Как физика изменит мир в ближайшие 100 лет Страница 1 из 4

 

Еще сто лет назад Альберт Эйнштейн только-только опубликовал свою революционную и новую теорию гравитацию, атомные ядра были полнейшей загадкой, а квантовая «теория» представляла собой вереницу домыслов. Сверхпроводимость, природа химической связи и источник энергии звезд сбивали с толку самых лучших физиков.

Постепенно тайное становилось явным: появилась космология Большого Взрыва, черные дыры, кварки, глюоны, триумф симметрии и ее нарушения, радио, телевидение, мазеры, лазеры, транзисторы, ядерный магнитный резонанс, взрыв микроэлектроники и телекоммуникаций и, конечно, ядерные бомбы. Мы прошли долгий путь. Можно с уверенностью сказать, что 100 лет назад никто даже близко не мог предвидеть, какой будет современная физика.

Сегодня у нас есть гораздо более глубокое понимание физического мира, которое (по мнению многих) обеспечивает более стабильную платформу для футурологических спекуляций. Если забросить физика из прошлого на 50 лет вперед, в наше время, многое он поймет очень скоро, а если на 25 лет, то еще быстрее. Возможно, думать сегодня о том, что будет через 100 лет, не так уж и глупо.

В любом случае думать о физике в долгосрочной перспективе — совсем не значит строить точные прогнозы, как в бизнес-плане. Это не реальная цель. Это скорее полезное упражнение для тренировки воображения. Оно приводит нас к вопросам, которые могут дать ценные плоды. Каковы слабые места в нашем текущем понимании и практиках? Каковы пределы роста технологий и возможностей? В каких местах два этих вопроса могут пересекаться?

Эти изыскания ведут нас в двух основных направлениях. Одно из них, в котором мы стремимся совершенствовать наше понимание основ, — это направление вглубь. Мы ищем скрытые связи между разными аспектами мира, которые кажутся разделенными: поверхностно разные силы — сила и вещество, материя и пространство-время, история и закон, информация и действия, разум и материя. Другое, в котором мы применяем наши знания, — это направление роста. Мы значительно расширим сенсориум человека. Мы разработаем саморемонтирующиеся, самособирающиеся и самовоспроизводящиеся машины, они продолжат развитие титанических компьютеров и инженерных проектов. Продвинутые числовые и квантовые симуляции, дополняющие понимание материи, произведут революции в химии, медицине и материаловедении — подтолкнув тем самым эпоху квантового интеллекта. Художники и ученые будут работать вместе, облекая красоту в новые богатые формы.

Часть первая: унификации







В прошлом многие из величайших достижений становились унификациями (объединениями) относительно разрозненных предметов. Декарт связал алгебру и геометрию. Галилей и Ньютон связали небесную механику и земную физику. Максвелл объединил электромагнетизм с оптикой. Эйнштейн и Герман Минковский объединили пространство и время.

Менее известным и более тонким, однако актуальным сегодня, является математическая унификация механики и оптики Уильяма Роуэна Гамильтона. В самом начале, в 1830-х годах, это было чисто эстетическим упражнением, не содержащим новой физики. Но через 50 лет идеи Гамильтона легли в основу статистической механики, а спустя 100 лет стали центральной частью квантовой теории.

В каждом из этих исторических объединений, а также в нескольких других, общее оказывалось больше суммы его частей. Унификация была плодотворной, успешной, необходимой. В этом свете Франк Вилчек, лауреат Нобелевской премии, описывает семь других видов унификации, которые, по его мнению, должны обогатить физику в течение следующего столетия.

Унификация I: силы

Представьте себе клочок бумаги, вырезанный таким вот образом. Взгляните ниже — он имеет 12 правильных пятиугольников, соединенных между собой. Очевидно, этот объект должен складываться в додекаэдр.







Предположим, некий злобный дух разделил части несобранного додекаэдра, чтобы сделать следующий загадочный объект.



  • 163
  • 20/09/2016


Поделись



Подпишись



Смотрите также

Новое