Научная фантастика


Чем дальше наука проникает в глубь материи и в космические дали, тем больше поражает воображение. Правда, мы порой об этом и догадываемся. Доктор физической химии из Гарвардского университета Павел Максютенко доходчиво поведал о самых интригующих направлениях в современной науке, а также о том, чего ожидать от научных открытий нам, простым смертным.

Элементарные частицы

Физика элементарных частиц включает в себя самые фундаментальные исследования. По сути современная цивилизация – это результат таких исследований. Вся электроника основана на осознании строения материи, на том, что материя не является непрерывной, а состоит из дискретных частиц: атомов, которые в свою очередь состоят из ядра и электронов, ядро – из нейтронов и протонов. Так вот, оказалось, что нейтроны и протоны состоят из еще более элементарных частиц – кварков, связанных глюонами. Практического применения открытию кварков пока нет. Но есть интересное предположение, что в кварк-глюонной плазме может осуществляться синтез, аналогичный ядерному, только более фундаментальный. Недавно израильские ученые опубликовали исследование, из которого следует, что кварк-глюонный синтез может быть на много порядков энергетичнее, чем ядерный. Он может стать колоссальным источником энергии в будущем.

Это откроет для нас удивительные возможности. Например, мы сможем путешествовать в космосе на огромные расстояния, ведь на борту будет неограниченное количество энергии.

almatma_fig-7-turritopsis-nutricula-immortal-jellyfish-2013

Темная материя

Как ни странно, большая часть наблюдаемой вселенной необъяснима с точки зрения современной физики. Дело в том, что астрономические наблюдения движения галактик не совпадают с расчетами. Движение галактики можно смоделировать на основе гравитационных теорий. Но эти модели не совпадают с наблюдаемым движением. Галактики ведут себя так, будто их масса в несколько раз больше, чем наблюдаемая. Это как если бы вы споткнулись о пушинку.

Поэтому ученые пришли к выводу, что есть темная материя, которая имеет массу, но ничего не излучает, и мы ее не видим. Либо же законы физики не совсем верны.

Ядерный синтез

Если кварк-глюонный синтез – дело будущего, то достижения в сфере ядерного синтеза ощутит уже нынешнее поколение. Сейчас создаются реакторы для ядерного синтеза – как межгосударственные, так и частные. В этих реакторах содержится плазма, которая имеет столь высокую температуру, что ядра сталкиваются, и происходит реакция. Задача состоит в том, чтобы с помощью магнитных полей удержать горячую плазму, и она не касалась стенок реактора. Также важно добиться нужной плотности плазмы и достаточно высокой температуры – это необходимо для того, чтобы в плазме происходило достаточное количество реактивных столкновений.

Легче всего реализовать реакцию ядерного синтеза, используя изотопы водорода дейтерий и тритий, а также изотоп гелий-3. С этим связана другая проблема. Дело в том, что гелий-3 – достаточно редкий изотоп на нашей планете. Зато его залежи в большом количестве были обнаружены на Луне. Есть даже научно-фантастический фильм, в котором за добычу этого изотопа ведутся целые войны.

Кстати, в отличие от реакторов ядерного деления, которые сейчас используются, реакторы синтеза безопасны. В существующих реакторах происходит цепная реакция, и если она становится неконтролируемой, то происходит взрыв. В реакторах синтеза нет цепной реакции, и, если происходит техногенная неполадка, реакция исчезает, и катастрофа, наподобие чернобыльской, просто невозможна.

На данный момент такие реакторы уже существуют, их испытывают, но они пока не могут использоваться как источник энергии продолжительное время. У них деградируют стенки, кроме того, пока не удалось в нужной мере поднять температуру и плотность плазмы.

Short-Circuit-Stalls-Large-Hadron-Colliders-Restart1

Бессмертие

Вы, наверное, слышали, что существуют морские животные, способные жить практически вечно. Ученые пытаются понять, как такое возможнои почему человеческая жизнь ограничена во времени.

Есть два объяснения человеческой смертности. Первый – повреждение ДНК в течение жизни. Сейчас ученые работают над тем, чтобы предотвратить это повреждение. Второе связано с теломеразой – ферментом, который участвует при делении клеток и считается ключом к клеточному бессмертию. Теломераза имеет ограниченную длину, и в какой-то момент она исчерпывается. Задача состоит в том, чтобы теломераза постоянно обновляла свою длину.

Кроме того, сейчас популярны всевозможные генетические методы, которые позволяют исправлять различные дефекты у будущего ребенка. Берется ДНК родителей и при помощи генной инженерии создается ДНК ребенка. И если в этом ДНК есть дефекты, они исправляются. Таким образом, можно избежать наследственных генетических заболеваний наподобие синдрома Дауна. Возможно, в будущем это позволит также улучшать различные характеристики человека: память, познавательные способности, внешность.

На эту тему было снято несколько фантастических фильмов, в которых люди, выращенные с помощью методов генной инженерии, считались нормой, в то время как люди, появившиеся естественным путем, – неполноценными. Фантастика, как известно, предвосхищает реальность. Наверное, в будущем будет считаться дикостью полагаться на волю природы при зачатии ребенка.

Квантовые компьютеры и квантовые коммуникации

Квантовые коммуникации – новое слово в защите передаваемой информации. Они основаны на фундаментальных законах квантовой механики. При их использовании невозможно перехватить информацию без того, чтобы выдать сам факт перехвата.

Уже сейчас квантовую коммуникацию предлагают использовать в банковской сфере или же для системы голосования, чтобы не было возможности перехватить и изменить информацию в мошеннических целях.

Что же касается квантовых компьютеров, в них используются вычисления нового типа, которые могут быть намного порядков более мощными. Происходит это за счет того, что одна квантовая частица может одновременно находиться в нескольких квантовых состояниях. Над каждым этим квантовым состоянием производится отдельная арифметическая операция. Один бит информации превращается в кьюбит – квантовый бит. Компьютеры, построенные на этом принципе, смогут за секунды обрабатывать объемы информации, на которые сейчас ушли бы годы.

Но проблема пока состоит в том, что квантовый компьютер сложно сделать физически, потому что квантовые законы очень хрупкие, и малейшее воздействие нарушает эти квантовые состояния.

Другая проблема состоит в том, что преимущества таких компьютеров реализуются в ограниченном классе задач. Но одна из таких задач крайне важна – она связана с проблемой шифрования данных, которая актуальна для банковской и компьютерной безопасности, криптовалют. К слову, квантовые компьютеры станут серьезной угрозой для современных криптовалют наподобие биткоина: в своей теперешней конфигурации они станут беззащитными перед вычислительными мощностями.

А ведь их появление – дело ближайшего будущего. Сейчас над созданием квантовых компьютеров активно работают, в частности, в Microsoft. И представители компании заявляют, что близки к успеху.

01yearinspace2015

Искусственный интеллект

Нельзя не упомянуть и о больших успехах в сфере искусственного интеллекта. По способности к самообучению и саморазвитию он уже приближается к человеку. Правда, некоторые исследователи, включая Илона Маска, не в восторге от этого, открыто заявляя, что искусственный интеллект погубит человечество.

Сейчас искусственный интеллект уже широко используется везде, где нужен не четкий алгоритм действий, а необходимо подстраиваться, учиться. Это могут быть и шахматные программы, и, скажем, беспилотные автомобили.

Насколько это может быть опасно? Не знаю, как с гибелью человечества, но определенный риск есть. Когда решение принимает машина, и очень сложно предсказать, как она поведет себя в разных ситуациях. В этом и сила искусственного интеллекта, и его слабость. Сила в том, что он может применяться к большому спектру задач и самостоятельно принимать очень сложные решения. Слабость в том, что невозможно предсказать, будет ли это оптимальное решение.

Непредсказуемость искусственного интеллекта может проявиться, например, в опасной дорожной ситуации. Представьте, что перед вами на дорогу выскочили несколько человек. И, хотя вы не нарушали правила, ваш автомобиль может решить, что лучше сберечь несколько жизней, чем вашу, и свернет в отбойник. То есть, покупая умное авто, вы наивно полагаете, что оно будет заботиться о вас, а оно возьмет и пожертвует вами.

Кроме того, если искусственный интеллект будет применяться повсеместно, если повсюду за тебя будут принимать решения, – это откроет огромные возможности для манипуляции. Скажем, если вы захотите отобедать в хорошем ресторане неподалеку, ваш умный автомобиль может отвезти вас не в лучший ресторан, а в тот, который проплачен корпорациями.

Текст: Дмитрий Максютенко

Поделитесь в социальных сетях:
Share on Facebook
Facebook
Share on VK
VK
Tweet about this on Twitter
Twitter
Share on StumbleUpon
StumbleUpon
Share on Google+
Google+
Pin on Pinterest
Pinterest

Комментарии

комментариев