Най-простите въпроси… с най-сложни отговори

Много ги "обичаме", нали? Невинните въпросчета, които милите ни дечица уж като на шега ни задават в най-неподходящия момент. Онези, на които не само ние, но дори най-големите гении не намират отговор. Фундаменталните въпроси, които изглеждат прости, но като че ли нямат еднозначно решение. А може би ние, възрастните, все още не сме дорасли, за да ги открием?

Този материал (създаден по източници от The Guardian и RuNet) има също проста цел. Тя не е да ви научи на всичко - защото всеки от въпросите е сам по себе си достатъчно сериозен, за да може да се създаде цяла отделна статия за него. Целта е по-скоро да предизвика разговор, интелигентен спор между нас. Да споделим мнения, виждания, теории, информация. И по този начин да научим още нови, интересни неща. Като например простия, но много интересен факт за голите къртици. За какво иде реч ли? Ще видите малко по-надолу. Ето и въпросите:

 

От какво е изградена Вселената?

Ако си спомняте, само преди 20-ина години, през 90-те на миналия век, този въпрос не беше актуален. Всички знаехме - Вселената е изградена от атоми, състоящи се от протони, електрони и съответните стотици кварки. Според днешните разбирания обаче 96% от Вселената се състоят от… мистериозна материя и енергия! Тъмната материя (термин, познат още от 1933 г.) изпълва 22% от познатата ни Вселена, а тъмната енергия (възприета около 1998 година) заема цели 74%!

Останалите едва 4% представляват… всички видими за нас планети, звезди, галактики! А ако тях можем буквално „да пипнем“, то едва ли някога ще успеем да докоснем „тъмните“ частици. Защото те взаимодействат изключително слабо с „обичайната материя“.

Още по-странно е, че достоверно доказателство за тъмната материя… не съществува! Има само редица теории и опити за доказателства. Защото тя не може да бъде видяна или засечена със съвременните уреди, а за наличието и се съди косвено - по гравитационния ефект, който оказва върху нормалната материя.
За доказване на тъмната енергия ще бъдат необходими дори още повече усилия. И дали някога ще разгадаем „тъмните“ им свойства, е още по-мрачен въпрос.

 

Защо тогава тези жалки 4%, от които сме изградени, изобщо съществуват?

Наистина… ако следваме логиката, дори те не би трябвало да съществуват! Стандартният модел на Вселената не позволява идеята, че веществото и антивеществото още от момента на възникване на Вселената са били в различни количества. Само че, ако това не е било така, то веднага след възникването си антиводородът би трябвало да се е анихилирал и унищожил, влизайки в контакт с водорода? Както и… цялата останала материя!

 

Картината щеше направо да бъде сюрреална – всички атоми се анихилират, а из Вселената се носят единствено фотони - светлина с различна енергия и нищо друго! Тъй като според днешната наука това очевидно не се е случило, то тогава във Вселената е налице асиметрия: разлика в баланса между материя и антиматерия.

През годините са правени множество опити за обяснение на този куриоз – като например, че антиматерията по някаква причина се разпада по-бързо от материята. Ясно доказателство обаче няма. Нещо да кажете?

 

-
Съществуват ли други вселени освен нашата?

Доста неудобен въпрос. А от отговора му зависи цялата картина на нашето мироздание. Странно е да смятаме, че Вселената е само една. Егоизъм. Ако обаче Вселените са повече от една, то… тогава е почти сигурно, че са безкрайно много на брой. Много физици залагат на тяхната числена безкрайност, като физичните закони и константи във всяка са уникални само за нея. Според тях животът на Земята е резултат от безкрайно много различни варианти на физичните закони, като само в една-единствена тяхна комбинация (нашата Вселена) е станало възможно възникването му. Във всички останали паралелни вселени живот няма, защото не се е получила „правилната подредба“.

Макар и това да е титанично сложна и невъобразима за представите ни задача, според теорията на вероятностите тя е възможна. Явно в една от всички тези безкрайно много Вселени на природата й е „провървяло“ и е възникнал животът. Ето и един пример – вземете книгата на име „Хамлет“, търпеливо нарежете страниците така, че всяка отделна буквичка да е отделена от останалите. Получената купчина можете смело да размесите и ще се получи… хаос от букви. След това започнете да правите комбинации - да подреждате буквите една след друга. При условие че имате безкрайно много време, следователно безкрайно много възможности да ги комбинирате, в един прекрасен ден те ще се подредят точно така, както ги е написал някога Шекспир. Досещате ли се?

Има обаче и различни мнения. Някои физици смятат, че всички т. нар. случайни процеси и събития на практика са напълно квантови по своята природа (възможни, но неосъществени, подобно на парадокса на котката в кутия на Шрьодингер). Те не се реализират до момента, в който не бъдат погледнати от страничен наблюдател. От този момент нататък вече съществува само един вариант – в който се е активирал наблюдателят, а котката (жива или мъртва) реално присъства само в нашата Вселена. Малко сложно за разбиране, нали?

 

-
Сами ли сме във Вселената?

Хиляди варианти на този казус занимават мозъците на хората от много години насам. Няма нужда да се спираме на всички, но това, че по улиците си не срещаме извънземни, означава, че или човечеството ще загине, преди да успее да отлети до други звезди (иначе защо ТЕ все още не са долетели до нас?), или има нещо друго в уравнението, за което не се досещаме.

Ето няколко оригинални обяснения. Според великия автор фантаст Станислав Лем нашите представи относно начина на живот на чуждоземците просто… куцат. Хората съвсем егоистично са разделили всички обекти в Космоса на естествени и изкуствени, а в същото време много от „естествените“ обекти и явления биха могли да бъдат страничен продукт или пък съзнателна цел от техническата дейност на извънземни свръхцивилизации. Според тази концепция черните дупки като нищо биха могли да бъдат генератори на енергия, електроцентрали, а в същото време и средства за събиране на космически боклук (като космически газ, пречещ на гледката). В такъв случай опитите ни да открием и видим извънземните, използвайки днешните ни разбирания, са обречени. Способността за различаване на изкуствените явления от естествените е функция от знанието на онзи, който установява това различие. За това, как би изглеждала една енергетика, боравеща с огромни порядъци енергия (на звездно ниво!), ние ще сме способни да разсъждаваме едва, когато започнем на практика да боравим с енергетика от същия порядък. А това хич няма да е скоро…

 

Друг вариант, който от години се застъпва в научната фантастика, е още по-странен. Пътешествия на извънземни не съществуват, защото на определен етап от развитието си те или се научават локално да променят физичните закони бързо и просто, което позволява безкрайно да разширяват жизненото си пространство без нужда от далечни пътешествия, или пък откриват директни пространствени преходи към други светове, позволяващи „мързелива“ колонизация без далечни и продължителни пътешествия с космически кораби.

Какво има вътре в черните дупки?

Проблемът не е в това, че не знаем какво има вътре, а по-скоро, че хората нямат дори никаква представа за възможна теория или експеримент, който би позволил да установим това. Общата теория на относителността изобщо не важи в условията на сингуларност (хипотетично съществуващите условия в черната дупка). Може би квантовата физика ще намери отговор на въпроса, но това не се случва вече от много години насам. Още по-сложно става, ако се опитваме да я свържем с теорията на относителността. Евентуалното създаване на теория за квантовата гравитация, може би ще реши този проблем, но засега това е екзотика. Струнната теория също не може да се справи с този проблем.

 

Какво да правим с въглеродния диоксид?

Човечеството произвежда повече от 20 трилиона киловатчаса електроенергия на година, като начина за добива и е предимно чрез изгаряне на съединения на въглерода (нефт, въглища и др.). Благодарение на това (според теорията за глобалното затопляне) нашата планета става все по-топло място. Последното води до множество проблеми, които няма нужда да посочваме сега, вероятно ги знаете.

Намаляването на парниковите газове в атмосферата е сериозна задача, която няма решение. Затова пък съществуват множество налудничави предложения, като например това – да се създадат инсталации отвеждащи отделения въглероден диоксид под земята, където той да се свързва по химичен път с други вещества, за да не замърсява атмосферата. За жалост подобна технология ще направи добива на електричество толкова скъп, че последното ще стане неизгодно за употреба.

По-логично е да се намерят начини за добив на енергия чрез „зелени“ източници, като вятърни генератори, слънчеви централи. За жалост дори да успеем да покрием една цяла пустиня със соларни клетки, то електричеството може да стигне за домакинствата, но не и за транспортната система (милионите автомобили). По-скоро самите методи за добиване на слънчева енергия трябва да се подобрят значително (тяхното КПД) и да се променят радикално. Добър вариант е използването на слънчева светлина за разлагането на молекулите на водата до водород и кислород - същият процес за който говорехме в статията за изкуствения лист от печатното издание. Така може да се генерира енергия без отделяне на въглероден диоксид и да се даде време за откриване на още по-нови технологии, преди земният климат да се шашнал необратимо. Ако вече не е прекалено късно разбира се…

 

Как занапред ще се борим с бактериите?

Странен ли ви е този въпрос? Може би. Защото не сте запознати добре с проблема. Само в Европа в наши дни около 25 000 души годишно умират заради устойчиви към антибиотиците бактерии.

 

През последните десетилетия, настървеното използване на антибиотиците за всякакви случаи, (дори за профилактика!), както и за лечение на домашни животни доведе дотам, че тези микроорганизми изградиха устойчивост към повечето антибиотици и вече не се влияят от тяхното действие. Да, създават се нови, базирани на специфичен анализ на гените на устойчивите бактерии, но тяхната разработка струва все повече пари, а все по-малко компании продължават да се занимават с това. Така че… колко още време ще можем да издържим в тази надпревара? И няма ли съвсем скоро да станем свидетели на появата на бактерии, пред които антибиотиците ще са напълно безсилни?

 

Можем ли да победим рака?

По-вероятно не. Нека това не звучи обаче ужасяващо. През последните години се появиха сведения за това, че ракът е съществувал още при динозаврите и неандерталците – той е неотделима част от живота на многоклетъчните организми, както и смъртта. Още по-странно: колкото повече се развива медицината, толкова повече ще се увеличават и смъртните случаи от рак, докато в един момент той се окаже и почти единственият носител на смъртта. Причината за това е, че във всички дълго живеещи организми на генетично ниво е закодирана вероятността за възникване на грешки в гените, които водят до развитие на рак. Така че колкото повече време живее човек, толкова по-вероятно е тези грешки да се проявят.

Но и тук може да се появят изключения. През последните години стана ясно, че има редица многоклетъчни животни, които просто не боледуват от рак – при тях такова заболяване никога не е открито. Едни от тях са голите къртици – те притежават съвършен генетичен механизъм, който не позволява клетките им да се делят неконтролируемо. Голите къртици спокойно живеят по 30 години, докато техните братовчеди – мишките, доживяват едва до 4. Някои плъхове също не боледуват никога от рак. Изучаването на генетиката на тези животни може да ни покаже механизмите чрез които да се предпазим от рака. Но не и да го излекуваме.

Можем ли да победим смъртта?

Това ще рече, можем ли да живеем неограничено дълго? Нещо подобно на въпроса за рака. Краткият отговор е „не, не можете, ако сте многоклетъчен организъм“. Но това е само краткият отговор - има изключения.

Работата е там, че някои многоклетъчни са принципно безсмъртни, освен ако външен фактор не причини смъртта им. Може би тяхното стареене е толкова бавно, че самите учени не могат да доживеят да дочакат естествената им смърт – ха-ха, ирония! Някои медузи, актиниите, хидрите – това са организми,  които не умират от старост а само след чужда намеса (разбирайте чужда гладна уста).  

Големият мъхестошишарен бор (странно име, нали!) по всяка вероятност също прилича на тези организми. Най-старият известен такъв бор е на… 5000 години. Все пак и тези дървета не са вечни, защото са уязвими от суша, пожари, мълнии. Вероятно и това са единствените причини за смъртта им. Преди няколко години стана ясно, че соленоводните миди Arctica Islandica спокойно живеят по 500 години без видимо стареене. Същото важи и за костенурката Terrapene Carolina, за морския таралеж Strongylocentrotus franciscanus, рибата Sebastes aleutianus. Всички тези същества не показват признаци на стареене – намаляване на плодовитостта, отслабване на организма или каквото и да е което да ги отличава с екземпляр 100 години по-млад. А какво да кажем за сюнгера Scolymastra joubini, чиято продължителност на живот се оценява на не по-малко от 23 000 години!

Възможно е видовете при които стареенето е недоловимо да са много повече. Например максималната възраст на лангустите няма как да бъде установена, защото след израстването им няма никакви възрастови изменения. Очевидно е, че хората тепърва има да се учат от примерите, които им предлага майката Природа.

 

Как ще се справим с демографския проблем на планетата?

Представете си, че се справим и с рака и дори със смъртта. Дори с тях, днес населението на планетата се увеличава прогресивно. Сега сме повече от 7 милиарда, към 2050-а година ще бъдем повече от 9 милиарда, а към 2100-ата? С какво ще храним това население, при положение че имаме ограничена площ? Дори и да намерим начин да стабилизираме бройката да речем на 20 милиарда (с крути мерки относно раждаемостта), то откъде ще намираме храна за тях? В този случай дори изкуствени пържоли няма да свършат работа.

Можем да изпращаме „излишната“ бройка на Марс, но за това са нужни технологии. А как да достигнем до тях, когато в държавите с най-бързорастящ брой население основните въпроси са как то да се изхрани, камо ли да отделят пари за разработка на космически технологии?
Това е много неприятен въпрос, а отговорът ще оставя на вас. Прекалено е нехуманен…

 

Докъде ще ни отведе първият закон на Мур?

Предполагам знаете този закон, гласящ, че изчислителната мощ на процесорите се удвоява на всеки 18 до 24 месеца. До момента той почти се изпълнява, въпреки наблюдаваното в последното десетилетие забавяне в мощното развитие на процесорните технологии. Намаляването на размерите на транзисторите в днешния им вид достига до прагова стойност, под която няма как да бъде произведено нещо по-малко.
Спасение (временно) ще донесат графеновите транзистори, които на теория могат да се състоят само от един слой атоми. Но когато и това се окаже недостатъчно? Какво ще правим? Може би един от отговорите за по-нататък са квантовите компютри, без които следващите крачки в тази област ще се окажат невъзможни.

 

Кога ще имаме роботи-прислужници?

От половин век насам, че и повече фантастите ни пълнят главите с мечти за роботи-слуги, които да вършат цялата домакинска работа вместо нас. За пълноценни роботи хуманоиди обаче днес само можем да мечтаем – толкова далеч сме от тях. Днешните роботи са силно специализирани само в определени области. Трудно е да се създадат толкова гъвкави и универсални манипулатори, като човешките ръце и крака, а какво да говорим за интелекта? Изкуствен интелект е нещо доста далечно, а без него истинският слуга е безполезен.
Днешната реалност е достигнала до роботи прахосмукачки, като iRobot, които… после вие самите трябва да почиствате. За да продължим нататък ще ни е нужен изкуствен интелект. За да го създадем обаче вероятно ще са ни нужни работещи квантови компютри, защото не-квантов интелект явно не е възможен. Самите човешки мозъци са разновидности на квантовите компютри.

Кога ще създадем машина на времето?

Е, ако трябва да сме честни дори днешните космонавти в орбита донякъде са пътешественици във времето, защото за тях то тече по-бавно от това на Земята. Разбира се разликите са нищожни и незабележими. За пътуване напред във времето е нужно само да ускорим придвижването на космическите си кораби и обикаляйки насам-натам из Космоса с огромна скорост ще можем да се връщаме на Земята години след като сме излетели, но за нас са изминали само няколко.

 

Що се отнася до пътуване назад във времето… ако някога успеем да преминем през червеева дупка (проход между две черни дупки) и се върнем по този начин обратно във времето, тогава ще се сблъскаме с толкова грандиозни парадокси, че се отваря цял нова порядък от теми за дискусии.

Според много учени създаването на машина на времето е невъзможно. Още повече, че в последните години се появяват все повече хипотези за това, че времето реално не съществува или по-скоро не е точно това, което си представяме, а зависи единствено от нашите възприятия – т.е. съществува само заради нас.  Но това е една друга история, която бихме оставили за тема на цяла статия. Съгласни ли сте?

 

-

Как е възникнал живота?

Преди около 80 години експериментът на руския учен Опарин се опитва да докаже, че първите самовъзпроизвеждащи се молекули е възможно да са възникнали в „първичната супа“ – първите океани на Земята. „Супата“ е съдържала аминокиселини, полипептиди, азотни съединени и в крайна сметка там са възникнали блокчетата на живота - нуклеотиди образуващи се под действието на електрически разряди (мълнии), висока температура и космически лъчения.

Впоследствие експериментите повтарящи този процес дават смесени резултати – от основните мономери (блокчета) започнали да се образуват вещества възпрепятстващи нарастващата дължина и сложност на получените в супата полимери. Тоест нещо май не е съвсем наред в теорията.

На всичко отгоре дори да решим този проблем по този начин, само ще докажем хипотезата за „свят от мъртва РНК“. Но вероятността за спонтанно възникване на РНК, която да има и каталитични свойства (като тази в живите организми!) е много по-нищожна. Според груби сметки дори 4 милиарда години, на колкото е Земята, вероятно не биха стигнали за подобно нещо. Може би сме объркали представите си за условията на живот на Земята в началните и години. Защото как точно е възникнала РНК и още повече, как от нея е произлязло всичко останало, което виждаме днес е огромна загадка. Която някои учени днес опитват да решат, премествайки люлката на живота на… Марс. Според тях там е имало по-добри условия за формирането на РНК. И всичко започва отначало…

 

Кое ни прави хора?

Хората имат голям мозък. Някои от нас имат по-голям, някои по-малък. Мозъкът на слона обаче е много по-голям, а на кита… още по-голям. Така че, това ли ни прави владетели на „върха на пирамидата“? Хората могат да правят оръдия на труда, но на това са способни и папагалите, тюлените и други животни. Знае се, че маймуните правят това непрекъснато, но не ги считаме за разумни същества? Може би огънят? Шимпанзетата много бързо се научават да палят огън – със запалка, кибрит…

Езикът? Маймуните също могат да общуват с нарисувани знаци (пиктограми) и то дори между различни видове. Да не говорим, че някои маймуни дори са способни да комуникират по интернет ?. Културните особености на групата? Също не – орангутаните могат да заимстват по време на миграциите си различни способи за ловуване от други групи, да копират нови начини за прехрана, хранителни навици, звукови сигнали и други елементи на поведението. Така че този въпрос е наистина без отговор и може би е до голяма степен извън научния обхват.

 

Какво представлява съзнанието и защо спим?

Много учени се опитват да обяснят самоосъзнаването ни като физиологичен процес. Повечето теории се въртят около това, че съзнанието ни се формира благодарение на множеството връзки, подобно на огромна мрежа между отделни зони в мозъка. Завръзката е там, че ние на практика не контролираме съзнателно мозъка като орган и следователно не е ясно защо рефлексите и самосъзнанието са длъжни да ни се подчиняват. А може би някой друг ни контролира?

Когато спим мозъкът ни работи, нали? Всички знаем това. Така че каква е тази почивка при която… няма почивка? И защо някои гръбначни спят само с едното полукълбо на мозъка си? Съществува теория според която сънят подпомага обучението като изключвайки временно мозъка позволява на синапсите (нервните връзки) да прехвърлят спомените в дългосрочната памет. В противен случай с течение на времето количеството на натрупаните спомени би станало прекалено голямо и новите просто няма да може да се образуват. Това би нанесло съществена вреда на нашето съзнание. Е това е все пак хипотеза, макар и набираща скорост. А вие спите ли вече? Защото аз скоро смятам да го направя…