Что будет с наукой в ближайшем будущем?

25 Января 2018 в 18:30, Илья Хель 12 112 просмотра 32

Если бы вы вернулись на 30 лет назад, мир был бы совершенно другим. Единственными известными планетами были планеты Солнечной системы. Мы понятия не имели, что такое темная энергия. Не было космических телескопов. Гравитационные волны были недоказанной теорией. Мы пока не открыли всех кварков и лептонов, никто не знал, существует ли бозон Хиггса. Мы даже не знали, как быстро расширяется Вселенная. В 2018 году, поколение спустя, мы существенно углубили наши знания в этих вопросах, а также сделали совершенно неожиданные открытия. Что дальше?

Что ученые планируют делать дальше?

Большой галактический кластер Abell 2744 и его эффект гравитационного линзирования на фоне галактик, согласующийся с общей теорией относительности Эйнштейна, растягивающий и увеличивающий свет далекой Вселенной, позволяя увидеть нам самые далекие объекты.

Всему миру пришлось поработать ради этой революции. Телескопы, обсерватории, ускорители частиц, детекторы нейтрино и эксперименты с гравитационными волнами имеются по всему миру, на всех семи континентах и даже в космосе. IceCube на Южном полюсе, «Хаббл», «Гершель» и «Кеплер» в космосе, LIGO и VIRGO, ищущие гравитационные волны, БАК и ЦЕРН — все эти открытия стали возможными благодаря работе тысяч ученых, инженеров, студентов и граждан, неустанно разгадывающих секреты Вселенной. При всем этом важно осознавать, насколько далеко мы зашли: мы понимаем Вселенную лучше любого человека предыдущего поколения, от Ньютона и Эйнштейна до Фейнмана. Они о таком могли только мечтать. Что же будет дальше?

После модернизации магнита БАК энергии запуска почти удвоились. Будущие апгрейды увеличат число столкновений в секунду и позволят извлекать еще больше данных.

Физика частиц

За последние несколько лет мы обнаружили бозон Хиггса, массивность нейтрино и нарушение Т-симметрии. БАК и ЦЕРН работают полным ходом, собирая данные на высоких энергиях. Между тем IceCube и обсерватория Пьера Оже измеряют нейтрино, в том числе высокоэнергетические и космические нейтрино, как никогда прежде. Будущие нейтринные обсерватории вроде IceCube Gen2 (с увеличенным в десять раз объемом столкновений) и ANTARES (детектор с морской водой на десять миллионов тонн) означают, что мы увидим десятикратное увеличение объемов данных, полученных в этих экспериментах и в конечном итоге увидим нейтрино новых сверновых или слияний нейтронных звезд.

Обсерватория IceCube, первая в своем роде нейтринная обсерватория, спроектированная для наблюдения неуловимых высокоэнергетических частиц из-под антарктических льдов.

Не следует преуменьшать важность апгрейдов для протекающих экспериментов. БАК, в частности, собрал только 2% данных, которые должен был собрать за срок службы. Между тем, возможно создание новых экспериментальных установок вроде Международного линейного коллайдера, протонного коллайдера нового поколения или даже (если технологии появятся) релятивистского мюонного коллайдера, которые позволят нам достичь новых границ в понимании физики фундаментальных частиц. Удивительное время жить.

Вид с воздуха на детектор гравитационных волн VIRGO, расположенный возле Пизы (Италия). VIRGO — это гигантский лазерный интерферометр Михельсона с 3-километровыми рукавами, дополненный двумя 4-километровыми детекторами LIGO.

Гравитационные волны

После десятилетий работы над множеством компонентов эпоха гравитационно-волновой астрономии не только наступила, но и успешно продолжается. В настоящее время обсерватории LIGO и VIRGO обнаружили в общей сложности пять слияний черных дыр и одно слияние нейтронных звезд, а после некоторых обновлений обещают стать еще чувствительнее. Это означает, что в следующий раз, когда они заработают, они смогут улавливать еще более тонкие и далекие сигналы. В последующие годы заработают детекторы KAGRA и LIGO в Индии, открывая возможности еще более точных гравитационно-волновых измерений. Гравитационные волны сверхновых, мерцания пульсаров, слияния двойных звезд и даже поглощений черными дырами нейтронных звезд могут быть также на горизонте.

LISA глазами художника

Однако не только LIGO занимается поиском гравитационных волн! В 2030-х годах будет запущена LISA (Laser Interferometer Space Antenna), которая позволит нам находить гравитационные волны сверхмассивных черных дыр, а также волны объектов с низкой частотой. В отличие от LIGO, сигналы LISA позволят нам предсказывать, когда и где будут происходить слияния, чтобы наши оптические телескопы были готовы запечатлеть такое крупное событие. Измерения поляризации космического микроволнового фона позволят выделить остаточные гравитационные волны после инфляции, а также другие сигналы гравитационные волн, которые накапливались миллиарды лет. Это совершенно новая область научных исследований.

Hubble Ultra Deep Field, содержащий 10 000 галактик, некоторые из которых скучкованы и скомканы вместе, это самый глубокий вид Вселенной, который у нас есть, демонстрирующий ее невероятную протяженность от ближайших структур до тех, свет которых шел к нам больше 13 миллиардов лет. И это только начало.

Астрономия и астрофизика

С чего начинается все новое в астрономии? Как будто наши протекающие миссии недостаточно зрелищные. Наземные, воздушные, космические эксперименты постоянно обновляются, дополняются новыми, более мощными инструментами; мы запускаем новые миссии в космос. Недавно запущенные миссии вроде Swift, NuSTAR, NICER и CREAM откроют нам новое окно к самым разным вещам, от энергетических космических лучей до недр нейтронных звезд. Инструмент HIRMES, который должен отправиться на борту SOFIA в следующем году, покажет нам, как диски протозвезд превращаются в раздутые полненькие звезды. TESS, который будет запущен в конце этого года, будет искать потенциально обитаемые планеты земных размеров возле самых ярких и близких к нам звезд в небе.

В 2020 году будет запущен инструмент IXPE, который позволит нам измерять рентгеновские лучи и их поляризацию, предоставит нам новую информацию о космических рентгеновских лучах и самых плотных, самых массивных объектах (вроде сверхмассивных черных дыр) во Вселенной. GUSTO, запущенный в рассчитанном на длительное странствие воздушном шаре над Арктикой, позволит нам изучать Млечный Путь и межзвездную среду, расскажет нам о фазах жизни звезды, от рождения и до самой смерти. XARM и ATHENA должны произвести переворот в рентгеновской астрономии, рассказав нам о формировании структур, потоках, исходящих из галактического центра, а в дальнейшем даже пролить свет на темную материю. Тем временем EUCLID обеспечит нас измерениями далекой вселенной и позволит увидеть тысячи сверхновых.

И все это не говоря о главных миссиях NASA вроде космического телескопа Джеймса Вебба, WFIRST или четырех кандидатов на главную миссию NASA в 2030 годах. Определить, какие из потенциально обитаемых миров обладают атмосферой, и измерить ее содержание; определить, какие строительные элементы жизни присутствуют в молекулярных облаках, и найти самые далекие галактики; найти самые первые звезды, созданные из газа Большого Взрыва, чтобы изучить их формирование и рост — все эти миссии могут помочь ответить на главные философские вопросы о том, откуда взялась наша Вселенная и почему она такая, какая есть.

В то же время на земле строятся массивные телескопы. Large Synoptic Survey Telescope объединит амбиции SDSS и Pan-STARRS и сделает их телескопы в 20 раз мощнее. Square Kilometer Array обещает радиоастрономам открыть тысячи новых черных дыр, а возможно, даже источники, которых мы пока не знаем. Еще мы строим телескопы 30-метрового класса вроде GMT и ELT, которые могут собирать в 100 раз больше света, чем «Хаббл». Секреты Вселенной вот-вот откроются нам.

Это, конечно, лишь верхушка айсберга. В каждой научной области, в каждой подобласти есть своя серия интересных экспериментов и предложений, и даже этот список, представленный здесь, далеко не всеобъемлющий, не включает даже планетарные научные миссии. И хотя космические агентства испытывают трудности с финансированием, тысячи и тысячи людей работают над этими миссиями — планируют, проектируют, строят и проводят их, а потом анализируют результаты. Когда ты в поиске фундаментальной правды о Вселенной, ты пытаешься ответить на такие вопросы:

  • Из чего состоит Вселенная?
  • Как все вокруг стало таким, каким стало?
  • Существует ли жизнь во Вселенной, кроме нас?
  • Какой будет конечная судьба всего?

Как сказал Томас Зарбухен из NASA о текущих и будущих миссиях вроде «Хаббла», «Джеймса Вебба», WFIRST и других: «Благодаря этим ведущим миссиям мы понимаем, почему изучаем Вселенную. Это наука в масштабах цивилизации. Если бы мы не делали этого, мы не были бы NASA».

И не просто NASA, а национальные и международные организации, которые работают сообща, позволяют нам искать ответы на вопросы, которых мы не могли даже задать поколение назад. По мере того, как раскрываются секреты Вселенной, они поднимают более глубокие и фундаментальные вопросы о нашем происхождении, композиции и судьбе. Это лучшее время для открытий, потому что Вселенная становится только ярче.

Что будет с наукой в ближайшем будущем?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

32 комментария

  1. IQ

    Как это все здорово и далеко о реалей нашей страны..

  2. Kajus Bonus

    "Нам" надо на "им" заменить, ибо Нам не до того, у нас скрепы, подводные таксы, а все последующие спутники будут именовать Му-Му 1, 2, 3 и т.д...поговаривают, что ракета-носитель Герасим 1 уже в разработке, хотя как по мне, дак она уже давно в строю. Да здравствует православный Царь...Уррра товарищи!

  3. kirfoton

    Теперь осталось найти применение в народном хозяйстве бозона Хиггса, гравитационных волн, нейтрино и тёмной энергии . А то пропадает зря такое добро ! Для связи, медицины, геологоразведки , да мало ли чего еще...

    • Zamza

      ++++ Вот именно... Все "открытия" для "яйцеголовых" учёных, всё "про космос". А нам, простым "пекарям", что на земле живут, что?

      • Wfladimir

        Вам просто жить и постовлять яйцеголовых из вашего рода нам. Хотя бы одного из тысячи. А мы вам комфорт. Вам ведь больше ничего не нужно.
        Вы платите дань - мы обеспечиваем вам нормальное житьё!
        И попробуйте не согласиться!

  4. kirfoton

    Предложение журналистам этого сайта : напишите что - нибудь о алгоритмах , проверяющих правильность передачи информации и правильность считывания ( с диска или флешки) . На мой взгляд, интересная тема , как удаётся воссоздать повреждённый байт или даже целый блок (например, если диск поцарапан )...

  5. Wfladimir

    Винегрет

  6. romale

    Как повлияет наука на Землю в ближайшие 30лет? Дайте сегодняшние технологии Северной Кореи и узнаете. Вопрос только в том, что сегодняшние технологии, через 20-30 лет уже будут доступны любому желающему: школьник, делая домашнее задание по биологии, сможет создать и распечатать на биопринтере вирус любой модификации, который, как бы случайно распространится по всей Земле. Вывод - у науки нет будущего, наука враг человечества в 21 веке....о красоте и достижении науки можно говорить бесконечно, но все перечеркнет одна случайная флуктуация...останется только ИИ, наука будущего - это наука не для примитивной обезьяны... (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  7. tabasko

    Протобирантность (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  8. Aladdin

    Всё суета,суета сует....

  9. freawertyhn

    тем не менее , раньше жилось лучше...разве Бозон Хиггса или экзопланеты поменяли нашу жизнь? Нет. А интернет и мобильники в 2000-х поменяли...

    • IQ

      Не стоит так спешить, когда речь идет о пересмотре базовых законов физики..

  10. amd212

    Повторяемость эксперимента. В современной науке окончательно покончено с этим атавизмом прошлого столетия.
    Наши прадеды непременно бы построили второй адронный коллайдер в СССР и повторили бы серию измерений с бозоном на другом оборудовании и другим научным составом.

    • kirfoton

      Это вы намекаете, что те несколько бозонов, которые зарегистрировали на коллайдере, их недостаточно ? А сколько нужно ? 100 ? 1000 штук ?

      • amd212

        Достаточно трёх бозонов, зарегистрированных на трёх коллайдерах, тремя независимыми группами, по индивидуальным проектам. :-)

  11. Editor54

    Расползёмся как тараканы по галактике. Может даже в цифровой форме.

  12. Virtue

    Я думаю если большая часть людей планеты вернётся на 30 лет назад, то ничего не изменится для них, так как и в 2018 они про это ничего не слышали, заметят только отсутствие смартфонов, соц сетей, и интернета который знают сейчас.

    Жалко что вместо научных открытий и новостей о космосе, многих учат по перепечатанным учебникам из СССР, и главным знанием о космосе, есть понимание что Плутон крайняя планета в солнечной системе))

    • amd212

      Боюсь учебники из СССР вы сейчас не осилите, особенно такие, бесполезные в век соцсетей дисциплины, как математика, физика и химия :-)

      • Virtue

        Я учился по ним, и видел современные, некоторые просто перепачатанные - СССРовские

        • amd212

          Не знал. Хорошо, что в школах ещё встречаются продвинутые учителя. Так чем плохи учебники из времён СССР? Поменялись теория Дарвина, законы физики, комбинаторика, матанализ, линейная алгебра или таблица умножения? Мало картинок? Отсутствуют упоминания о бозоне Хикса и экзопланетах?

          • Wfladimir

            Учебники отстают от реальной науки. Биология, химия, география и другие.

            • amd212

              В школе не осталось учебников по географии или истории издания 1985-го года.
              Химия и биология - не вижу особых изменений в рамках школьной программы.

              • Wfladimir

                Это закон - учебник для вузов отстает от мировых достижений в науке. Учебник для школы отстаёт от учебника для вуза.
                Как устарели учебники 1885 года? Также, как и сейчас 1985 года. Или наука не ушла вперёд за эти 30 лет?
                В 1918 посчитали, что издание за 1885 год устарело и разработали, и издали новый.
                Логично?
                Я слушаю, смотрю лекции и знаю об этом точно.

              • Wfladimir

                География должна давать понятие о местоположении не только на Земном шаре, но и в Галактике и в идимой сечас части вселенной. Для этого она и создана.
                А на самом деле, что даёт такой учебник за 2018 год?
                Поинтересуйтесь у учеников - они конечный получатель информации и знаний.

  13. Opinus

    Сингулярность - наше ВСЕ))

  14. AzzzA

    Сижу, какою на туалете, вылупляю отходы из бозонов Хиггса. Шах и мат, ученые.

  15. AzzzA

    Моя задница переворачивает науку.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.