Ignorance:How It Drives Science, ένα νέο Podcast

Η επιστήμη δεν είναι η τεράστια δομή που χτίστηκε από γεγονότα που διδάχτηκες στο σχολείο — τουλάχιστον όχι σε επιστήμονες. Αυτό που ενδιαφέρει τους επιστήμονες είναι αυτό που δεν γνωρίζουν, αυτό που μένει να καταλάβουμε. Και υπάρχουν πολλά από αυτά. Σε αυτό το podcast, δίνουμε στους επιστήμονες την ευκαιρία να μιλήσουν για αυτά που δεν γνωρίζουν, πώς δημιουργούν ερωτήσεις, γιατί μια ερώτηση είναι πιο σημαντική από μια άλλη και τι συμβαίνει αν απαντήσουμε σε μια ερώτηση. Συμβουλή:Συνήθως λαμβάνουμε περισσότερες ερωτήσεις.

Στο πρώτο μας επεισόδιο, ο αστρονόμος Jill Tarter, ο πρώην διευθυντής του Search for Extraterrestrial Intelligence, μας ταξιδεύει στην ιστορία του SETI, τις ιδέες και την τεχνολογία που το ενέπνευσαν και όσα έμαθαν οι αστρονόμοι στην πορεία για το «παιχνίδι -changers» ότι πάνω από το ante ότι υπάρχει κάποιος ή κάτι εκεί έξω.

Ξεχάστε λοιπόν τα ξεκάθαρα γεγονότα και ελάτε μαζί μας για να ακούσουμε για τις ερωτήσεις, τα παζλ, τα μυστήρια που κάνουν την επιστήμη να φεύγει. Στο podcast μας, η άγνοια, πράγματι, είναι ευτυχία.

Ακούστε το πλήρες podcast εδώ.

Μερική μεταγραφή:

Πώς καταλήξατε σε αυτήν την ερώτηση ως κάτι που ήταν ένα πάθος για εσάς όλη σας τη ζωή;

Απλώς εντυπωσιάστηκα με τη σημασία αυτής της ερώτησης, «Είμαστε μόνοι;» Οι άνθρωποι το ζητούσαν σε όλη την ιστορία. Και επίσης έμεινα έκπληκτος που βρισκόμουν στο σωστό μέρος τη σωστή στιγμή με το σωστό σύνολο δεξιοτήτων, που θα μπορούσα ίσως να κάνω κάτι για να προσπαθήσω να το απαντήσω.

Υπάρχει μια υπόθεση από εσάς και τους ανθρώπους σε αυτόν τον πλανήτη σχετικά με το τι είναι κατασκευασμένο και τι είναι φυσικό. Ποιες είναι οι προσδοκίες αυτής της υπόθεσης;

Έχουμε κολλήσει με τη φυσική και την τεχνολογία που καταλαβαίνουμε αυτήν τη στιγμή. Και πρέπει να προσέχουμε το γεγονός ότι μπορεί να υπάρχουν και άλλες τεχνολογίες εκεί έξω. Μπορεί να υπάρχει περισσότερη φυσική από αυτή που καταλαβαίνουμε αυτή τη στιγμή. Αλλά όταν εξετάζουμε τι μπορεί να κάνει η φύση όσον αφορά την εκπομπή σημάτων, εξετάζουμε το γεγονός ότι σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, εντάξει; Έτσι, αν είναι σήματα που αναζητούμε, αν αυτό είναι που πρέπει να αναζητήσουμε, τότε έχουμε το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Και στο ραδιόφωνο, όταν κοιτάτε τις εκπομπές από φυσικές πηγές, από σκόνη και αέρια και μοριακά σύννεφα από πλανήτες, από άλλες πηγές, διαπιστώνετε ότι η φύση διαχέει την ενέργεια ενός σήματος σε πολλές διαφορετικές συχνότητες.

Έτσι, ακόμα κι αν η πραγματική εκπομπή από μια συλλογή ατόμων ή μορίων, παρόλο που αυτή η εκπομπή μπορεί να είναι σε μια πολύ ειδική συχνότητα, που δηλώνει τα ενεργειακά επίπεδα μεταξύ των οποίων ένα άτομο ή ένα μόριο διεγείρεται ή αποδιεγείρεται, αυτό θα μπορούσε να είναι απολύτως ακριβής συχνότητα. Αλλά επειδή χρειάζεστε πολλά άτομα και μόρια για να σας δώσουν αρκετή εκπομπή για να κάνετε ένα ανιχνεύσιμο σήμα, και αυτά τα άτομα και τα μόρια θα κινούνται το ένα σε σχέση με το άλλο, τότε αυτός ο ακριβής τόνος εξαπλώνεται σε μια σειρά συχνοτήτων. Η φύση λοιπόν είναι ευρυζωνική, καλύπτει πολλές συχνότητες. Εμείς, με τη μηχανική και τα εργαστήριά μας, μπορούμε να παράγουμε μια συχνότητα που είναι μονότονη, μόνο ένα κανάλι στον επιλογέα ραδιοφώνου.

Έτσι, η συμπίεση συχνότητας στο ραδιόφωνο είναι κάτι που διακρίνει ένα κατασκευασμένο σήμα από ένα αστροφυσικό σήμα. Και στο οπτικό, είναι ώρα συμπίεσης. Αναζητούμε λοιπόν μια φωτεινή έκρηξη φωτός ή υπέρυθρη ακτινοβολία που καταλαμβάνει μόνο ένα νανοδευτερόλεπτο ή ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου—ακόμα και ίσως όσο ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου. Έτσι, αυτές οι φωτεινές λάμψεις είναι κάτι που μπορούμε και πάλι να δημιουργήσουμε στα εργαστήριά μας με λέιζερ, αλλά η φύση δεν μπορεί. Η φύση πρέπει να έχει μια ορισμένη ποσότητα ατόμων ή μορίων περιορισμένα σε ένα χώρο και ο χρόνος ταξιδιού του φωτός σε αυτόν τον όγκο σημαίνει ότι είναι απλωμένα στο χρόνο. Επομένως, δεν μπορεί να κάνει αυτούς τους πραγματικά ακριβείς παλμούς.

Αυτό λοιπόν κάνουμε. Αφαιρούμε την τάση από ένα ραδιοτηλεσκόπιο ή ένα οπτικό τηλεσκόπιο και ζητάμε από έναν υπολογιστή να βρει ένα συγκεκριμένο μοτίβο που δείχνει συμπίεση συχνότητας ή συμπίεση χρόνου. Αυτό κάνουμε εδώ και δεκαετίες.

Τώρα, το πραγματικά συναρπαστικό είναι με τα νευρωνικά δίκτυα και τη μηχανική μάθηση, μπορούμε να εκπαιδεύσουμε μια μηχανή με πολύ, πολύ, πολύ, πολύ θόρυβο. Εντάξει? Και τότε μπορούμε απλά να ρωτήσουμε το μηχάνημα, «Εντάξει. Δείτε αυτά τα δεδομένα. Υπάρχει κάτι άλλο εκτός από θόρυβο εκεί;» Επομένως, είμαστε σε θέση τώρα, μόλις αρχίζουμε να μπορούμε να διακλαδούμε από αυτή τη συμπίεση συχνότητας, τον ορισμό συμπίεσης χρόνου ενός μηχανικού σήματος για να ρωτήσουμε ένα εκπαιδευμένο νευρωνικό δίκτυο, "Υπάρχει τίποτα εδώ εκτός από θόρυβο;"

Είναι, λοιπόν, περιορισμός; Ο σημερινός υπολογιστής;

Ναί. Περιορίζει το πόσο γρήγορα μπορούμε να κοιτάξουμε σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Μου αρέσει λοιπόν να πω ότι ψάχνουμε για μια βελόνα σε μια θημωνιά. Σε αυτή την περίπτωση, η θημωνιά είναι εννιαδιάστατη. Τρεις χωρικές διαστάσεις λοιπόν, μια χρονική διάσταση, συχνότητα, πόλωση, διαμόρφωση κ.λπ. Και αν φτιάξετε μερικές, επειδή τις έφτιαξα εγώ, νομίζω ότι είναι μια λογική εικασία για το πόσο από αυτές τις διαστάσεις ίσως χρειαστεί να αναζητήσετε για να είναι ολοκληρωμένη. Έπειτα ρωτάτε, "Λοιπόν, πόσο από αυτόν τον εννιαδιάστατο όγκο έχουμε ψάξει για 50 χρόνια και 60 χρόνια;" Και η απάντηση είναι εάν παίρνατε αυτόν τον εννιαδιάστατο όγκο και πείτε, "Εντάξει, είναι ένας όγκος και θα τον βάλω ίσο με τον όγκο όλων των ωκεανών της Γης, σωστά;" Αυτό λοιπόν θέλω να ψάξω. Όλοι οι ωκεανοί της Γης. Ίσως κάνω την ερώτηση, υπάρχουν ψάρια στον ωκεανό; Και το πείραμά μου είναι να πάρω ένα ποτήρι 12 ουγγιών και να το βουτήξω στον ωκεανό και να κοιτάξω να δω τι βρήκα σε αυτό το ποτήρι των 12 ουγγιών.

Αυτό είναι ένα πολύ καλό ανάλογο του πόσο έχουμε ψάξει:το ποτήρι των 12 ουγγιών σε σχέση με το πόσο μπορεί να χρειαζόμαστε για να ψάξουμε όλους τους ωκεανούς. Και τίποτα στο ποτήρι; Λοιπόν, δεν νομίζω ότι θα αποφασίσετε ότι δεν υπάρχουν ψάρια στον ωκεανό αφού κάνετε αυτό το πείραμα. Υπάρχουν πολλά περισσότερα να ψάξουμε, και επειδή οι υπολογιστές γίνονται καλύτεροι και πιο γρήγοροι, και επειδή τα ηλεκτρονικά στα διάφορα τηλεσκόπια που χρησιμοποιούμε μάς επιτρέπουν να κοιτάμε περισσότερο εύρος ζώνης ανά πάσα στιγμή, τον πυροσβεστικό σωλήνα που προσπαθούμε να Το ποτό από γίνεται ευρύτερο, γίνεται μεγαλύτερο, λαμβάνει περισσότερες πληροφορίες κάθε χρόνο.

Είναι κυρίως παιχνίδι αριθμών;

Όσον αφορά την αναζήτηση ενός ηλεκτρομαγνητικού σήματος, είναι ένα παιχνίδι αριθμών, αλλά πρέπει να ομολογήσω ότι μπορεί να κάνουμε μια απολύτως εξαιρετική δουλειά στο να ψάχνουμε ακριβώς το λάθος πράγμα. Δεν ξέρουμε ποια μπορεί να είναι τα στοιχεία για την τεχνολογία κάποιου άλλου. Και έτσι άρχισα να χρησιμοποιώ έναν όρο που αποκαλώ τεχνο-υπογραφές και να τον παραλληλίζω με την αναζήτηση βιουπογραφών, κάτι που οι αστροβιολόγοι περιμένουν με ανυπομονησία ως απόδειξη ζωής πέρα ​​από τη Γη. Και οι τεχνο-υπογραφές τώρα θα μπορούσαν να είναι ένα πολύ ευρύτερο φάσμα εννοιών εκτός από τα ηλεκτρομαγνητικά σήματα.

Ας υποθέσουμε για παράδειγμα, όταν τελικά κατασκευάσουμε αρκετά μεγάλα τηλεσκόπια στο έδαφος ή στο διάστημα ώστε να μπορούμε να δούμε το σύστημα πλανητών TRAPPIST-1, για το οποίο πολλοί άνθρωποι γνωρίζουν, επειδή εμφανίστηκε μια μέρα στη Νέα Υόρκη Times έγχρωμη πάνω από την πτυχή, η ιδέα ενός καλλιτέχνη για το πώς μοιάζουν αυτοί οι επτά πλανήτες στο μέγεθος της Γης που περιφέρονται γύρω από ένα μικρό, μικροσκοπικό, κόκκινο αστέρι, πώς νόμιζαν οι καλλιτέχνες.

Δεν τα έχουμε δει ποτέ, αλλά κάποια μέρα θα έχουμε τηλεσκόπια που θα είναι αρκετά ικανά να απεικονίσουν αυτούς τους αμυδρά πλανήτες γύρω από ένα αστέρι και να μας δείξουν πώς μοιάζουν. Λοιπόν, είναι όλοι σε διαφορετικές αποστάσεις από το αστέρι τους. Άρα θα έπρεπε να βρίσκονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες ισορροπίας, σωστά; Λοιπόν, όταν επιτέλους μπορούμε να κάνουμε αυτή τη δουλειά, τι γίνεται αν έχουν όλα την ίδια θερμοκρασία; Κι αν μοιάζουν όλα; Η φύση δεν το κάνει αυτό. Αλλά κάποια προηγμένη τεχνολογία με την ικανότητα μηχανικής σε πλανητική κλίμακα θα μπορούσε στην πραγματικότητα να έχει μεταμορφώσει αυτούς τους κόσμους για όποιον ζει εκεί, σωστά; Έτσι, αν δείτε επτά γη γύρω από ένα αστέρι σε διαφορετικές αποστάσεις, μπορεί να ξύσετε το δέρμα σας και να πείτε, "Πώς στο καλό συμβαίνει αυτό;" Σωστά? Και μπορεί να αρχίσετε να σκέφτεστε τη μηχανική κάποιου. Πολλά άλλα πράγματα που θα μπορούσατε να φανταστείτε.

Καθώς ψάχνουμε για στοιχεία της τεχνολογίας κάποιου άλλου, θα πρέπει να είναι κοντά μας, σωστά; Επειδή περιοριζόμαστε από την ευαισθησία των συσκευών μας. Αλλά αυτό δεν είναι μόνο κοντά στο χώρο, είναι κοντά στο χρόνο. Ζούμε σε έναν γαλαξία ηλικίας 10 δισεκατομμυρίων ετών. Πόσο πιθανό είναι λοιπόν μια άλλη τεχνολογική κοινωνία όχι μόνο να είναι αρκετά κοντά μας στο χώρο, αλλά και συνχρονική, επικαλυπτόμενη στο χρόνο; Αυτό δεν συμβαίνει εκτός εάν οι τεχνολογίες διαρκέσουν για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Και αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους χαίρομαι που εργάζομαι σε αυτό το έργο και μιλώ με ανθρώπους για αυτό το έργο, γιατί αν καταφέρναμε ποτέ να εντοπίσουμε ένα σήμα, αυτό θα σήμαινε ότι μπορούμε να προσβλέπουμε σε ένα πολύ μακρύ μέλλον, σωστά;

Δεν θα επιτύχουμε εάν οι τεχνολογίες κατά μέσο όρο δεν είναι μακροχρόνιες. Αν τα καταφέρουμε, αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να έχουμε μακρύ μέλλον. Νομίζω ότι αυτός είναι ένας από τους κινητήριους παράγοντες για μένα να δουλέψω σε αυτό το έργο. Υπάρχουν πολλά άλλα πράγματα που μπορούμε να κάνουμε και που προσπαθούμε, που θα δείξουν ότι, μμ-μμ (καταφατικά), ίσως το μέλλον να μην είναι τόσο μακρύ εκεί έξω. Αλλά αυτό θα μπορούσε να είναι απίστευτα κίνητρο. Εάν κάποιος άλλος τα κατάφερε μέσα από αυτό το εφηβικό τεχνολογικό στάδιο στο οποίο βρισκόμαστε, αν κάποιος άλλος τα κατάφερε, τότε μπορούμε να καταλάβουμε πώς να το κάνουμε επίσης.

Ο Stuart Firestein είναι καθηγητής νευροεπιστήμης στο Τμήμα Βιολογικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια. Είναι υπότροφος της Αμερικανικής Ένωσης για την Προώθηση της Επιστήμης, υπότροφος Guggenheim, και υπηρετεί ως σύμβουλος στο Ίδρυμα Alfred P. Sloan.

Η Leslie Vosshall είναι ερευνήτρια HHMI και ο Robin Chemers Neustein Καθηγητής Νευρογενετικής και Συμπεριφοράς στο Πανεπιστήμιο Rockefeller. Είναι επίσης διευθύντρια του Ινστιτούτου Νευρωνικών Συστημάτων Kavli στο Πανεπιστήμιο Rockefeller.

Εικόνα μολύβδου:rudall30 / Shutterstock