10 найзагадковіших відкритих питань у науці
Від того, як виникло життя на Землі, до того, чому ми бачимо сни, — ці питання, на які немає відповідей, і вони продовжують спантеличувати вчених.
Під кінець цього бурхливого року розгляньмо деякі з найбільших відкритих запитань у науці — тих, які вже давно не дають ученим спати ночами. Попри те що ці питання ставлять у глухий кут, вони вказують на найважливіший факт: що більше ми знаємо, то більше нам належить дізнатися. Знанням немає кінця, поки ми продовжуємо ставити запитання (і отримувати фінансування на спроби відповісти на них).
Що ще цікавіше, на деякі з цих запитань просто неможливо відповісти, принаймні за допомогою звичайної наукової методології, що поєднує в собі об’єктивність і редукціонізм: уявлень про те, що ми можемо дистанціювати себе від об’єктів, які ми вивчаємо (об’єктивність), і про те, що можна розбити складні системи на більш дрібні, щоб вивчити їхню поведінку, а потім вивести поведінку цілого з поведінки частин (редукціонізм).
У кожному списку “найважливіших” запитань є частка довільності, враховуючи суб’єктивність автора. Однак я б ризикнув сказати, що ці питання належать до числа найважчих — і вже точно до числа найзагадковіших, які привертають увагу. Отже, ось вони, без особливого порядку і без відповідей:
1. З чого складається Всесвіт?
Нам відомо лише 5% складу Всесвіту. Ці 5% складаються зі звичних атомів періодичної таблиці, їхніх молекулярних агрегатів, або складових атомів: протонів, електронів і нейтронів. Є також нейтрино — невловимі частинки, які можуть проходити крізь матерію, наче там нічого немає, включно з нашою Землею. Загадкою залишаються інші 95%, що складаються з темної матерії (приблизно 27%) і темної енергії (приблизно 68%). Темна матерія не світиться і розташовується навколо галактик і скупчень галактик, як плащ-невидимка.
Ми знаємо, що вона там є, тому що вона має масу і, отже, гравітацію: вона тягне за собою відомі нам 5 % матерії, які ми можемо бачити, і ми можемо виміряти цей ефект. Темна енергія набагато загадковіша: ефіроподібне середовище, що заповнює простір і має дивну властивість розсовувати його, змушуючи галактики прискорюватися одна від одної. Ми не знаємо, що таке темна матерія або темна енергія. Існують тільки гіпотетичні пояснення, які намагаються змінити теорію гравітації Ейнштейна, щоб пристосувати її до спостережень і позбутися темряви. Але після десятиліть пошуків ми все ще залишаємося в повному невіданні.
2. Як виникло життя?
Життя з’явилося на Землі приблизно 3,5 мільярда років тому, а можливо, і раніше. Загадка полягає в тому, як скупчення неживих атомів зібралися в молекули, що поступово ускладнюються, і які в підсумку перетворилися на першу живу істоту — хімічну машину, здатну до метаболізму і відтворення. Той факт, що жива матерія — це матерія з інтенцією, залишається великою загадкою.
3 Чи самотні ми у Всесвіті?
Це питання насправді складається з двох запитань, оскільки ми хочемо знати не тільки про існування позаземного життя, а й про те, чи є воно розумним. Зрештою ми хотіли б дізнатися, наскільки поширене життя. Нам також потрібно знати, чому, якщо розумне життя не таке вже й рідкісне явище, ми досі не чуємо нікого? Це питання безпосередньо впливає на те, як ми ставимося до свого майбутнього і до планети, яку називаємо домом.
4. Що робить нас людьми?
У нас утричі більше нейронів, ніж у горили, але наші ДНК практично ідентичні. Багато тварин володіють зародковою мовою, вміють користуватися інструментами й впізнають себе в дзеркалах. Так що ж відрізняє нас від них? Більш товста лобова кора? Протилежний великий палець? Відкриття вогню і вміння готувати? Наша культура? Коли з’явилися мова і знаряддя праці? Поки що і на це питання немає відповіді.
5. Що таке свідомість?
Ми вже стикалися з цим питанням на цих сторінках, розмірковуючи про природу свідомості й навіть про її можливий зв’язок із квантовою фізикою — модною темою в деяких колах. Як виходить, що мозок генерує “я”, унікальне переживання того, що ми унікальні? Чи можна перебудувати мозок так, щоб його могли моделювати машини, чи це програшний варіант? І чому взагалі існує свідомість? Яка її еволюційна мета, якщо вона взагалі є?
6. Чому ми бачимо сни?
Попри те що ми проводимо близько третини свого життя уві сні, ми досі не знаємо, чому ми бачимо сни. Чи є у снів якась важлива функція, фізіологічна та/або психологічна? Чи це просто випадкові образи мозку, що перебуває у стані часткового спокою? Чи правий був Фрейд у своїй теорії про те, що сни — це свого роду вираження пригнічених бажань? Чи це все фікція?
7. Чому матерія існує?
Згідно із законами фізики, матерія не повинна існувати сама по собі; кожна частинка матерії — електрон, протон, нейтрон — повинна мати компаньйона — антиматерію, як у близнюків. Таким чином, позитрони, антипротони й антинейтрони повинні існувати в достатку. Але їх немає. Проблема в тому, що коли матерія й антиматерія зустрічаються, вони анігілюють у потоці високоенергетичного випромінювання.
Якби ви потиснули руку своєму антиречовинному другу, то більша частина континенту, на якому ви це зробили, перетворилася б на дим. Отже, загадка полягає в тому, що сталося з цією антиматерією. Очевидно, що якщо раніше у Всесвіті була рівна кількість і того, і іншого, то щось сталося, і матерія стала переважати над антиматерією. Або ж Всесвіт “народився” таким, з величезною асиметрією між матерією та антиматерією? Можливо, якась початкова асиметрія еволюціонувала? Якщо так, то коли вона виникла в космічній історії й що це була за асиметрія? Ми намагаємося розібратися в цьому питанні вже кілька десятиліть без особливого успіху.
8. Чи існують інші всесвіти?
Чи наш Всесвіт єдиний? Хочете вірте, хочете ні, але сучасні теорії космології та фізики частинок пророкують існування інших всесвітів, що потенційно відрізняються за своїми властивостями від нашого. Чи існують вони? Як би ми дізналися про це, якби могли? Якщо ми не можемо підтвердити цю гіпотезу, чи залишається вона частиною науки? Гіпотеза мультивсесвіту глибоко проблематична і не особливо корисна, навіть якщо про неї кумедно думати.
9. Куди ми подінемо весь вуглець?
З глобальним розвитком індустріалізації ми викидаємо в атмосферу дедалі більше і більше вуглецю (і метану), прискорюючи глобальне потепління. Що можна зробити, щоб змінити наш вплив на довкілля? І що станеться, якщо ми цього не зробимо? Моделі глобального потепління пропонують різні сценарії — від дещо м’яких до жахливих. Але очевидно, що час розмірковувати над цією проблемою і нічого не робити швидко минає. Пора серйозно зайнятися цим питанням у глобальному масштабі, на благо наступного покоління і навіть просто на найближче десятиліття. Політики діють занадто повільно.
10. Як ми можемо отримати більше енергії від Сонця?
В основі нашого бурхливого зростання лежить у більшості випадків викопне паливо. Однак, у небі є чудове джерело енергії, яке тільки й чекає, щоб його використовували більш ефективно. Чи зможемо ми запустити сонячний двигун тут, на Землі, перетворюючи водень на гелій контрольованим і життєздатним способом, щоб розв’язувати енергетичну проблему в доступному для огляду майбутньому? Прогрес іде, але повільніше, ніж нам хотілося і ніж потрібно.
*****************
Шановні добродії, дорогі українці, долучайтесь до допомоги ЗСУ. За ваші кошти БФ “Полонія” придбає для наших ЗСУ автомобілі та іншу необхідну техніку і матеріали. Вся інформація про використання Ваших коштів буде публікуватись на сайті fenixslovo.com:
Одержувач: БЛАГОДІЙНА ОРГАНІЗАЦІЯ “БЛАГОДІЙНИЙ ФОНД “ПОЛОНІЯ”
Код Одержувача: 45182991
Банк Одержувача: АТ «ОТП БАНК» в м. Київ
МФО 300528
Рахунок № UA743005280000026000000034874
Для допомоги ЗСУ.
