Αναδημοσίευση από τον ιστότοπο nema.media
Το National Ignition Facility του Lawrence Livermore Laboratory στην Καλιφόρνια συγκέντρωσε δικαίως τα φώτα της δημοσιότητας την εβδομάδα που μας πέρασε: για πρώτη φορά, σε εργαστηριακές συνθήκες, επιτεύχθηκε πυρηνική σύντηξη με καθαρό ενεργειακό κέρδος.
Τα πειράματα πυρηνικής σύντηξης επιδιώκουν να παράγουν ενέργεια με την ίδια φυσική διαδικασία με την οποία παράγουν ενέργεια τα άστρα: πυρήνες ελαφρών ατόμων, συνήθως υδρογόνου, εξαναγκάζονται σε συσσωμάτωση – “ενώνονται” – οπότε σχηματίζουν έναν βαρύτερο πυρήνα και απελευθερώνουν ενέργεια. Οι πυρήνες ασκούν ο ένας στον άλλο δύο ειδών δυνάμεις: την ηλεκτρική δύναμη, που είναι απωστική και πρέπει να υπερνικηθεί, και την (ισχυρή) πυρηνική, που είναι ελκτική αλλά μικρής εμβέλειας. Αν οι πυρήνες έρθουν αρκετά κοντά, η ισχυρή πυρηνική αλληλεπίδραση υπερισχύει και οι πυρήνες συντήκονται – δηλαδή ενώνονται σε έναν. Ο καινούριος πυρήνας έχει μικρότερη ενέργεια από τους δύο ελαφρύτερους, και η διαφορά απελευθερώνεται με τη μορφή νετρονίων (ηλεκτρικά ουδέτερων υποπυρηνικών σωματιδίων) υψηλής ενέργειας. Τα παραπάνω αποτελούν τη βασική αρχή λειτουργίας, αλλά για να πλησιάσουν οι ελαφροί πυρήνες αρκετά κοντά χρειάζονται τεράστια κινητική ενέργεια, δηλαδή το υλικό χρειάζεται να είναι σε τεράστια θερμοκρασία και πίεση – παραπλήσια με αυτή στο εσωτερικό του ήλιου.
Στο συγκεκριμένο πείραμα, η θερμοκρασία και η πίεση μιας κάψουλας υδρογόνου, με μέγεθος αρακά, αυξάνεται σε δυσθεώρητα ύψη με τη βοήθεια του ισχυρότερου λέιζερ στον κόσμο. Η ενέργεια που μεταβιβάζει το λέιζερ στην κάψουλα, 2 εκατομμύρια Joule (2 MJ) [1MJ είναι περίπου 0,28 Kwh – και για να βράσει ένα λίτρο νερό χρειάζονται 0,091 kWh], επιτυγχάνει την πυροδότηση του υδρογόνου, και η εκλυόμενη ενέργεια είναι 3 MJ, δηλαδή η διαδικασία, εξετάζοντας το σύστημα απομονωμένα, είναι ενεργειακά “κερδοφόρα”.
Πρόκειται για ιστορική στιγμή στην εξέλιξη της έρευνας για την πυρηνική σύντηξη. Κάθε τέτοιο επίτευγμα φέρνει την ανθρωπότητα λίγο πιο κοντά στην απόλυτη ενεργειακή αυτάρκεια – η ελεγχόμενη παραγωγή ενέργειας μέσω πυρηνικής σύντηξης είναι ό,τι πλησιέστερο μπορεί κανείς να φανταστεί σαν ενεργειακό θεμέλιο της “αειφόρου ανάπτυξης”, και ίσως μια ελπίδα να αποφύγουμε την καθολική κλιματική καταστροφή, σε βάθος χρόνου.
Εν μέσω παγκόσμιων πανηγυρισμών, αξίζει να σταθούμε όμως σε ορισμένα προβλήματα.
- Πρώτον, τεχνικά μιλώντας, το λέιζερ στο συγκεκριμένο πείραμα είναι το ίδιο εξαιρετικά ενεργοβόρο: για να λειτουργήσει, και να μεταβιβάσει στην κάψουλα εστιασμένη ενέργεια 2 MJ, τραβάει από το δίκτυο 300 MJ δηλαδή εκατό φορές περισσότερη ενέργεια από ότι εκλύεται τελικά. Η τεχνολογία των λέιζερ βελτιώνεται ραγδαία όμως, οπότε ελπίζει κανείς πως η κατασκευή πολύ αποδοτικότερων λέιζερ στο κοντινό μέλλον είναι εφικτή.
Σε κάθε περίπτωση, αποτελεσματικοί αντιδραστήρες σύντηξης συνδεδεμένοι με το δίκτυο είναι τεχνολογία που βρίσκεται σταθερά (όπως ανεκδοτολογικά κυκλοφορεί στους επιστημονικούς κύκλους) 25 χρόνια στο μέλλον. Μετά το επίτευγμα του εργαστηρίου στην Καλιφόρνια, είναι ίσως κάπως πιο ρεαλιστικό να ελπίζουμε ότι αυτά τα 25 χρόνια θα παρέλθουν επιτέλους μέχρι το 2050 – στην καλύτερη περίπτωση. Αλλά αυτό κάνει την συμβολή της στην ενεργειακή μετάβαση – η οποία επείγει – αμφίβολη.
Μιλώντας με μηχανήματα
Ένα επιστημονικό ενημερωτικό δελτίο μπορεί να αποτελέσει πολύτιμη πηγή για τους αναγνώστες που ενδιαφέρονται να ενημερώνονται για τις τελευταίες εξελίξεις και ανακαλύψεις στον τομέα της επιστήμης. Με την εγγραφή σε ένα επιστημονικό ενημερωτικό δελτίο, οι αναγνώστες μπορούν να αποκτήσουν πρόσβαση σε πληθώρα πληροφοριών που μπορούν να τους βοηθήσουν να κατανοήσουν σύνθετες επιστημονικές έννοιες και να ενημερωθούν για τις τελευταίες έρευνες στους τομείς που τους ενδιαφέρουν.
Επιπλέον, ένα επιστημονικό ενημερωτικό δελτίο μπορεί να προσφέρει μια πλατφόρμα στους ειδικούς σε διάφορους τομείς για να μοιραστούν τις ιδέες και τις γνώσεις τους με ένα ευρύτερο κοινό. Μέσω άρθρων, συνεντεύξεων και άλλων μορφών περιεχομένου, αυτοί οι ειδικοί μπορούν να βοηθήσουν στην εκπαίδευση των αναγνωστών σε ένα ευρύ φάσμα θεμάτων, από την εσωτερική λειτουργία του σύμπαντος έως τις τελευταίες ανακαλύψεις στην ιατρική έρευνα.
Στον σημερινό ταχέως εξελισσόμενο κόσμο, μπορεί να είναι δύσκολο να συμβαδίζει κανείς με τις τελευταίες εξελίξεις στην επιστήμη. Ένα επιστημονικό ενημερωτικό δελτίο μπορεί να αποτελέσει έναν βολικό και εύκολα προσβάσιμο τρόπο για να ενημερώνονται οι αναγνώστες για τις τελευταίες έρευνες και εξελίξεις στον τομέα. Προσφέροντας μια τακτική πηγή πληροφοριών και γνώσεων, ένα επιστημονικό ενημερωτικό δελτίο μπορεί να βοηθήσει τους αναγνώστες να παραμένουν ενήμεροι και να διευρύνουν τις γνώσεις τους για την επιστήμη.
Την παραπάνω εισαγωγή στην χρησιμότητα ενός επιστημονικού Newsletter δεν την έγραψε άνθρωπος. Την έγραψε το Chat GPT του OpenAI – σε απάντηση του αιτήματός μας να γράψει έναν πρόλογο για την χρησιμότητα ενός Newsleter για τις Επιστήμες – και την μεταφράσαμε χωρίς περαιτέρω παρέμβαση στο DeepL. Το ChatGPT σκαμπάζει Ελληνικά (Εμείς: “Καταλαβαίνεις Ελληνικά;” – ChatGPT: “Ναι, καταλαβαίνω Ελληνικά. Είμαι μια μεγάλη μοντέλο γλώσσας εκπαιδευμένο από το OpenAI και μπορώ να καταλαβαίνω και να μιλήσω σε διάφορες γλώσσες, συμπεριλαμβανομένων των Ελληνικών…”), αλλά το “μεγάλη μοντέλο γλώσσας” μαρτυρά πως δεν προσφέρεται ακόμα για επαγγελματικές δουλειές.
Η τεχνολογία αυτή βρίσκεται στο στάδιο μεταξύ του θαυμάσιου και του επικίνδυνου. Το Chat GPT είναι ένα είδος Google με το οποίο μπορείς να κάνεις συζήτηση, συχνά καλή πηγή πληροφοριών ή οδηγιών, μπορεί να ελέγξει κώδικα και σε απλές περιπτώσεις να τον γράψει κουτσά-στραβά. Είναι όμως και επικίνδυνη γιατί “ψεύδεται”, άλλοτε θαυμάσια και άλλοτε όχι και τόσο – καθώς δεν έχει καμία αίσθηση του αληθούς – συχνά ανακατεύει τις πιο ψαγμένες θεωρίες με τα πιο αναπάντεχα λάθη (απάντησε στα πλαίσια μιας μαθηματικής απόδειξης πως 6=5-1 π.χ.). Βεβαίως το Chatbot αναγνωρίζει το σφάλμα του όταν του επισημανθεί, αλλά γενικά δεν έχει λύσει το πρόβλημα της αξιοπιστίας. Επιπροσθέτως, αναπαράγει, φυσικά, τα χειρότερα ρατσιστικά στερεότυπα, π.χ. από τον “πόλεμο κατά της τρομοκρατίας”, δημιουργώντας δικαιολογημένες ανησυχίες για το ενδεχόμενο παρόμοια προγράμματα να χρησιμοποιηθούν ως πράκτορες πολιτικής προπαγάνδας στο μέλλον.
Όμως αυτό που υπάρχει ήδη είναι εντυπωσιακό. Μπορεί να γραφτεί ο οποιοσδήποτε και να “παίξει” με το εργαλείο, αν το δοκιμάσετε θα εντυπωσιαστείτε. Ακόμα και αν κανενός η δουλειά δεν κινδυνεύει από αυτό – ακόμα; – το ChatGPT είναι ήδη ένα χρήσιμο εργαλείο αν δεν το παίρνεις τοις μετρητοίς.
Μεταξύ Matrix και Brave New World: Το εργοστάσιο των νεογνών
To βίντεο που ακολουθεί δεν είναι αληθινό – ακόμα. Είναι η κατάθεση της βασικής ιδέας για ένα πρότζεκτ το οποίο – κατά τον δημιουργό του και πολλούς επιστήμονες, είναι μερικά χρόνια μακριά από το να είναι πλήρως εφικτό.
O δημιουργός της ιδέας μιλάει ενθουσιασμένος για αυτήν σε συζήτηση στο Reddit, αλλά το πρότζεκτ είναι τόσο ξεκάθαρα ευγονικό (επιλογή χαρακτηριστικών, φύλου κτλ) που ανατριχιάζει. Για κάποιο λόγο θεωρεί πως χώρες όπως η Βουλγαρία ή η Νότιος Κορέα δεν κάνουν παιδιά λόγω υπογονιμότητας, κάτι που δείχνει πως δεν έχει σταθμίσει ακριβώς την πραγματική κατάσταση καλά. Σε αυτό συντείνει πάντως και η ιδέα πως με 8 δισ πληθυσμό η Γη χρειάζεται 30.000 νέα – τεχνολογικά παραγόμενα – μωρά την ημέρα…
Ο φυλετισμός εξορκίζεται από τη βιολογία, αλλά μπαίνει με φονική πρόθεση από το παράθυρο
Τον Μάιο του 2022, ένας ναζιστής, ακραίος λευκός σουπρεματιστής μπήκε σε ένα σουπερμάρκετ στην αμερικανική πόλη Μπάφαλο και άρχισε να πυροβολεί. Οι επιλεγμένοι στόχοι του ήταν μαύροι αμερικάνοι, και αν υπήρχε η οποιαδήποτε αμφιβολία για τα κίνητρά του, το “μανιφέστο” του που δόθηκε στη δημοσιότητα την απάντησε. Πρόκειται για ένα κείμενο ακραίου και δολοφονικά ρατσιστικού λόγου, ένα παραλήρημα ενός φανατισμένου ακροδεξιού. Το πόνημα του όμως ήταν διάστικτο με παραπομπές σε πηγές, όχι μόνο παρομοίως σκεπτόμενων ακροδεξιών “διανοουμένων”, αλλά και σε κανονική επιστημονική βιβλιογραφία, σε άρθρα και δημοσιεύματα γύρω από τη γενετική των πληθυσμών.
Η χρήση αυτών των άρθρων δεν συμπλέει με τα συμπεράσματά τους και έχει αποκηρυχθεί μετά βδελυγμίας από τους συγγραφείς τους. Έχει περάσει από το φίλτρο των διαδικτυακών εργοστασίων μιμιδίων της αμερικανικής alt-right, όπου έχει κατασκευαστεί εκ νέου, μια εκσυγχρονισμένη, πιο επιστημονικοφανής νέα φυλετιστική “τεκμηρίωση”. Στο άρθρο που ακολουθεί στο περιοδικό Undark, με αφορμή το επεισόδιο αυτό, ανατέμνεται η μακρά ιστορία πυροδότησης του φυλετισμού και του ρατσισμού από σοβαρές επιστημονικές πηγές, εξηγείται το πώς η ασάφεια και η θολότητα των κατηγοριών ταξινόμησης πληθυσμών που χρησιμοποιούνται χρησιμεύει σαν ακούσιο αλλά ιδανικό προσάναμα για εμπρηστικές ρατσιστικές ερμηνείες και για τον τρόπο που η συνειδητοποίησή του προβλήματος από την επιστημονική κοινότητα έχει επηρεάσει τον τρόπο που γράφει για αυτά τα θέματα, αλλά και έχει οδηγήσει σε μια αναθεώρηση βασικών επιλογών.
Φανταστικές σκουληκότρυπες
Αρκετό θόρυβο έχει προκαλέσει ένα άρθρο μιας ομάδας θεωρητικών και πειραματικών Φυσικών από την Αμερική, που ισχυρίζεται ότι παρατήρησε πειραματικά το σχηματισμό μιας “σκουληκότρυπας” σε έναν κβαντικό υπολογιστή. Η ομάδα, επιφανή μέλη της οποίας είναι ο Daniel Jafferis από το Harvard, ο Joesph Lykken από το Fermilab και η δικιά μας Μαρία Σπυροπούλου από το Caltech, έδωσε μεγάλη δημοσιότητα στο πείραμα, με εκτενή κάλυψη, πέρα από το αρχικό άρθρο στο Nature, στο Quanta και στους New York Times (αρχειοθετημένο άρθρο).
Πριν διαβάσουμε τα άρθρα και εκραγεί ο εγκέφαλός μας, παραθέτουμε μερικά “βασικά”. Η καλύτερη θεωρία της βαρύτητας που έχουμε, η γενική θεωρία της σχετικότητας, του Einstein, προβλέπει την ύπαρξη μαύρων τρυπών, στο κέντρο των οποίων οι εξισώσεις καταρρέουν και διάφορες ποσότητες απειρίζονται. Σε μια προσπάθεια να διορθώσουν το πρόβλημα, οι Einstein και Rosen, το 1935, πρότειναν την ύπαρξη μιας “σκουληκότρυπας”: ενός είδους τούνελ που περνάει μέσα από κάποιες επιπλέον διαστάσεις και ενώνει δυο μαύρες τρύπες. Την ίδια χρονιά οι ίδιοι, μαζί με τον Podolski πρότειναν ένα πείραμα που ξεκίνησε την συζήτηση για την κβαντική διεμπλοκή, την ιδιότητα υποατομικών σωματιδίων να συμπεριφέρονται με ενοποιημένο τρόπο ανεξάρτητα από την απόσταση που τα χωρίζει. Στο τέλος του 20ου αιώνα ο Juan Maldacena ανακάλυψε ότι υπάρχει (μάλλον – η απόδειξη μας διαφεύγει ακόμα) ένα είδος μαθηματικού δυϊσμού μεταξύ δυο πολύ διαφορετικών (και εντελώς φανταστικών) συστημάτων: από τη μία ενός καμπυλωμένου χωροχρόνου, κενού, και ριζικά διαφορετικού από το δικό μας σύμπαν (αλλά που είναι μια πιθανή λύση των εξισώσεων του Einstein), του λεγόμενου χώροχρόνου Anti-de Sitter, από την άλλη ένα σύστημα από κβαντικά σωματίδια (ριζικά διαφορετικά από αυτά που γνωρίζουμε ότι υπάρχουν) που ζουν στο όριο αυτού του χωροχρόνου, και υπακούν σε ένα είδος συμμετρίας που ονομάζεται “σύμμορφη”. Η εργασία του Maldacena οδήγησε σε χιλιάδες άλλα άρθρα και αναρίθμητες εργατοώρες έρευνας των πιο λαμπρών μυαλών του 21ου αιώνα: ήταν η πρώτη φορά που κάτι που σχετίζεται με τη βαρύτητα δείχνει να μπορεί να συνδεθεί με κάτι που σχετίζεται με το μικρόκοσμο, έστω και απλώς επειδή και τα δύο επιδέχονται κοινής μαθηματικής περιγραφής. Μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας φαινόταν ο,τι ίσως και να αχνοφέγγει στον ορίζοντα. Είκοσι χρόνια μετά, η σχετική πρόοδος δεν είναι μεγάλη. Δείτε εδώ ένα βίντεο για μια λίγο πιο φιλόδοξη προσπάθεια εξήγησης της υπόθεσης του Maldacena σε 8 λεπτά.
Σχετικά πρόσφατα, ο Leonard Susskind και ο Maldacena πρότειναν ότι με μια κάποια έννοια, η ύπαρξη της σκουληκότρυπας και η δυνατότητα να την διασχίσουν υποατομικά σωματίδια είναι το μαθηματικό αντίστοιχο ενός φαινομένου κβαντικής διεμπλοκής, συνδέοντας έτσι το άρθρο των Einstein-Rosen για τις σκουληκότρυπες με το άρθρο των Einstein-Podolski-Rosen για την διεμπλοκή, ογδόντα χρόνια μετά τη συγγραφή τους.
Αυτό που έκαναν λοιπόν οι ερευνητές από τις ΗΠΑ είναι να σχεδιάσουν ένα πείραμα στο οποίο το μαθηματικό αντίστοιχο μιας σκουληκότρυπας σε δύο διαστάσεις – η οποία σκουληκότρυπα στον πραγματικό κόσμο αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο φαινόμενο κβαντικής διεμπλοκής – να είναι απλοποιημένο αρκετά για να είναι υλοποιήσιμο”. Η υλοποίηση έγινε στον ισχυρότερο κβαντικό υπολογιστή του κόσμου, τον Sycamore της Google, και το πείραμα στέφθηκε με επιτυχία. Κι έτσι αυτό που ξέρουμε είναι ότι τα διεμπλεκόμενα κβαντικά bits (qubits) του υπολογιστή συμπεριφέρονται με τρόπο που περιγράφεται από τα ίδια μαθηματικά που περιγράφουν μια φανταστική δισδιάστατη σκουληκότρυπα σε έναν anti-de Sitter χωροχρόνο. Αξιοσημείωτο;
Η κάλυψη από το περιοδικό Quanta, όπου διαβάζουμε ότι “φυσικοί φέρεται να δημιούργησαν την πρώτη σκουληκότρυπα […] που αναδύθηκε σαν ολόγραμμα από qubits”, είναι απογοητευτικά εξυμνητική – δείγμα ότι ακόμα και βραβευμένοι με Πούλιτζερ δημοσιογράφοι, όπως η Natalie Wolchover που υπογράφει το άρθρο, μπορούν να πέσουν θύματα του, ας πούμε, υπερβολικού ενθουσιασμού των επιστημόνων. Μια σειρά από καταδικαστικά σχόλια κάτω από το άρθρο δείχνουν ότι καλό είναι να μην παίρνουμε τις μεταφορές που χρησιμοποιούν εξειδικευμένοι επιστήμονες πάντα τοις μετρητοίς. Αντίθετα, στους New York Times, o Dennis Overbye, παλιά καραβάνα με άφθονα παράσημα, φροντίζει να το πει πιο καθαρά:
Η σκουληκότρυπα που η κυρία Σπυροπούλου και οι συνάδελφοί της δημιούργησαν και εκμεταλλεύθηκαν δεν είναι ένα τούνελ μέσα από τον πραγματικό χώρο αλλά μάλλον από έναν “αναδυόμενο” χώρο σε δύο διαστάσεις. Οι “μαύρες τρύπες” δεν είναι πραγματικές, που θα μπορούσαν να καταπιούν τον υπολογιστή, αλλά γραμμές κώδικα σε έναν κβαντικό υπολογιστή. Για να είμαστε ακριβείς τα αποτελέσματα ισχύουν μόνο σε ένα “παιδικό μοντέλο” για ένα σύμπαν διαφορετικό […] Να το ξεκαθαρίσουμε: τα αποτελέσματα αυτού του πειράματος δεν προσφέρουν την προοπτική, κάπου στο προσεχές μέλλον, ή στο απώτερο, για ένα κοσμικό υπόγειο σιδηρόδρομο μέσα από τον οποίον να διασχίσουμε το Γαλαξία όπως η Jodie Forster στην ταινία “Contact” ή ο Matthew McConaughey στο “Interstellar”.
Μπορεί οι σκουληκότρυπες να είναι λίγο θολές, το βίντεο στο Quanta όμως είναι πολύ καλογυρισμένο, να το δείτε οπωσδήποτε.
