Astrofyzik Caleb Scharf sa ponoril do „zväčšiteľného vesmíru“

Protóny a neutróny v strede atómu sa v dostatočne malom zornom poli rozpadnú na svoje kvarky-tu je jadro vizualizované na 10^-15 metrov. (Obrazový kredit: s láskavým dovolením Farrara, Strausa a Girouxa)

Nová kniha astrofyzika Caleba Scharfa „Zväčšiteľný vesmír“ (Scientific American/Farrar, Straus a Giroux, 2017), ktorá čitateľov prenesie od veľkosti pozorovateľný vesmír - pokiaľ svetlo môže cestovať za 13,8 miliardy rokov - až po najkratšiu teoretickú merateľnú dĺžku, Planckova dĺžka . Scharf na svojej ceste skúma formovanie vesmíru, našej galaxie a Zeme, zloženie života a kvantovej fyziky a zložitosť, ktorá sa vyvíja, keď sa v akomkoľvek meradle pozriete za povrch.

Sharpova kniha funguje na základe rádu: 10^27 metrov, alebo 10 vynásobených 27krát, zahŕňa vesmír, ako ho poznáme, zatiaľ čo 10^-35 metrov alebo 1 delený (10 × 10… 35 krát) označuje najjemnejšie štruktúry časopriestoru, aké si v súčasnej dobe dokážeme predstaviť.

guesswhozoo.com hovoril so Scharfom o krokoch po vesmíre, o najväčších zmenách, ktoré by mohli čakať na naše porozumenie, a o potenciálnej zvláštnosti mimozemského života. [ História a štruktúra vesmíru (infografika) ]

Sieť vlákien spája galaktické hotspoty v celom vesmíre v mierke 10 až 26 metrov.(Obrazový kredit: s láskavým dovolením Farrara, Strausa a Girouxa)

guesswhozoo.com: Prečo ste sa rozhodli napísať túto knihu?

Caleb Sharp: Myslím, že kniha motivovala dve veci. Jednou z nich bola záľuba v origináli „Powers of 10“ ... Bol tu film, [' Právomoci 10 „Charles a Ray Eamesovi, v roku 1977] a potom to bolo neskoršia kniha s fyzikom Philipom Morrisonom. Ja a vydavateľ a nakoniec výtvarník Ron Miller sme k tomu mali veľkú záľubu. Súčasťou myšlienky bolo „Hej, aktualizujme to“. Za posledných 20, 30 rokov sa toho stalo veľa, s obrovskými zmenami vo vede, v našom chápaní v kozmickom meradle [a] v malom rozsahu. To bolo súčasťou motivácie - mohli by sme to skúsiť aktualizovať, vdýchnuť tomu nový život, obaja sa pokloniť originálu, ale tiež urobiť niečo trochu iné, vniesť to trochu viac do modernej éry, mať nejakú infografiku, mať väčšiu technický dôraz.

A potom tá druhá časť, naozaj - chcel som napísať niečo, čo hovorilo o povahe reality, ktorá znie dosť arogantne a ambiciózne, ale opäť sme sa o tejto myšlienke (tak veľa) dozvedeli o kozmickom meradle realita, náš rozsah, mierka Zeme, škála mikroskopických a tiež subatomických, bolo by skvelé spojiť to všetko dohromady a vytvoriť celkový obraz. Ale ako to urobíte? Mierka sa tam opäť zdala ako úhľadný spôsob, ako to urobiť.

Je to len taký úhľadný spôsob, ako rozprávať príbeh o realite. Som si istý, že by ste to mohli urobiť rôznymi spôsobmi, ale je tu niečo o rozsahu, ktoré vám pomôže vytvoriť požadovaný príbeh; Poskytne vám trajektóriu, cestu, po ktorej sa budete vydať. Takže sa to všetko akosi spojilo, tieto dve myšlienky, tieto dve túžby; jedným z nich bolo, zopakujme túto magickú vec, ktorou boli „sily 10“, ale potom [nájdite] spôsob, ako hovoriť o povahe reality pomocou najnovšieho výskumu, ako ju spojiť. A stane sa, že to urobí za vás mierka. Je to ako toto spojené tkanivo.

Zrodí sa slnečná sústava.(Obrazový kredit: s láskavým dovolením 5W Infographics/Farrar, Straus a Giroux)

guesswhozoo.com: Čo sa najviac zmenilo v našom ponímaní vesmíru od pôvodných „právomocí 10“?

Pikantné: Myslím si, že jedným z najväčších posunov z môjho pohľadu bol nárast komplexnosti, nielen ako niečo, čo treba ignorovať alebo odsúvať nabok, kde je to príliš ťažké - poskytnime len priblíženie. Zložitosť a veda o komplexných systémoch sú v súčasnej dobe v absolútnom popredí modernej vedy, a to vo všetkých oblastiach, od kozmológie až po fyziku častíc. Zložitosť a chaos vládnu. Chcel by som si myslieť, že jednou z vecí, ktoré sme s touto knihou urobili, je integrovať to so všeobecným rozšírením nášho chápania v rôznych mierkach ... aby sme získali lepší prehľad o všetkom, čo sa deje vo väčších mierkach a menšie škály sú navzájom prepojené, a táto zložitosť je rozšírená všade vo vesmíre. V texte sa snažím na to do istej miery tiež narážať; dokonca aj na konci hovorím o [myšlienke, že] cesta, ktorou sme sa v tejto knihe vybrali, je len jednou potenciálnou cestou z biliónov nevyslovených ciest, že by ste tento príbeh mohli porozprávať biliónom ďalších spôsobov, z ktorých každý je platný a každý z nich sa dotýka iného aspektu vesmíru.

Keď boli pôvodné „sily 10“ hotové, boli také krásne, akosi stále trochu mechanické. Je to tak, že ak to všetko vyjasníme, toto vieme, toto vieme ... Máte pocit, že čoskoro môžete napísať jednu rovnicu a tým sa to vysvetľuje. Myslím, že teraz chápeme, že vesmír je zložitejší. ako tamto. Veci sa vynárajú. Vyšli sme z vesmíru, čo je celkom výnimočné, a stále sa vynárajú ďalšie zložité veci. [ 7 teórií o vzniku života ]

Slony sa stretnú s džípmi na stupnici 100 metrov.(Obrazový kredit: s láskavým dovolením Farrara, Strausa a Girouxa)

guesswhozoo.com: A kde by ste očakávali, že táto kniha bude najhanebnejšie zastaraná?

Pikantné: Ach, to je hrozné. Je to dobrá otázka ... Je trochu ťažké povedať. Kniha, aj keď sa snaží byť primerane vyvážená, pokiaľ ide napríklad o kozmológiu, hovorí o temnej hmote, hovorí trochu o temnej energii, hovorí o veciach ako o multiverze; Môžu tam byť veci, v ktorých sme sa skutočne mýlili. Myslím si, že v temnej hmote je niečo, čo sa nám celkom nedarí dostať. [Len nedávno,] dva z veľkých laboratórnych experimentov pokúšajúcich sa detekovať častice tmavej hmoty boli opäť prázdne a existuje jeden všeobecný - aspoň v tejto oblasti cítim pocit, že hoci by väčšina ľudí povedala, že prevrátenie bude trvať veľa základná myšlienka temnej hmoty, trochu vstupujeme do režimu, kde to začína byť trochu znepokojujúce. A to mi naznačuje, že by mohlo dôjsť k veľkým prekvapeniam, ktoré by na jednej úrovni prepísali jednu a dve kapitoly knihy.

Vták sa objaví na slonovom chrbte v mierke 10 metrov.(Obrazový kredit: s láskavým dovolením Farrara, Strausa a Girouxa)

Na subatomárnom konci by sa dalo povedať to isté: Práve teraz a pokúsil som sa trochu zaistiť svoje stávky a hovoriť o kvantovej mechanike, je zaujímavé, že stále nemáme úplný koncepčný obraz o tom, čo kvantová mechanika nám skutočne hovorí. Predstava napríklad rôznych interpretácií kvantovej mechaniky ... je pozoruhodné, že ešte nemáme potvrdenú jednu z nich ako úplnú pravdu. Máme tendenciu pracovať s kodanským výkladom, pretože práve to sme urobili; Vidím, že v oblasti výskumu, ktorá sa tým zaoberá, sa o tom diskutuje. V kvantovom svete sú veci, ktoré sú trochu nervózne a ktoré sme lepšie nepochopili. Je teda mysliteľné, že by sa tam niečo mohlo stať.

Vták, teraz bližšie, v mierke 1 meter.(Obrazový kredit: s láskavým dovolením Farrara, Strausa a Girouxa)

V opačnom prípade si myslím, že ďalšou oblasťou, ktorá by sa mohla radikálne zmeniť - a to je pozitívna zmena - by bola [keby sme objavili život niekde inde. A to by znamenalo zmeniť celý stred knihy. No trochu preháňam. Ale myslím si, že je tu potenciál objavu, ktorý posúva našu perspektívu hlbokým spôsobom o zvláštnosti života na Zemi, o povahe života na Zemi ... Ak nájdeme niečo niekde inde, či už na Marse alebo na indikátoroch na exoplanéte, to je veľa stojí. To by bolo určite prepracované vydanie. [ 10 exoplanét, ktoré by mohli hostiť mimozemský život ]

Vtáčia korisť v mierke 1/10 metra alebo 10 cm.(Obrazový kredit: s láskavým dovolením Farrara, Strausa a Girouxa)

guesswhozoo.com: Bol by život inde nevyhnutne v približne rovnakých rádoch ako my?

Pikantné: Je to zložité. Zaujímalo by ma, ale naozaj by ma šokovalo, keby bol život v úplne inom meradle, buď v oveľa väčšom meradle, máte nejaký divný, integrovaný organizmus v rozsahu 20, 30, 40 km alebo tak, a bol by som tiež pekný šokovaný a užasnutý, ak je nejakým spôsobom menší ako stredne zložitá molekula. V mikroskopickom meradle je ťažké si predstaviť, ako by ste mohli mať štruktúry, ktoré majú potrebnú zložitosť, aby dali vznik živým systémom. V tomto zmysle sú molekuly už minimom, takže molekulárna biológia môže byť univerzálnou vecou. Pravdepodobne nemáte subatomickú biológiu a je to len kvôli zložitosti, ktorá je povolená. A potom vo veľkom, áno. V tejto oblasti sa už pracovalo, napríklad v súvislosti s používaním energie v mierke a účinnosti, a zdá sa - ak to nebolo postavené veľmi, veľmi odlišne, čím ste väčší, tým bude problematickejšie z energetického hľadiska, ale potom aj z komunikačného hľadiska.

Ak ste nafúkli ľudský mozog na 100 km naprieč, to skutočne, keď sa zamyslíte nad všetkými tými malými elektrochemickými signálmi, ktoré bzučia okolo, pokiaľ neprerobíte rýchlosť, ktorou sa tieto signály šíria, dostanete potom veľmi veľký a veľmi pomalý mozog ... Možno je to moja zaujatosť zameraná na človeka , ale zdá sa, že pre organizmus by bolo ťažké vyvinúť sa takýmto spôsobom a stále byť schopný reagovať na svoje prostredie spôsobom, ktorý mu bráni vyhynúť. Veci sa dejú, niečo spadne, niečo vás prenasleduje - to sa pravdepodobne bude diať v dosť rýchlych časových intervaloch. Čím ste väčší, tým je ťažšie sa s tým vyrovnať, okrem všetkých myšlienok energetickej účinnosti. Ale to je všetko za predpokladu, že živé systémy musia byť skutočne postavené uhlíková chémia , a povedal by som, že aj keď sa to zdá ako najpravdepodobnejšie, pretože uhlíková chémia je taká úžasne bohatá, nevieme. Možno môžu byť živé systémy postavené z rôznych podkladov; to by bolo určite zaujímavé.

Tento rozhovor bol upravený na dĺžku. Môžeš kúpte si „The Zoomable Universe“ na Amazon.com .

E -mail Sarah Lewinovej na slewin@guesswhozoo.com alebo ju sledujte @SarahExplains . Nasleduj nás @Spacedotcom , Facebook a Google+ . Pôvodný článok na guesswhozoo.com .