Топ 10 научных загадок 21 века

Решение самых сложных проблем, связанных с природой, - это не просто развлечения и игры.

Последние несколько веков были довольно успешными для науки. В 17 веке Исаак Ньютон решил три древних спора о природе силы и движения. В 18-м Бенджамин Франклин многое понял об электричестве. В 19-м Дарвин объяснил разнообразие видов, Максвелл объяснил физику света, а Менделеев определил семейства химических элементов. В 20-м у нас был Эйнштейн, который разобрался со многими проблемами, включая гравитацию. Нельзя не упомянуть Уотсона и Крика, которые расшифровали молекулярную основу генетики и жизни. Чего вы еще хотите?

Но есть еще много загадок, которые предстоит разгадать в 21 веке, хотя и остался всего 82 года. Так что кажется неплохой идея списка, просто чтобы избежать опасности, что над чем-то важным забудут поработать.

На самом деле загадок намного больше 10, но давайте ограничим список моими любимыми и чтобы выбрать из множества возможностей, поиграем в создание такого перечня.

10. Как возникла жизнь?Не кажется, что это должен быть такой уж сложный вопрос, но он по-прежнему не поддается решению. Существует множество предположений, часто связанных со способностью РНК выступать в роли катализатора и био-жесткого диска для хранения информации. И все время появляются новые данные о том, как основные строительные элементы жизни могли быть созданы в первичных условиях или доставлены на Землю из космоса. Думаю, что этот вопрос в конечном итоге будет иметь какое-то отношение к теории игр, поскольку биомолекулы взаимодействуют конкурентным образом, который можно охарактеризовать как стратегии, а математика для расчета оптимальных стратегий – это и есть суть теории игр.

9. Какова идентичность темной материи?Прошло около восьми десятилетий с тех пор, как астрономы начали замечать, что в космосе больше гравитации, движущей материю во вне , чем самой видимой материи, способной производить такие эффекты. Попытки обнаружить предположительно экзотические (как и неизвестные) виды субатомных частиц, ответственных за дополнительную гравитацию, были неудачными. Подсказки, замеченные в некоторых экспериментах, были исключены другими экспериментами. Я думаю, что в этой головоломке еще отсутствует какой-то компонент, но он, вероятно, не имеет ничего общего с теорией игр.

8. Какова природа темной энергии, которая управляет космическим ускорением?Если вы думаете, что трудности с пониманием природы темной материи разочаровывают, попробуйте объяснить темную энергию. Что-то движет расширяющимся со все возрастающей скоростью пространством. Физики думают, что они знают, что это такое –неизменная плотность энергии, находящейся во всем пространстве, – то, что у Эйнштейна называется «космологической константой». Но когда вы вычисляете, насколько сильной должна быть космологическая константа, ответ будет – слишком большой – на десятки порядков, то есть гораздо больше, чем разница между размером всей вселенной по сравнению с протоном. Таким образом, идентичность темной энергии остается загадкой; если это космологическая константа, то что-то серьезно не так с представлениями физиков.

7. Как измерять доказательства.Этот настолько загадочная проблема, что многие ученые даже не видят здесь никакой загадки. Но если бы они сделали паузу, чтобы поразмыслить, они бы поняли, что стандартный способ делать выводы на основании экспериментальных данных – вычисление «статистической значимости» –совсем не всегда имеет смысл. Один небольшой пример: если вы проводите эксперимент и получаете статистически значимый результат, а затем повторяете его и снова получаете статистически значимый результат, вы думаете, что у вас есть более убедительные доказательства, чем проведение эксперимента только один раз. Но если бы уровень значимости был немного меньше во второй раз, объединенное «значение P» было бы менее впечатляющим после второго эксперимента, даже если доказательства следует рассматривать как более сильные. Это просто беспорядок. Теория игр наверняка сможет как-то помочь, возможно, благодаря ее связи с термодинамикой.

6. Гены, рак и удача.Возможно, вы недавно читали, что большая часть рака вызвана неудачным стечением обстоятельств, как якобы показало исследование, опубликованное в Science. (На самом деле, исследование пришло к выводу, что несоответствие в распространенности рака различных типов объясняется в значительной степени просто случайным стечением обстоятельств.) Последовали жаркие протесты, в основном основанные на убеждении, что такое исследование должно быть неправильным, потому что оно «пошлет неверное сообщение» публике. Доказательство нелогичности этого силлогизма следует оставить в качестве упражнения для читателя. Другие ответы показали, что эксперты не согласны с тем, как случайные мутации (неудача) сравниваются с наследственностью (ошибка родителей) плюс образ жизни (ваша вина) и подверженностью окружающей среде негативным воздействиям (чужая ошибка) в возникновении рака. Разобраться во всем этом и разгадать другие загадки рака должно стать первоочередной задачей для науки 21-го века. И да, существует значительное количество исследований, связывающих изучение рака с теорией игр.

5. Существуют ли дополнительные измерения пространства?Не знаю, почему люди продолжают думать, что это загадка, так как несколько раз указывал, что никаких дополнительных измерений нет. Сколько бы ни было, все они абсолютно необходимы. Правильно заданный вопрос должен заключаться в том, сколько существует измерений пространства? (В этом отношении вы могли бы также спросить о том, сколько существует временных измерений, но это может совпадать с № 4). Многие физики полагают, что физике понадобится больше измерений, чем обычных три, чтобы осмыслить вселенную. (Даже не спрашивайте, говорят ли они о бозонных или фермионных измерениях.) Ключом к пониманию этой проблемы является математика пространства Калаби-Яу, которое может свернуться миллиардами различных способов, чтобы предотвратить легкое обнаружение существования дополнительных измерений. И это действительно затрудняет выяснение того, какая из миллиарда возможностей будет соответствовать вселенной, в которой мы живем (если только не существует какой-либо теоремы с выбранной неподвижной точкой, по типу равновесия Нэша в теории игр). В любом случае, любой, кто пытается разгадать эту загадку, должен сначала прочитать «Плоские земли» Эдвина Эбботта, в которых главный герой, А. Квадрат, демонстрирует существование дополнительного измерения и немедленно попадает в тюрьму.

4. Природа времени.Так много загадок, так мало времени, чтобы их разгадать, если только разрешение именно этой загадки не откроет какие-то хитрые трюки, чтобы поиграть со временем. В основе здесь лежит множество подзадач, соответствующих почти всем 44 определениям времени в словаре (и это только как существительного). Какова природа продолжительности и потока времени – иллюзорная или «реальная» каким-то неуловимым образом? Как насчет направления времени – всегда ли оно идет вперед? Зачем? Возможно ли путешествие во времени, или сообщения могут быть, по крайней мере, отправлены назад во времени? (Забегать вперед во времени очень просто – просто распечатайте этот текст и прочитайте его через год.) Возможно, самая большая загадка в том, связаны ли все эти проблемы со временем или это совершенно разные вопросы. Конечно, все было бы проще, если бы время как-то могло быть связано с теорией игр, что может быть, потому что теорию игр можно связать с клеточными автоматами, которые, в свою очередь, могут быть связаны со временем.

3. Квантовая гравитация.Квантовая физика и общая теория относительности (также известная как теория гравитации Эйнштейна), кажется, описывают вселенную и ее компоненты с убедительной точностью, но, похоже, они совершенно несовместимы друг с другом. Попытки объединить их в согласованную общую теорию были столь же успешными, как и попытки добиться компромисса в Конгрессе США. И все же есть подсказки. В 1930 году Эйнштейн попытался опровергнуть квантовую механику (в частности, принцип неопределенности Гейзенберга), предложив часы, прикрепленные к висящему на шкале ящику, которые могли бы измерять как массу фотона, так и точное время, когда он вышел из ящика. (Гейзенберг утверждал, что нельзя измерить и то и другое одновременно). Но Нильс Бор указал на то, что время на часах будет неопределенным, потому что по мере того, как ящик перемещается вверх в гравитационном поле, относительность Эйнштейна потребует изменения во времени, которое привнесло бы как раз ту степень неопределенности, которая и требовалась Гейзенбергу. Итак, как, спросите вы, принцип неопределенности узнает об этом эффекте общей относительности? Возможно, если бы эксперты поставили вопрос таким образом, они смогли бы разгадать тайну квантовой гравитации. Возможно, что сейчас ставку стоит ставить на изучение квантовой теории игр, которая еще не была должным образом использована.

2. Разумная жизнь существует в другом месте?Соблазнительно удалить в этом вопросе «в другом месте», но, учитывая то, что считается разумом на Земле, имеет смысл задаться вопросом, не может ли что-то подобное возникнуть и в каком-то далеком мире. Это кажется вероятным, учитывая, сколько других миров существует. Но выяснение наверняка потребует получения реального сообщения. Такие проекты, как SETI, пытаются зафиксировать такое сообщение, но пока безуспешно. Есть, по крайней мере, два возможных объяснения: во-первых, сообщений не было (возможно, инопланетяне являются экспертами в теории игр и рассчитали, что инициирование контакта с людьми будет плохой стратегией). Во-вторых, сообщения есть, но никто не знает, как их обнаружить или распознать. Вполне вероятно, что требуется более тщательное изучение Твиттера требуется, ведь каждый день многочисленные твиты вполне правдободобно выглядят делом рук пришельцев.

1.Смысл квантовой запутанности.Все виды квантовых загадок остаются неудовлетворительно разрешенными, но, возможно, все они будут преодолены вслед за решением одной этой. Запутанность образуется в системах с широко разделенными частями c общей историей; измерение одной из частей влияет на измерение ее дальнего родственника. Запутанность - это естественный факт, установленный экспериментом. Он предполагает, что время и пространство не ограничивают квантовые явления так, как обычную человеческую деятельность. Среди последних интригующих аспектов запутанности, которые необходимо изучить, - черные дыры. Кажется, что черные дыры могут характеризоваться запутанностью, что, по-видимому, эквивалентно тому, что они связаны так называемой кротовой норой. Относящиеся к этой проблематике исследования предполагают, что пространство, время и гравитация являются частью обширной сети квантовой запутанности. Поскольку как эволюция сетей, так и квантовая запутанность хорошо вписываются в теорию игр, решение всевозможных загадок может сводиться к тому, чтобы взглянуть на мир с точки зрения этой теории. Однако, также возможно, это все еще будет слишком сложно для человеческого мозга и может потребовать продвинутого искусственного интеллекта, который, как предполагается в одном исследовании, может быть создан с помощью некоторой версии квантовой теории игр.

Твиттер аккаунт автора статьи: @tom_siegfried

Примечание редактора: читатели могут не удивиться, узнав, что Том Зигфрид является автором книги по теории игр. Но он говорит, что в книге нет тех необузданных спекуляций, которые подходят только для поста в блоге.

Источник: m.vk.com

Комментарии: