Google a anunțat că a creat un cristal temporal care încalcă legile fizicii / O nouă descoperire răstoarnă tot ce știam despre teorema lui Pitagora și istoria matematicii / Omenirea ar putea repopula Pământul prin ectogeneză
O nouă descoperire răstoarnă tot ce credeam că știm despre teorema lui Pitagora și istoria matematicii. Un proprietar foarte bogat de terenuri dintr-un regat foarte, foarte îndepărtat decisese să își vândă o parte din pământul său. Mai exact, asta se întâmpla în urmă cu aproximativ 4.000 de ani într-un loc care astăzi face parte din zona centrală a Irakului.
Un nou studiu publicat săptămâna aceasta în revista Fondations of Science sugerează că Si.427 – o tăbliță de lut care a fost depozitată într-un muzeu din Istanbul în ultimii 100 de ani – este de fapt cel mai vechi exemplu cunoscut de geometrie aplicată din istoria omenirii.
Mai mult, tăblița dezvăluie ceva cu adevărat extraordinar: inspirația și metodologia care le-au permis babilonienilor antici să descopere faimoasa teoremă a lui Pitagora cu câteva milenii bune înaintea sa. „Orice carte de istorie vă va spune că trigonometria datează de pe vremea astronomilor greci”, afirmă Daniel Mansfield, autorul studiului.
„Îmi place să consider cunoștințele babilonienilor ca un ‘prequel’ neașteptat care este cu adevărat o poveste independentă fiindcă babilonienii nu le foloseau pentru a măsura stelele ci ca să măsoare pământul”, adaugă acesta. Mansfield și colegul său Norman Wildeberger au atras atenția comunității științifice și a opiniei publice din întreaga lume în urmă cu 4 ani când au reușit să decodeze în premieră o altă tăbliță de lut denumită Plimpton 322.
Artefactul ce datează din urmă cu 4.000 de ani a fost inscripționat cu meticulozitate cu grupuri organizate de numere cunoscute matematicienilor moderni ca triplete pitagoreice – numere întregi care satisfac teorema lui Pitagora, ca de exemplu (3, 4, 5) sau (5, 12, 13). Cei doi cercetători au descoperit că Plimton 322 era un tabel trigonometric folosit pentru rezolvarea unor probleme de geometrie din Antichitate.
Însă de ce, lăsând la o parte curiozitatea matematică, aveau nevoie babilonienii de un asemenea lucru? Aici intervine noua cercetare a lui Mansfield. Si.427 nu este doar un puzzle matematic abstract, tăblița este un document juridic vechi de 4.000 de ani. „Este singurul document de cadastru cunoscut din perioada Vechiului Babilon, fiind un plan folosit pentru demarcarea terenurilor”, explică acesta.
În plus, se crede că tăblița Si.427 este mai veche decât Plimpton 322, caz în care descoperirea nu este doar cel mai timpuriu exemplu cunoscut de geometrie din lume dar ea reprezintă și un indiciu important despre contextul în care a apărut matematica.
Acest lucru este important fiindcă povestea standard a trigonometriei este că ea a fost inventată de astronomii greci din Antichitate pentru a studia cerul pe timpul nopții. Si.427 răstoarnă complet această teorie. Trigonometria – sau „proto-trigonometria”, după cum îi spune Mansfield – a fost creată de babilonieni cu mii de ani înaintea grecilor și inspirația sa a fost una cât se poate de terestră.
„Cu această nouă tăbliță putem vedea pentru prima dată de ce erau interesați babilonienii de geometrie: pentru a stabili delimitări precise ale terenurilor”, afirmă cercetătorul. Însă babilonienii nu le-au luat-o pur și simplu înainte grecilor pentru a ajunge la același rezultat. Această „proto-trigonometrie” vine dintr-o perspectivă complet diferită, explică Mansfield.
Matematica babiloniană nu avea grade sau funcții ca sinus și cosinus. De fapt, dintr-o perspectivă modernă, problemele de pe tăblițele ca Si.427 și Plimpton 322 par abordate complet invers: în timp ce elevii ce studiază matematica în zilele noastre sunt obișnuiți să li se ceară să afle laturilor unui triunghi dreptunghic dat, matematicienii babilonieni erau interesați în schimb de aflarea lungimilor care ar duce la o pereche optimă de linii perpendiculare.
„Este distractiv deoarece această abordare asupra geometriei este complet neașteptată”, afirmă Mansfield. „Ea ne parvine din afara culturii noastre matematice. Așa că pare nouă și proaspătă pentru noi, chiar dacă are aproape 4.000 de ani”, susține acesta, citat de IFL Science.
Si.427 datează dintr-o perioadă în care oamenii au început să își delimiteze terenurile private (FOTO: UNSW Sydney)
Google a anunțat că a creat un cristal temporal care încalcă legile fizicii. Cercetătorii din cadrul diviziei de computație cuantică a Google tocmai au publicat un studiu pe serverul ArXiv în care afirmă că, folosind calculatorul cuantic Sycamore al companiei, au creat un cristal temporal care încalcă legile fizicii și, cu toată sinceritatea, este greu de subliniat cât de important ar putea fi acest lucru.
Cristalele temporale sunt nu mai puțin de o nouă „fază a materiei”, după cum susțin cercetătorii, aceasta fiind teoretizată de ceva ani drept o nouă stare care s-ar putea alătura lichidelor, gazelor, solidelor, cristalelor șamd. Pentru a putea înțelege de ce cristalele temporale sunt atât de interesante e nevoie de niște cunoștințe de termodinamică, în special cu privire la a doua lege a sa care afirmă că sistemele naturale tind să se așeze într-o stare cunoscută drept „entropie maximă”.
Să luăm un exemplu banal: dacă torni lapte într-o ceașcă de cafea acesta se va dizolva în cele din urmă în cafea în loc să stea la suprafața ei, permițând sistemului general să ajungă la un echilibru. Acest lucru se întâmplă fiindcă există mult mai multe moduri pentru lapte de a se împrăștia prin cafea decât de a rămâne la suprafața acesteia într-o manieră mai ordonată.
Acest impuls irezistibil către echilibrul termic – descris în a doua lege a termodinamicii – reflectă faptul că toate lucrurile tind să se îndrepte către stări aleatorii, mai puțin utile. Odată cu trecerea timpului sistemele degenerează inevitabil în haos și dezordine – adică entropie. Însă cristalele de timp nu se așează într-un echilibru termic.
În loc să degenereze treptat către o stare aleatorie, acestea rămân blocate în două configurații înalt energetice care alternează constant între ele într-un proces care poate continua la infinit. Pentru a explica mai bine acest lucru, profesorul de fizică și astronomie Curt von Keyserlingk, lector la Universitatea Birmingham, folosește un exemplu pe care îl prezintă studenților săi din anul 1.
Acesta începe cu un experiment de gândire: să luăm o cutie dintr-un sistem închis care este izolat de restul universului și să introducem în ea câteva zeci de monede iar apoi să o scuturăm de un milion de ori. Pe măsură ce monedele sar în toate direcțiile ele încep să se mute în poziții aleatorii tot mai haotice. Când cutia este deschisă așteptarea este ca aproximativ jumătate din monede să fie cu fața în sus și cealaltă jumătate cu pajura.
Nu contează dacă experimentul a început cu mai multe monede cu fața sau pajura în sus: sistemul uită configurația inițială și devine tot mai aleatoriu și haotic pe măsură ce este scuturat. Acest sistem închis, când este transpus în domeniul cuantic, reprezintă modalitatea perfectă de a încerca să găsim cristale temporale – și singura cunoscută până în prezent.
Să luăm acum Sycamore, procesorul cuantic al Google. Potrivit exemplului descris mai sus, în experimentul realizat de divizia de computație cuantică a Google monedele din cutie sunt reprezentate de qubiți care se învârt într-un sistem închis. Iar în loc să scuture cutia, cercetătorii au folosit un set specific de operații cuantice care pot modifica starea qubiților, proces pe care l-au repetat de multe ori.
Acesta a fost momentul în care cristalul temporal a sfidat toate așteptările. După ce s-au uitat la sistem în urma unui anumit număr de operații cercetătorii au descoperit o configurație a qubiților care nu este aleatorie ci arată similar cu cea originală. „Primul ingredient care alcătuiește un cristal temporal este că acesta își amintește ce făcea inițial. El nu uită. Sistemul de monede în cutie uită dar un cristal temporal nu o face”, subliniază von Keyserlingk.
Lucrurile nu se opresc însă aici. Dacă „scuturi” sistemul de un număr par de ori vei obține o configurație similară cu cea originală. Însă dacă aplici setul specific de operații cuantice de un număr impar de ori vei obține o altă configurație în care capetele sunt acum pajură și viceversa. Și indiferent câte astfel de operații realizezi asupra sistemului el va oscila mereu între cele două stări.
Din acest motiv comportamentul cristalelor temporale este fascinant pentru oamenii de știință. Spre deosebire de orice alt sistem cunoscut, ele nu tind către dezordine și haos. Cu alte cuvinte, ele sfidează a doua lege a termodinamicii care definește direcția în care merg toate evenimentele naturale și care este folosită de cercetători pentru a stabili direcția timpului. Gândește-te puțin la ce înseamnă asta, scrie ZDNet.
Procesorul Sycamore al Google a fost folosit și pentru a atinge supremația cuantică (FOTO: CNET / Rocco Ceselin)
Omenirea ar putea recoloniza Pământul cu ajutorul ectogenezei. În ultimul timp ar părea că orice film, carte sau joc video lansat este despre scenarii catastrofice legate de prăbușirea civilizației umane. Cercetătorii la rândul lor ilustrează un viitor sumbru pentru Pământ și locuitorii săi. Dacă nu ne va veni de hac încălzirea globală atunci o să o facă o pandemie, armele nucleare sau un AI scăpat de sub control.
Însă chiar dacă vom putea scăpa de astfel de amenințări, civilizația noastră va fi nevoită să se confrunte cu forțe naturale care au provocat extincții în masă în trecut. Am putea cu adevărat să deviem asteroizi masivi, suprima cumva erupțiile unor supervulcani și găsi oaze de hrană și căldură suficiente pentru a putea supraviețui unor epoci glaciare severe?
În pofida actelor de eroism din filmele cu dezastre, răspunsul la aceste întrebări este cel mai probabil nu. Unele filme și cărți prezintă supraviețuirea umanității în buncăre subterane sau colonii spațiale, poate pe Lună sau Marte. Da, acestea ar putea servi drept refugiu timp de câteva decenii dar în contextul unor evenimente de extincție de durată ele ar fi inutile în lipsa unor resurse trimise de pe Pământ.
Fizicianul Matthew R. Edwards propune însă într-o nouă lucrare o modalitate de a salva viața de pe Pământ nu doar de pericolele cu care ne confruntăm în prezent ci și de toate dezastrele naturale. Ai putea să te gândești că scenariul propus de acesta sună la fel de absurd ca misiunile de salvare din filmele apocaliptice. Însă s-ar putea ca primii pași critici către un plan de supraviețuire pe termen lung să fi fost făcuți deja.
Ideea de bază este aceasta: în timp ce oamenii, animalele și plantele ar pieri într-un eveniment de extincție în masă suficient de puternic, embrionii acestora păstrați prin criogenie ar putea supraviețui. Ei ar putea fi depozitați în buncăre subterane din adâncul Pământului în cazul unor evenimente mai scurte și în nave spațiale complet automatizate care orbitează planeta noastră în cazul unor catastrofe de durată.
După ce condițiile de la suprafață ar reveni la unele propice vieții, embrionii ar putea fi dezghețați și crescuți cu ajutorul tehnicilor de reproducție asistată ale ectogenezei – tehnologia de dezvoltare a embrionilor în afara uterului natural. Oamenii nou-născuți și animalele ar putea fi crescute apoi de roboți care să îi protejeze și să crească hrana necesară.
Știm deja că bebelușii umani se pot naște din embrioni fertilizați in vitro care au fost păstrați prin criogenie timp de 20 de ani însă, teoretic, această perioadă ar putea fi de mii sau chiar milioane de ani. Rotiferele arctice – animale microscopice multicelulare – au fost reanimate recent după ce au stat într-o stare înghețată timp de 24.000 de ani.
Și mai uimitor, specii de bacterii recuperate din depozite marine anoxice de mare adâncime au fost „înviate” după ce au rămas într-o stare de animație suspendată timp de 100 de milioane de ani. Cerința cheie pentru misiunile de recolonizare cu ajutorul unor embrioni înghețați va fi existența unui sistem de utere artificiale care poate să susțină ectogeneza completă.
În mod remarcabil, nucleele operaționale ale unor astfel de sisteme au fost dezvoltate deja pentru animale și ar putea fi disponibile în curând și pentru bebelușii umani. Aceste sisteme realizează ceea ce este cunoscut drept ectogeneză parțială – susținerea bebelușilor născuți extrem de prematur care nu se mai pot dezvolta în uterul mamei lor.
Sistemele respective funcționează prin alimentarea fetușilor cu lucruri care în mod normal le sunt furnizate prin placenta mamei – oxigen, nutrimente și electroliți – și prin înlăturarea excrementelor. În potențialele misiuni de supraviețuire din viitor embrionii înghețați vor fi în stadiile incipiente de dezoltare – mult prea mici pentru a putea fi atașați de unul din sistemele disponibile în prezent.
Acești embrioni vor trebui implantați direct în țesuturi păstrate prin criogenie care mimează uterul natural, acestea urmând a fi la rândul lor conectate la nucleele de bază ale sistemelor de ectogeneză. Deși în prezent îngrijorările legate de bioetică au limitat progresele privind aceste tehnologii, au fost făcuți pași reali înspre ectogeneza completă și se pare că ea va fi disponibilă în viitorul apropiat, afirmă ScienceX.
În scenariul propus de Edwards factorul uman va fi înlocuit de procese complet automatizate și roboți (FOTO: Hank Morgan / Sciencephoto / Profimedia Images)
Sper că ți-a plăcut ediția mai altfel a Nerd Alert-ului de weekendul acesta, de săptămâna viitoare revenim la subiectele noastre obișnuite. În caz că vrei să citești și rubrica de weekendul trecut, o găsești aici:
INTERVIURILE HotNews.ro