Докато хората се борят да разберат тъмната енергия – мистериозната сила, движеща ускореното разширяване на Вселената, изследователите започват да се чудят нещо доста футуристично. Могат ли компютрите да се справят по-добре от нас? Първоначалните резултати от изследване, което използва методи на изкуствен интелект (AI), за да направи извод за влиянието на тъмната енергия с несравнима прецизност, подсказват отговорът – да.
Екипът, ръководен от изследователя Ниъл Джефри от University College London, работи с помощта на Dark Energy Survey (DES). Цел на екипът е да използва измервания на видимото и тъмното вещество, за да създаде суперкомпютърна симулация на Вселената. Тъмната енергия помага да изтласкате Вселената навън във всички посоки. Тъмното вещество пък представлява екзотична форма на веществото, която остава невидима, защото не взаимодейства със светлината.
След като създава симулацията, екипажът използва AI, за да изработи точна карта на Вселената, която обхваща последните седем милиарда години и показва влиянията на тъмната енергия. Получените данни на екипа онагледяват зашеметяващите 100 милиона галактики в около 25% от небето на южното полукълбо на Земята.
„AI удвои нашата прецизност“
Без изкуствен интелект създаването на такава карта с помощта на тези данни, които представляват първите три години от наблюденията от DES, би изисквало много повече наблюдения и време. Констатациите помагат да се потвърди кои модели на космическа еволюция са валидни, когато се комбинират с динамиката на тъмната енергия, като същевременно се изключват някои други, които може да не са.
„В сравнение с използването на старомодни методи за изучаване на тъмната енергия, използването на този подход на AI в крайна сметка удвои нашата прецизност при измерването на тъмната енергия“, сподели Джефри в изявление. „Ако искате да получите това ниво на прецизност и разбиране на тъмната енергия без изкуствен интелект, ще трябва да съберете същите данни още три пъти в различни части от небето. Това би било еквивалентно на картографиране на други 300 милиони галактики.“
Проблемът с тъмната енергия
Тъмната енергия представлява мистериозна сила, която ускорява разширяването на Вселената, изтласквайки далечни галактики от Млечния път и една от друга все по-бързо и по-бързо с времето. Сегашният период на т. нар. космическа инфлация е отделен от този, който последва раждането на Вселената след Големия взрив. Изглежда, че той се е задействал, след като това първоначално разширяване се забавя до спиране.
Представете си как бутате дете на люлка. Тя се забавя след първоначалния пласък, но вместо да спре, без да бутате отново, люлката изведнъж започва да се движи отново. И не само – люлката започва да се ускорява, достигайки все по-големи височини и скорости. Това е подобно на това, което се случва в космоса.
Вероятно бихте били доста нетърпеливи да разберете какво е добавило този допълнителен „тласък“ и е причинило ускорението. Аналогично, изследователите също се опитват да разберат как тъмната енергия е добавила допълнителен космически тласък върху самата тъкан на космоса.
Имаме достъп до едва 5% от цялата Вселена
Отговарянето на този въпрос се усложнява от факта, че тъмната енергия представлява около 70% от общата енергия и вещество във Вселената, въпреки че не знаем какво представлява тя. Когато вземем предвид тъмното вещество (вещество, което не е изградено от атоми, с които сме запознати – тези, които изграждат звезди, планети, луни, неутронни звезди, нашите тела и съседската котка), което представлява други 25%, се оказва, че ние имаме достъп до едва 5% от цялата Вселена.
„Ние наистина не разбираме какво е тъмна енергия. Това е просто дума, която използваме, за да опишем вид допълнителна сила във Вселената, която кара обектите да се отблъскват един от друг, докато разширяването на Вселената продължава да се ускорява “, каза Джефри. „Проучването на тъмната енергия цели да разкрие какво представлява тя. Основното нещо, което се опитваме да направим, е да зададем въпроса дали това е космологичната константа“
„Най-голямата грешка“ на Айнщайн
Зад космологичната константа, представена от гръцката буква ламбда (λ), се крие доста история. Алберт Айнщайн я въвежда за първи път, за да гарантира, че уравненията на неговата революционна обща теория на относителността (ОТО) от 1915 г. подкрепят модела за „статична вселена“.
Тази концепция обаче бива оспорена, когато наблюденията на далечни галактики, направени от Едуин Хъбъл, показват, че Вселената се разширява и следователно не е статична. Тогава Айнщайн хвърля космологичната константа в научното „кошче за боклук“, като се твърди, че я описва като „най-голямата си грешка“.
През 1998 г. обаче два отделни екипа от астрономи наблюдават далечни свръхнови, за да открият, че не само Вселената се разширява, но изглежда, че го прави с ускоряваща се скорост. Тъмната енергия е измислена като обяснение за силата зад това ускорение, а космологичната константа е „извадена от кошчето“. Сега космологичната константа ламбда представлява фоновата вакуумна енергия на Вселената, действаща почти като „антигравитационна“ сила, движеща нейното разширяване. Към момента космологичната константа е водещото доказателство за тъмната енергия.
„Нашите резултати, в сравнение с използването на стандартни методи на базата на картата на тъмната материя, са строго уточнени. Ние открихме същото съответствие между тъмната енергия и космологична константа“, каза Джефри. „Така че с този резултат изключихме някои физически модели на тъмна енергия.“
„Най-лошата прогноза в историята на физиката“
Космологичната константа все още представлява огромен проблем за изследователите. Това е така, защото наблюденията на далечни и отдалечаващи се небесни обекти предполагат ламбда стойност със 120 порядъка по величина (10 последвано от 119 нули) по-малка от това, което е предвидено от квантовата физика. Поради тази причина космологичната константа е описана като „най-лошата теоретична прогноза в историята на физиката“ от някои изследователи.
Колкото и да е щастлив екипът от тези резултати, това изследване все още не може да обясни огромната пропаст между теорията и наблюдението. „Това несъответствие е твърде голямо и ни казва, че нашата квантово-механична теория е грешна“, продължи той. „Това, което тези резултати могат да ни кажат, е какъв вид уравнения или какъв вид физически модели описват начина, по който нашата Вселена се разширява.“
Освен това, докато резултатите на екипа предполагат, че ОТО е правилната рецепта за гравитацията, тя не може да изключи други потенциални гравитационни модели, които биха могли да обяснят наблюдаваните ефекти на тъмната енергия.
„Ние искаме да знаем какво знаем и какво не знаем“
„На пръв поглед само разглеждането на тези резултати е в съответствие с ОТО – но все пак има много място за мърдане, защото позволява и други теории за това как работят тъмната енергия и гравитацията“, каза Джефри.
Това изследване демонстрира ползата от използването на AI за оценка на симулирани модели на Вселената, избиране на важни модели, които хората могат да пропуснат, и по този начин за търсене на важни улики за тъмна енергия.
Джефри посочва, че ще е необходима много специфична форма на AI, която е добре обучена да забелязва модели във Вселената, за да извърши тези изследвания. Космолозите обаче не могат просто да захранват базирани на Вселената симулации към своите AI системи например с ChatGPT и да очаква резултати.
Проблемът с ChatGPT
„Проблемът с ChatGPT е, че ако не знае нещо, просто ще си го измисли“, каза той. „Това, което искаме да знаем, е кога знаем нещо и кога не знаем нещо. Така че мисля, че все още трябва доста да напреднем, така че хората, които се интересуват от работа, комбинираща наука и AI, да могат да получат надеждни резултати.“
Предстоят още шест години събиране на данни от DES. Това, съчетано с наблюдения от телескопа Euclid на ESA, пуснат през юли 2023 г., трябва да предостави много повече информация за мащабните структури на Вселената. Това би трябвало да помогне на изследователите да прецизират своите космологични модели и да създадат още по-прецизни симулации на Вселената, което най-накрая може да ги доведе до отговори относно загадката за тъмната енергия.
„Това означава, че симулираните вселени, които генерираме, са по-реалистични от това, което успяхме да направим с нашите старомодни методи“, заключи Джефри. „Не става дума само за прецизност, а за вяра в резултатите и за надеждност.“
Изследването на екипа е достъпно в arXiv.
Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.
С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.
Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook, и ни последвайте в Google Новини, TikTok, Telegram и Viber или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iPhone, Huawei, Google Chrome, Microsoft Edge и Opera!
