tahun mereka tidak hanya akan melihat penggabungan lubang hitam, tetapi juga gelombang graviti yang dihasilkan semasa Big Bang.
Adakah LIGO atau pengesan graviti lain dapat membuktikan atau membantah bahawa kita hidup di dalam hologram atau lubang hitam?
- Idea-idea seperti itu kelihatan tidak berguna bagi saya - ia hanya sesuai untuk dicatat di halaman surat khabar dan penerbitan Internet. Sejauh ini, tidak ada petunjuk fizikal bahawa kita tinggal di dalam hologram rata atau simulasi komputer, dalam jenis "Matrix".
Sebaliknya, persoalan seperti itu dianggap serius karena mereka secara langsung berkaitan dengan teori gravitasi kuantum dan masalah pengesahannya, serta dengan sifat ruang-waktu.
LIGO dan alat pengesan yang sedia ada dan dalam pembinaan lain hanya dapat memerhatikan gelombang graviti dalam mod klasik yang disebut - mereka tidak dapat memerhatikan ayunan ruang-waktu yang timbul di hujung cakrawala peristiwa, di mana kesan kuantum akan mempengaruhi tingkah laku dan pembentukannya. Oleh itu, mereka tidak mungkin dapat membantu kita mencari jawapan kepada soalan ini.
Pada masa akan datang, tentu saja, pengesan seperti itu akan muncul, dan setakat ini kita mempunyai banyak soalan menarik yang lain. Sebagai contoh, kita belum memahami bagaimana lubang hitam supermasif timbul di pusat galaksi, sama ada galaksi timbul di sekitar lubang hitam seperti itu atau lubang dilahirkan di dalam galaksi, dan banyak lagi.
Sudah tentu, terdapat penemuan yang mengejutkan secara rawak, seperti penemuan bahawa alam semesta berkembang lebih cepat dan cepat, tetapi sejauh ini kita bahkan tidak mempunyai alat pengesan yang dapat mengesan perkara-perkara seperti itu secara murni secara teori.
Sekiranya kita bercakap mengenai pengembangan Alam Semesta, baru-baru ini rakan sekerja anda telah menemui perbezaan besar dalam kadar pertumbuhannya selepas Big Bang dan hari ini. Mungkinkah "fizik baru" bersembunyi di sana?
- Perbezaan berlaku dalam fizik, dan selalunya ia hilang dengan sendirinya. Sekiranya anda mendapat beberapa hasil yang menarik, maka dalam 99% kes itu ternyata menjadi kemalangan atau kesalahan, dan hanya dalam satu persen - penemuan yang nyata. Kami semua berharap penemuan ini disertakan dalam peratusan ini, tetapi anda harus memahami bahawa kesalahan pengukuran sememangnya wujud dalam setiap eksperimen.
Sebagai contoh, ketika saya masih muda, pelbagai eksperimen menunjukkan dua kadar pengembangan alam semesta - 50 kilometer sesaat per megaparsec dan 100 kilometer sesaat per megaparsec. Kedua-dua nilai itu dianggap cukup tepat, dan kesalahan pengukurannya kecil - plus atau minus lima kilometer per saat per megaparsec, tetapi nilainya sendiri berbeza sekitar dua kali.
Perbezaan semasa jauh lebih sederhana - nilai kelajuan berbeza hanya 2-3 peratus, tetapi setiap orang berpendapat bahawa ini adalah ketidakkonsistenan yang sangat serius, di sebalik sesuatu yang benar-benar baru disembunyikan. Saya agak ragu-ragu mengenai "penemuan" ini, tetapi ada kemungkinan bahawa perbezaan baru dan lama memang wujud.
Secara peribadi, menurut saya ini tidak begitu, kerana, dari sudut teori, tenaga ruang kosong harus tetap berterusan untuk beberapa sebab. Oleh itu, sangat tidak mungkin jika ini tidak berlaku. Kemungkinan besar tenaga vakum dapat berubah pada masa lalu menarik bagi kita kerana senario seperti itu memungkinkan kita untuk belajar lebih banyak lagi mengenai bagaimana Alam Semesta berfungsi dan bagaimana ruang-waktu berfungsi daripada jika kadar pengembangan Alam Semesta tetap berterusan sepanjang keberadaannya. …
Sebaliknya, anda perlu memahami bahawa Alam Semesta tidak wujud untuk memenuhi hasrat kita, dan oleh itu, menurut saya, kecepatan pengembangannya tidak pernah berubah, dan tidak ada fizik baru di sini.
Sekiranya kita membincangkan mimpi: anda adalah salah satu peserta dalam projek Breakthrough Starshot, berapa banyak yang boleh anda bicarakan sama ada ia dapat direalisasikan dan apakah faedah sebenar yang dapat kita perolehi?
- Bolehkah kita membuat probe yang dapat bergerak dengan kecepatan 20% dari kecepatan cahaya? Sejauh ini, saya hanya dapat mengatakan bahawa idea ini pada dasarnya dapat dilaksanakan, tetapi pelaksanaannya akan menjadi tugas yang sangat sukar.
Sebaliknya, menurut saya, kita cukup mampu mencipta teknologi yang dapat mempercepat probe kecil hingga kecepatan yang memungkinkan mereka mencapai pinggir sistem suria dalam beberapa hari, bukan beberapa dekad. Peranti sedemikian akan membolehkan kita mempelajari secara menyeluruh semua planet dan benda langit dalam waktu yang sangat singkat. Dan asas penciptaan mereka adalah perkembangan yang akan dibuat dalam Breakthrough Starshot "mustahil".
Dan sebenarnya, pernyataan soalan seperti itu tidak sepenuhnya betul - matlamat utama projek ini bukanlah untuk mencapai tugas tertentu, tetapi untuk mempopularkan penerokaan ruang angkasa, sebab itulah saya sebenarnya bersetuju untuk turut serta. Dari sudut pandangan amalan murni, projek Breakthrough Listen kelihatan lebih menarik.
Anda adalah ketua lembaga editorial Bulletin of Atomic Scientists, penjaga jam kiamat. Apa alasan fakta bahawa anda menggerakkan anak panah 30 saat ke arah bencana nuklear, dan bagaimana kita dapat menggerakkannya kembali?
- Perkara utama adalah memahami bahawa jam kita menunjukkan nilai tidak mutlak, tetapi relatif. Dengan kata lain, pergeseran anak panah mereka menunjukkan bagaimana keadaan telah berubah sepanjang tahun. Dalam kes ini, kita hanya bercakap mengenai fakta bahawa sekarang keadaan menjadi lebih berbahaya daripada tahun lalu.
Kami telah menggerakkan tangan 30 saat ke arah "tengah malam" nuklear kerana beberapa sebab. Pertama, presiden dua kekuatan nuklear terkemuka telah membuat serangkaian pernyataan agresif mengenai senjata nuklear dan membuat keadaan di sekitar mereka lebih tegang daripada sebelumnya. Sudah tentu, perbuatan lebih meyakinkan daripada kata-kata, tetapi kata-kata presiden masih bernilai banyak dalam dunia politik.
Presiden Trump, menurut saya, tidak banyak memahami apa itu senjata nuklear dan mengapa penting bagi kita untuk membendung percambahan mereka. Oleh itu, ungkapan-ungkapannya mengenai pengembangan senjata AS dan keengganannya untuk turut serta dalam perjanjian mengenai penyebaran senjata nuklear menimbulkan kebimbangan dalam diri kita.
Selain kemerosotan hubungan antara Rusia dan Amerika Syarikat, ada peristiwa lain di dunia yang mempengaruhi keputusan kami. Korea Utara terus melakukan ujian nuklear dan melancarkan peluru berpandu balistik, dan pihak berkuasa AS hari ini menafikan adanya ancaman berbahaya lain terhadap kewujudan seluruh peradaban secara keseluruhan - pemanasan global. Di samping itu, cabaran baru telah timbul seperti serangan siber dan perang siber. Semua ini menjadikan kami menggerakkan anak panah 30 saat.
Bagaimana anda boleh mengembalikannya? Sepertinya saya hanya orang biasa yang dapat menyelesaikan masalah ini, kerana ahli politik sudah lama tidak mendengarkan ilmuwan. Mereka akan mula mendengarkan kami hanya apabila seluruh masyarakat membicarakannya, dan sebenarnya majalah kami ada untuk memberi maklumat kepada orang ramai dan mendorong mereka untuk mengambil tindakan.
Stephen Hawking percaya bahawa umat manusia akan bertahan hanya jika pada akhir abad ini kita menjadi spesies "angkasa" dan mula menjajah planet lain. Elon Musk mengemukakan idea yang serupa. Sejauh mana realistik mereka?
Sepertinya saya memiliki masalah yang cukup di Bumi yang harus diselesaikan sebelum kita menjajah Marikh. Di masa depan yang jauh, setelah beberapa abad, kita benar-benar perlu meninggalkan Bumi, tetapi sejauh ini tidak ada keperluan seperti itu. Saya mengenali Elon dengan baik, dia membuat roket dan kereta elektrik yang baik, tetapi rancangannya untuk menjajah Marikh masih jauh dari kenyataan.
Kemanusiaan, pada pendapat saya, pertama-tama mesti menjadi spesies duniawi dan belajar untuk bersama-sama menyelesaikan masalah global sebelum kita dapat mula menakluki ruang angkasa. Kita sudah secara beransur-ansur menjadi spesies seperti itu - dalam beberapa dekad kebelakangan ini, kita telah mengembangkan kemampuan untuk mengubah wajah Bumi di tingkat global, dan kita harus membiasakannya.
Sekiranya kita membincangkan masa depan - adakah kita akan dapat melihat apa yang berlaku pada saat pertama Big Bang dan di mana kejayaan seterusnya dalam kosmologi akan berlaku?
- Di satu pihak, kita dapat mengatakan bahawa jika saya tahu dengan tepat di mana kita akan membuat kemajuan dalam kosmologi dalam dua puluh tahun akan datang, maka saya sudah dapat membahas topik ini. Sebaliknya, secara serius, kita kini berada di ambang penemuan zaman yang berpotensi.
Pengesan gelombang mikro di Kutub Selatan, yang memerhatikan gema Big Bang, hampir mencapai kepekaan yang diperlukan untuk menangkap gelombang graviti yang dihasilkan pada saat pertama kehidupan alam semesta. Sekiranya kita berjaya memperbaikinya, maka kita akan belajar banyak tentang bagaimana keadaannya pada sepersejuta pertama sepersejuta atos detik (10 hingga minus 18 darjah sesaat) keberadaannya.
Sebagai tambahan, kami akan menerima data pertama yang jelas mengenai sama ada alam semesta selari wujud, dan kami akan menyelesaikan banyak persoalan yang baru-baru ini dianggap metafizik, dan bukan sesuatu yang dapat diuji secara empirik. Oleh itu, saya percaya bahawa kita hidup dalam masa paling menarik untuk kosmologi dan astronomi - semua yang terbaik dalam sains masih menanti kita.
