Гравитация ослабла, ИИ вышел из-под контроля, темная материя в опасности: ключевые события в мировой физике 2024 года.

На протяжении более ста лет физики стремятся к созданию Теории всего, которая одной формулой сможет объяснить всю реальность

Фото: Shutterstock.

В течение года физики удивляли общественность невероятными открытиями, среди которых были и лишь предположения, о которых уже забыли. Определить, где фраза «ученые доказали» является простой фигурой речи, а где действительно достигнуты результаты, довольно сложно. Мы внимательно изучили блоги ведущих мировых исследователей, подводящих итоги года, и выделили пять поистине значимых проблем, с которыми ученые столкнулись в 2024 году.

ТАЙНЫ ГРАВИТАЦИИ

2024 год мог бы войти в историю наряду с теми моментами, когда Ньютон опубликовал свои «Начала», а Эйнштейн – теорию относительности. Ученые настойчиво искали разгадки гравитации и даже сообщили о том, что обнаружили ее свойства, о которых Ньютон и Эйнштейн и не мечтали. Но всё оказалось не так просто.

Модифицированная гравитация – это теория, согласно которой сила притяжения между телами не является постоянной, а изменяется во времени и пространстве. Гравитация в прошлом могла быть другой, сильнее или слабее, и она усиливается по мере удаления.

Легче всего это проверить, наблюдая за двойными звездами. Эти тяжелые объекты вращаются друг вокруг друга, и если с гравитацией что-то не так, мы это увидим. И действительно, появилась серьезная статья, утверждающая, что гравитация сбоит. Не доверяйте школьным учебникам.

Ученые настойчиво искали разгадки гравитации

Фото: Shutterstock.

Безусловно, это открытие меняет всё. Темная материя может не понадобиться, Большого взрыва, возможно, не было, а Вселенная, которую мы наблюдаем, может оказаться иллюзией. Поэтому результаты тут же начали перепроверять, и конкуренты выявили серьезные ошибки в расчетах. Не удалось.

Тем не менее, перед Новым годом первая группа физиков сообщает, что ошибку исправила, но всё равно. Это не та гравитация. Критики не успели отреагировать, так как отправились на корпоратив.

И что это значит? Возможно, 2025 год войдет в анналы науки. Посмотрим!

ТЕОРИЯ ВСЕГО

На протяжении более ста лет физики мечтают о Теории всего, которая одной формулой объяснит всю реальность.

Необходимо объединить теорию относительности и квантовую механику. Эти две концепции прекрасно работают отдельно, но радикально противоречат друг другу. Это действительно абсурдная ситуация: изучая явление природы, вы можете рассмотреть его с точки зрения квантовой механики или через призму уравнений Эйнштейна – оба подхода будут верными и одновременно неверными.

Последней попыткой объединить несовместимое стала теория струн, которая «почти сработала» в 1990-х, но к настоящему времени погрязла в непреодолимых противоречиях.

И вот в 2024 году на горизонте появляется физик Джонатан Оппенгейм, который долго и упорно работал над своей теорией. Её еще не «переварили» и не осмыслили, но она многообещающая.

Обычно Теорию всего строят так: вводят в гравитацию квантовый компонент. Мол, гравитация передается с помощью некой элементарной частицы, гравитона. Но его не удается обнаружить. В то же время множество «альтернативных ученых» уже активно используют этот гравитон, получая чудо-частицу чуть ли не на столе.

Оппенгейм выбрал другой путь и не нуждается в гравитоне. Он не собирается квантовать гравитацию.

Он полагает, что уравнения, как Ньютона, так и Эйнштейна – это медленно текущие ручейки, плавные и спокойные. В них отсутствует резкость, внезапность и непредсказуемость, присущие квантовой механике. Давайте внесем эти качества.

Джонатан предположил, что пространство-время постоянно и случайно колеблется. Оно рябит. Уравнения Ньютона и Эйнштейна остались прежними, но теперь применяются не на поверхности спокойного пруда, а на волнах бурного моря. И действительно, такой подход идеально объединяет обе концепции.

Самое ценное в этой теории – возможность ее проверки путем точного измерения веса какого-либо объекта. Он должен слегка изменяться. Однако это прецизионный эксперимент, который еще не был проведен.

Может, теория и не подтвердится, но это первая свежая идея за последние два десятилетия поисков.

КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ СТАНОВЯТСЯ РЕАЛЬНОСТЬЮ

Весь год обсуждали квантовые компьютеры, и неспроста. Идея квантовых компьютеров существует давно, и прототипы тоже. Но есть проблемы: эти прототипы работают плохо, медленно и допускают серьезные ошибки. Ситуация парадоксальна: ученые верят в потенциал этой технологии, но пока она неэффективна.

Общество тем временем уверено, что уже существуют некие мифические квантовые компьютеры, и они впечатляют.

Наконец, в этом году стало очевидно, что реально работающий квантовый компьютер – это вопрос времени. К решению этой задачи подключились несколько сотен научных коллективов. Приятно видеть, что среди них есть и наши соотечественники. К концу года появилась статья западных коллег, в которой описывается, как исправить серьезные ошибки квантовых компьютеров (и не превратить их, и без того непортативные, в монструозные устройства).

Квантовые компьютеры нужны для решения сложных задач, таких как распределение галактик или моделирование свойств элементарных частиц. Вряд ли они появятся на наших столах, они нам и не нужны. Но плоды фундаментальных исследований так или иначе отразятся на нашей повседневной жизни.

Наконец, в этом году стало понятно: реально работающему квантовому компьютеру – быть

Фото: Shutterstock.

ИИ ВСЕ БЛИЖЕ

Весь год мы писали об ИИ, в основном в скандальном контексте. ИИ бредит, ИИ галлюцинирует. Нейросети подвержены деменции. ИИ опасен: он внушает людям нехорошие мысли, общается сам с собой на непонятном языке и определенно замышляет что-то.

Если говорить серьезно, без хайпа и преувеличений, проблемы ИИ – как у любой новой, и очень перспективной технологии. ИИ пока несовершенен. Тем не менее, он уже способен на многое, и люди спешат использовать его повсюду. Получив задачу не по силам, ИИ может ошибаться.

В то же время именно в 2024 году стало понятно, что ИИ скоро охватит все сферы, поскольку ученые научились объединять нейросети, что является очередным шагом вперед после «глубокого обучения». Летом объявили, что появилась сеть, которая решает задачи на уровне серебряного призера международных математических олимпиад. К слову, компания Open AI, оказавшаяся в центре внимания в 2023 году, в этом году обещала показать искусственного «доктора наук», а не просто серебряного призера, но этого не произошло.

Это нормально: конкуренция в области И