Один из способов рассматривать физику — это стремление создать всеобъемлющую модель, которая предсказывает явления физической реальности на основе минимального количества принципов. Эта модель будет лишь одной из множества возможных, большинство из которых могли бы быть гораздо сложнее для понимания. В настоящее время Стандартная модель физики частиц содержит 19 параметров с конкретными значениями, происхождение которых неизвестно. 19 может показаться большим числом. Действительно, многие физики, включая Альберта Эйнштейна и Пола Дирака, пытались вывести эти параметры из более фундаментальной теории с меньшим числом степеней свободы.
Но природа могла бы быть гораздо сложнее. Люди отличаются друг от друга, но электроны описываются одинаковыми квантовыми числами, практически без отклонений в рамках фундаментального уравнения Дирака квантовой механики. Представьте альтернативную контрфактическую Вселенную, в которой каждый электрон обладает свободной волей. В такой Вселенной атомы не подчинялись бы универсальному уравнению Дирака. В результате эволюция звезд и химия жизни стали бы крайне непредсказуемыми. Не говоря уже о том, что было бы невозможно связать текущее состояние этой Вселенной с её начальными условиями.
К счастью, Стандартную модель нашей Вселенной можно уместить на футболке. Мы восхищаемся пионерами современной физики, открывшими уравнения, изображенные на этой футболке, но если бы не эти конкретные люди, другие физики, несомненно, пришли бы к той же модели, анализируя соответствующие экспериментальные данные.
Эту гипотезу можно проверить, сравнив нашу Стандартную модель с моделью, разработанной учеными на экзопланетах. Если они более развиты, чем мы, их Стандартная модель окажется проще нашей, и они смогут объяснить больше явлений. Возможно, они скажут нам, находится ли в центре каждого черного дыра звезда плотностью Планка вместо нашей гипотетической сингулярности. Или же они объяснят, является ли темная материя смесью слабо взаимодействующих элементарных частиц, находящихся за пределами досягаемости Большого адронного коллайдера, или же она состоит из первичных черных дыр астероидных масс.
С этой точки зрения трудности, с которыми мы сталкиваемся при расширении границ физики, объясняются тем, что предыдущие поколения земных физиков уже сорвали все низко висящие плоды. Как же нам ускорить прогресс без помощи экзо-ученых?
Один из подходов — создать академическую культуру, которая поощряет физиков, рискующих изучать аномалии, независимо от того, окажутся ли их гипотезы ошибочными. Риск заключается в том, что большинство аномалий со временем объясняются. Например, аномалия магнитного момента мюона (g-2) исчезла после улучшенного расчета в рамках решеточной квантовой хромодинамики. Другие аномалии, такие как сигнал B-моды поляризации реликтового излучения, первоначально интерпретировавшийся как признак гравитационных волн космической инфляции, исчезли после более точных данных, которые показали, что сигнал был вызван пылью в галактике Млечный Путь.
Наука — это процесс обучения, в котором мы учимся одинаково, независимо от того, правы мы или ошибаемся. Вместо того чтобы воспринимать ошибки лично или обижаться на других за неправильные гипотезы, мы должны ценить сам процесс обучения. В конце концов, Альберт Эйнштейн утверждал в 1935–1940 годах, что черные дыры не существуют, что гравитационные волны не существуют и что квантовая механика не подразумевает "жуткое действие на расстоянии". В итоге три разных экспериментальные группы доказали его неправоту и получили три Нобелевские премии по физике за последнее десятилетие. Однако его ошибочные утверждения оказались "выигрышной" стратегией. Эти Нобелевские лауреаты никогда не жаловались, что «они изнурены попытками опровергнуть Эйнштейна, который занимает все пространство для дискуссий». Вместо этого они позволили экспериментальным данным вести их к истине. Это смиренная позиция ученика, готового учиться у природы.
После девяти лет руководства кафедрой астрономии Гарварда и набора лучших ученых я задался вопросом, похож ли нынешний преподавательский состав на тот, который я встретил, будучи молодым профессором 32 года назад. Оглядываясь назад, я понимаю, что среднее качество ученых не изменилось кардинально. Однако природа профессии претерпела значительные изменения.
Современные базы данных и знания ставят перед нами новые вызовы. Успех в анализе больших данных с использованием искусственного интеллекта (ИИ) требует иных навыков, чем те, что были нужны несколько десятилетий назад. Проблемы природы темной материи и темной энергии или следов космической инфляции намного сложнее, чем задачи, касающиеся обычной материи, которые были решены в прошлом. Кроме того, увеличение числа исследователей и масштабов научных учреждений способствует развитию больших коллабораций, в которых индивидуальный гений отходит на второй план.
Проявил бы Альберт Эйнштейн свой гений в составе крупной группы астрофизиков, разрабатывающих код для проекта IllustrisTNG, моделирующего формирование галактик в рамках стандартной модели LCDM-космологии?
Нобелевская премия по физике 2024 года была присуждена за новаторскую работу в области искусственных нейронных сетей. Это, вероятно, знаменует начало новой эры в физике, где ИИ поможет естественным нейронным сетям делать прорывы.
Будущие Эйнштейны будут ИИ-агентами?
В этом случае встанет вопрос: кто заслуживает Нобелевскую премию — человек или машина? Следующий вопрос: следует ли отменить пожизненный статус профессоров в университетах, ведь ИИ-агенты не нуждаются в гарантиях занятости для изучения рискованных направлений исследований. Им нужна лишь гарантия подключения к электрической розетке, и для этого не требуется одобрение академического совета.
С учетом развития ИИ, будущее моей кафедры может сильно отличаться от ее прошлого.
Будем надеяться, что ИИ-агенты разрушат застой, царящий в физике, и позволят нам заглянуть глубже в неизвестное. Если нет, я намерен найти внеземных ученых, которые уже справились с этой задачей. Их открытия могли бы сэкономить нам время и вдохновить академическое сообщество на лучшие достижения. Они точно стали бы лучшими образцами для подражания, чем наши политики.
Как я отметил в двух интервью BBC сегодня утром: человеческий мозг — это удивительный продукт естественной эволюции, длившейся миллиарды лет. Но он не является наилучшим возможным вариантом. Мы должны приветствовать растущую роль кремниевых нейронных сетей в нашем будущем. ИИ-ученые могут быть свободны от человеческих предубеждений, способны обрабатывать огромные объемы данных и выдерживать длительные межзвездные путешествия. Мы должны гордиться ИИ-астронавтами как посланниками человечества во Вселенной. В долгосрочной перспективе истории космоса наше собственное существование может оказаться мимолетным, даже если некоторые из нас сумеют переселиться на ближайшие планеты.
Если вы хотите читать больше интересных историй, подпишитесь пожалуйста на наш телеграм канал: https://t.me/deep_cosmos