Hvad har stjernerne gjort for menneskeheden?

Professor Roberto Trotta fra Imperial College Londons Institut for Fysik er teoretisk fysiker af uddannelse og astrofysiker af fag. Hans arbejde udforsker, hvordan statistik og maskinlæring kan hjælpe os med at omdanne komplekse datasæt fra teleskoper på Jorden og i rummet til virkelighedsforståelse.

For knap fire år siden holdt han sin tiltrædelsesforelæsning på Imperial. Nu er han en gæsteprofessor, der ønsker at give os mulighed for at værdsætte himlen og stjernerne. Hans nyeste bog, "Starborn," blev for nylig præsenteret som BBC Radio 4's Book of the Week.

Vi talte med ham for at finde ud af, hvad stjernerne, himlen og alt derimellem bringer til menneskeheden, og hvorfor vi skal stræbe efter at passe på vores planet, så vi stadig kan se op til stjernerne.

Når jeg tænker på rumforskere, er maskinlæring og big data ikke det, jeg først tænker på. Kan du forklare, hvorfor vi bruger big data og AI til at undersøge verden over os?

Maskinlæring og kunstig intelligens er blevet afgørende for at lære om vores univers. Galileo og andre så engang gennem teleskoperne og tegnede, hvad de så, og år senere på Harvard Observatory inspicerede kvindelige astronomer hundredtusindvis af stjerner og galakser gennem billeder. På grund af kompleksiteten og omfanget af de data, vi har nu, har vi brug for computere til at udtrække videnskabelig mening fra syndfloden indsamlet fra teleskoper i rummet og på Jorden.

En af de store banebrydende grænser for mit felt er netop det. Vi udforsker, hvordan kunstig intelligens (AI) kan forstå universet for os. Vi får hele tiden mere og mere data, men spørgsmålet er, hvad det hele betyder? Og det er her statistikken og maskinlæring kommer ind.

Kan du forklare mig, hvad du prøver at finde ud af, og hvad folk håber at finde ud af med dette arbejde?

Forskellige mennesker er interesserede i forskellige ting. Min forskning fokuserer på tre hovedområder:hvad der skete i den første brøkdel af den anden af ​​Big Bang, hvordan mørkt stof og mørk energi opfører sig, og at forstå hvad universet er lavet af.

Universet består af 25 % mørkt stof og 70 % mørk energi – som tilsammen udgør hele 95 % af universet – men vi har en lille anelse om, hvad de er.

Vi skylder vores eksistens til tyngdekraften fra mørkt stof. Det spillede en afgørende rolle i at gøre det muligt for galakser og stjerner at dannes, især med den hurtige hastighed, de gjorde. Vi er ret sikre på, at mørkt stof eksisterer, fordi vi ser, at det påvirker den måde, universet udvider sig på, og den måde, galakser bevæger sig på. Spørgsmålet er, hvad det er lavet af?

Mørk energi er meget sværere at forklare. Vi ser universet vokse hurtigere og hurtigere, og vi tror, ​​at det er forårsaget af en frastødende kraft, en anti-tyngdekraft. Og det er måske på grund af egenskaben ved selve det tomme rum; efterhånden som universet udvider sig, skaber det mere tomt rum, hvilket igen fører til flere frastødende kræfter, så det udvider sig endnu hurtigere. Vi tror, ​​at denne løbske ekspansionsproces er drevet af mørk energi, men ingen forstår, hvad det er. Og vi prøver at finde ud af det.

Jeg kan ikke forstå, hvordan du ville undersøge de første millisekunder efter Big Bang, fordi det er så kort en tidsramme for noget så længe siden. Hvordan gør du det?

Vi har nu observationer fra meget, meget tidligt i universets historie, stråling, der kommer fra 380.000 år efter The Big Bang. Universet har 13,8 milliarder år under sit bælte, så 380.000 år efter begyndelsen er en brøkdel af dets alder. Takket være disse observationer kan vi gå tilbage næsten til begyndelsen.

Vi er ret sikre på, at vi kan rekonstruere næsten alt indtil det tidspunkt. Men hvad sker der der? Det er det store spørgsmål.

Vi tror, ​​at universet udvidede sig meget, meget hurtigt med en eksponentiel hastighed på meget kort tid. Vi kalder det øjeblik "inflation", og vi forsøger at rekonstruere, hvordan den lille brøkdel af et sekund så ud, og hvad den blev udløst af.

Selvom dette var meget højere energi end hvad der sker i dag med mørk energi, var det den samme effekt – eksponentiel ekspansion. De to ting er måske eller måske ikke forbundet.

Kun 5% af universet er lavet af ting, som du og jeg er lavet af. Det er et af de store spørgsmål i fysik. Hvad er resten af ​​tingene, og hvorfor findes det? Hvorfor er universet så mærkeligt?

Hvad har du indtil videre opdaget om universet og dets underlighed?

Videnskab er altid en samarbejdsvirksomhed, så du bygger på skuldrene af giganter. Jeg har meget dygtige yngre forskere, som arbejder med

mig i min gruppe, og i fællesskab ønsker vi at give svar på disse spørgsmål på en måde, der bruger alle tilgængelige oplysninger i dataene med et resultat, du kan stole på.

Det er meget statistisk og beregningsmæssigt, og vi søger altid, hvordan vi kan få disse oplysninger ud af komplekse datasæt.

Din bog handler om at se op til stjernerne – som jeg formoder, at du har gjort meget ud af – og værdsætte, hvad stjerner har gjort for menneskeheden.

A – Ja, vi er alle lavet af stjernestøv – men stjerner har gjort så meget mere for os end det. Bogen handler ikke om stjernernes fysiske natur eller mørkt stof eller nogen af ​​de ting, vi har talt om indtil nu. Bogen handler om den kulturelle indvirkning, som det at se stjernerne har haft på menneskeheden, lige fra det øjeblik, hvor Homo Sapiens gik ud af Afrika for 50.000 år siden, til kunstig intelligens i dag. Stjernerne har meget at svare for i forhold til den inspiration og viden, de har givet os.

Du lavede en sammenligning mellem Homo Sapiens for 50.000 år siden og AI i dag. Vil du sige, at denne indvirkning af himlen og stjernerne er lige så stor, som den var for 50.000 år siden?

Vi mister himlen og vores forbindelse til himlen, og du spørger måske, om det er vigtigt? Jeg tror, ​​ja, det er meget vigtigt. Når vi mister himlen, mister vi en bevidsthed om vores dybe forbindelse, der går tilbage til forhistorien.

Vi har meget travlt nu, vi bor i byer, vi ser ikke op, og vi er ligeglade med stjernerne længere, for 150 år siden kunne man se Mælkevejen fra London. Nu ser du næsten ikke nogen stjerner overhovedet. Selv hvor jeg i øjeblikket er i Trieste, Italien, hvor himlen er ret mørk, ser du masser af forbipasserende satellitter, som efter nogle skøn vil være flere end stjernerne i 2030.

Hvad sker der, når vi mister stjernerne?

Ved at miste forbindelsen mister du betydningen af ​​vores plads i universet og den betydning, som den har i utallige generationer. Dette bringer ikke kun nutiden, men også vores fremtid i fare.

Vi mister følelsen af, at vi er en blå prik, der svæver i et stort, ugæstfrit mørkt univers, og at vi er langt væk fra ethvert andet sted, vi kunne kalde hjem.

Vores planet er uerstattelig, der er ingen Planet B, og vi kan ikke kolonisere Mars, ikke på den tidsskala, som vi har brug for den. Vi er nødt til at tage os sammen, for at miste stjernerne betyder også at miste os selv.

Er dit mål her at give folk mulighed for at slå op?

Jeg vil give folk mulighed for at se op til stjernerne, men også til at tænke på vores bane og mærke på universet. Allerede så tidligt som for 50.000 år siden ændrede vi vores miljø, så det passer til os. Nu er der en følelse af fare gennem tabet af biodiversitet og klimaændringer. Ved at tage dette meget lange blik på hele menneskets historie, og hvordan stjernerne har ført os, og forhåbentlig se op på stjernerne for at få mere inspiration til fremtiden, bør vi tænke:"Hvor skal vi hen herfra?" I stedet for til stjernerne eller Mars er vi nødt til at genvinde det unikke og skønne ved vores plads i universet, vores egen planet, nu.

Ville det være farligt for menneskeheden, hvis vi en dag kiggede op mod himlen, og vi blev mødt med en enorm sorthed i stedet for stjerner?

Det ville ikke nødvendigvis være farligt, men vi ville alle være fattigere. Forestil dig en verden, hvor et slør af skyer omslutter himlen, som jeg gør i Starborn, og hvor ingen nogensinde har set en stjerne, solen eller månen. Det er måske ikke farligt, men det ville bestemt ikke være lige så berigende.

Jeg kan se, at du tidligere har lavet en del videnskabelig kommunikation. Er det din passion at uddanne andre?

Det er noget, jeg altid har gjort, og jeg har altid følt, at det er min pligt som videnskabsmand. Jeg vil gerne give noget af den spænding, passion og entusiasme tilbage, som vi som forskere er heldige at forfølge som vores hovedlinje.

Det er en stor ære at dele det med offentligheden.

Hvad synes du om, at din bog blev nomineret som Ugens Bog?

Det er selvfølgelig en utrolig ære, og jeg havde ikke forventet det. Jeg vil gerne have min bog til at hjælpe med at aflive myten om en Planet B, vi kan flygte til, og bidrage til samtaler om, hvor presserende det er at beskytte vores planet.

Vi skal være opmærksomme på, hvad der sker her og nu, den næste generation vil ikke have stjernerne og måske ikke engang have en planet at leve på. For mig er det det vigtige budskab.

Flere oplysninger: Starborn:Hvordan stjernerne skabte os (og hvem vi ville være uden dem). www.hachettebookgroup.com/titl … 76/?lens=basic-books

Leveret af Imperial College London