Materia e errët mbetet një mister – ndoshta AI mund të ndihmojë në thyerjen e kodit

“Nëse do të donit të merrnit këtë nivel saktësie dhe kuptimi të materies së errët pa inteligjencë artificiale, do t’ju duhet të mblidhni të njëjtat të dhëna edhe tre herë në pjesë të ndryshme të qiellit.”
Ndërsa njerëzit përpiqen të kuptojnë materien e errët, forcën misterioze që drejton zgjerimin e përshpejtuar të universit, shkencëtarët kanë filluar të pyesin veten për diçka mjaft futuriste. A mund të bëjnë kompjuterët më mirë? Epo, rezultatet fillestare nga një ekip që përdori teknika të inteligjencës artificiale (AI) për të konkluduar ndikimin e materies së së errët me saktësi të pakrahasueshme mund të sugjerojnë një përgjigje: Po.

Ekipi, i udhëhequr nga shkencëtari i Kolegjit Universitar të Londrës, Niall Jeffrey, punoi me bashkëpunimin Dark Energy Survey për të përdorur matjet e materies së dukshme dhe materies së errët për të krijuar një simulim superkompjuterik të universit. Ndërsa materia  e errët ndihmon në shtytjen e universit jashtë në të gjitha drejtimet, materia e errët është një formë misterioze e materies që mbetet e padukshme sepse nuk ndërvepron me dritën.

Pas krijimit të simulimit kozmik, ekuipazhi përdori më pas AI për të nxjerrë një hartë të saktë të universit që mbulon shtatë miliardë vitet e fundit dhe tregon veprimet e materies së errët. Të dhënat rezultuese të ekipit përfaqësojnë një 100 milionë galaktika mahnitëse në rreth 25% të qiellit të Hemisferës Jugore të Tokës. Pa inteligjencën artificiale, krijimi i një harte të tillë duke përdorur këto të dhëna, që përfaqëson tre vitet e para të vëzhgimeve nga Anketa e Materies së Errët, do të kërkonte shumë më tepër vëzhgime. Gjetjet ndihmojnë në vërtetimin se cilat modele të evolucionit kozmik janë të zbatueshme kur kombinohen me dinamikën e materies së errët, ndërsa përjashtojnë disa të tjera që mund të mos jenë.

“Krahasuar me përdorimin e metodave të modës së vjetër për të mësuar rreth materies së errët nga këto harta të të dhënave, përdorimi i kësaj qasjeje të AI përfundoi duke dyfishuar saktësinë tonë në matjen e materies së errët”, tha Jeffrey për Space.com. “Do t’ju duheshin katër herë më shumë të dhëna duke përdorur metodën standarde.

“Nëse do të donit të arrinit këtë nivel të saktësisë dhe të kuptuarit të materies së errët pa inteligjencë artificiale,” shtoi Jeffrey, “do të duhet të mblidhni të njëjtat të dhëna edhe tre herë në pjesë të ndryshme të qiellit. Kjo do të ishte e barabartë me hartimin e 300 të tjerëve. miliona galaktika”.

Problemi me materies e errët
Materia e errët është një lloj emri mbajtës për forcën misterioze që përshpejton zgjerimin e universit, duke i shtyrë galaktikat e largëta nga Rruga e Qumështit dhe nga njëra-tjetra, më shpejt dhe më shpejt me kalimin e kohës.

Periudha aktuale e “inflacionit kozmik” është e ndarë nga ajo që pasoi lindjen e universit pas Big Bengut; duket se ka filluar pasi zgjerimi fillestar u ngadalësua në një ndalesë.

Imagjinoni t’i jepni një fëmije një shtytje të vetme në një lëkundje. Lëvizja ngadalësohet pasi të shtohet ajo forcë fillestare, por në vend që të ndalet, pa e shtyrë përsëri, lëkundja befas fillon të lëvizë edhe një herë. Kjo do të ishte mjaft e çuditshme në vetvete, por në fakt ka edhe më shumë. Lëvizja do të fillonte gjithashtu të përshpejtohej pas rifillimit të papritur të lëvizjes, duke arritur lartësi dhe shpejtësi gjithnjë në rritje. Kjo është e ngjashme me atë që po ndodh në hapësirë, me flluskimin e universit nga jashtë në vend të një lëkundjeje që lëviz përpara dhe mbrapa.

Ju ndoshta do të ishit shumë të etur për të kuptuar se çfarë e shtoi atë “shtytje” shtesë dhe shkaktoi përshpejtimin. Shkencëtarët mendojnë të njëjtën gjë për çfarëdo materie të errët, dhe se si duket se ka shtuar një shtytje shtesë kozmike në strukturën e hapësirës.

Kjo dëshirë shtohet nga fakti se materia e errët përbën rreth 70% të buxhetit të materies së universit, edhe pse ne nuk e dimë se çfarë është. Kur faktorizojmë lëndën e errët, e cila përbën 25% të këtij buxheti dhe nuk mund të përbëhet nga atome me të cilët jemi njohur – ato që përbëjnë yjet, planetët, hënat, yjet neutron, trupat tanë dhe macen fqinje – ne vetëm me të vërtetë kanë akses të dukshëm në rreth 5% të të gjithë universit.

“Ne me të vërtetë nuk e kuptojmë se çfarë është materia e errët; është një nga ato gjëra të çuditshme. Është thjesht një fjalë që ne përdorim për të përshkruar një lloj force shtesë në univers që po largon gjithçka nga njëra-tjetra ndërsa zgjerimi i universit vazhdon të përshpejtohet. tha Xheferi. “Anketa e Materies së Errët po përpiqet të kuptojë se çfarë është materia e errët. Gjëja kryesore që po përpiqemi të bëjmë është të bëjmë pyetjen: A është një konstante kozmologjike?”

Evolucioni i universit i paraqitur në këtë ilustrim grafik që tregon galaktikat dhe planetët duke u larguar në mënyrë progresive nga njëri-tjetri.

Konstanta kozmologjike, e përfaqësuar nga shkronja greke lambda, ka një histori mjaft të rrëfyer për kozmologët. Albert Einstein e prezantoi fillimisht për të siguruar ekuacionet e teorisë së tij revolucionare të 1915-ës të gravitetit, relativitetit të përgjithshëm, mbështeti atë që njihet si “univers statik”.

Ky koncept u sfidua, megjithatë, kur vëzhgimet e galaktikave të largëta të bëra nga Edwin Hubble treguan se universi po zgjerohet dhe kështu nuk është statik. Ajnshtajni e hodhi konstanten kozmologjike në koshin e plehrave shkencore, duke e përshkruar gjoja si “gafa e tij më e madhe”.

Megjithatë, në vitin 1998, dy ekipe të veçanta astronomësh vëzhguan supernovat e largëta për të zbuluar se jo vetëm që universi po zgjerohej, por dukej se po e bënte këtë me një ritëm përshpejtues. Materia e errët u shpik si një shpjegim për forcën që qëndron pas këtij përshpejtimi dhe konstanta kozmologjike u rrëmbye nga koshi hipotetik i plehrave.

Tani, konstanta kozmologjike lambda përfaqëson materien e vakumit të sfondit të universit, duke vepruar pothuajse si një forcë “anti-graviteti” që drejton zgjerimin e tij. Deri më tani, konstanta kozmologjike është prova kryesore për materien e errët.

“Rezultatet tona, krahasuar me përdorimin e metodave standarde me të njëjtën hartë të materies së errët, janë të përpunuara fort dhe ne kemi zbuluar se kjo është ende në përputhje me materien e errët që shpjegohet nga një konstante kozmologjike,” tha Jeffrey. “Pra, ne kemi përjashtuar disa modele fizike të materies së errët me këtë rezultat.”

Megjithatë, kjo nuk do të thotë se misteret e materies së errët – ose dhimbja e kokës që përfaqëson konstanta kozmologjike – lehtësohen.

“Parashikimi më i keq në historinë e fizikës”
Konstanta kozmologjike ende paraqet një problem masiv për shkencëtarët.

Kjo për shkak se vëzhgimet e objekteve qiellore të largëta, që tërhiqen, sugjerojnë një vlerë lambda 120 rend magnitudë (10 e ndjekur nga 119 zero) më e vogël se ajo që parashikohet nga fizika kuantike. Është kështu për arsye të mirë që konstanta kozmologjike është përshkruar si “parashikimi më i keq teorik në historinë e fizikës” nga disa shkencëtarë.

Jeffrey është i qartë: Sado i lumtur që është ekipi me këto rezultate, ky hulumtim nuk mund të shpjegojë ende hendekun masiv midis teorisë dhe vëzhgimit.

“Kjo pabarazi është thjesht shumë e madhe dhe na tregon se teoria jonë mekanike kuantike është e gabuar,” vazhdoi ai. “Ajo që këto rezultate mund të na tregojnë është se çfarë lloj ekuacionesh ose çfarë lloj modelesh fizike përshkruajnë mënyrën sesi universi ynë zgjerohet dhe si funksionon graviteti, duke tërhequr gjithçka që përbëhet nga materia në univers.”

Gjithashtu, ndërsa rezultatet e ekipit sugjerojnë se relativiteti i përgjithshëm është receta e duhur për gravitetin, ai nuk mund të përjashtojë modele të tjera të mundshme të gravitetit që mund të shpjegojnë efektet e vëzhguara të materies së errët.

“Në pamje të parë, vetëm shikimi i këtyre rezultateve është në përputhje me relativitetin e përgjithshëm – por megjithatë, ka shumë hapësirë ​​për lëvizje sepse lejon gjithashtu teori të tjera se si funksionon materia e errët ose graviteti”, tha Jeffrey.

Një galaktikë spirale shihet në qendër të imazhit. Në sfond, një pasuri e yjeve dhe galaktikave në hapësirë.

Ky hulumtim tregon dobinë e përdorimit të AI për të vlerësuar modelet e simuluara të universit, për të zgjedhur modele të rëndësishme që njerëzit mund të humbasin, dhe kështu të gjuajnë për të dhëna të rëndësishme të materia e errët.

“Duke përdorur këto teknika, ne mund të marrim rezultate sikur t’i kishim marrë ato të dhëna edhe tre herë të tjera – kjo është mjaft e mahnitshme,” tha Jeffrey.

Studiuesi i UCL thekson se do të duhet një formë shumë specifike e AI që është e trajnuar mirë në zbulimin e modeleve në univers për të kryer këto studime. Kozmologët nuk do të jenë në gjendje të ushqejnë thjesht simulime të bazuara në univers në sistemet e tyre të AI, siç mund të futen pyetjet në ChatGPT dhe të presin rezultate.

“Problemi me ChatGPT është se nëse nuk di diçka, thjesht do ta bëjë atë,” tha ai. “Ajo që ne duam të dimë është kur dimë diçka dhe kur nuk dimë diçka. Kështu që unë mendoj se ka ende shumë rritje të nevojshme në mënyrë që njerëzit e interesuar në punën që kombinon shkencën dhe AI ​​të mund të marrin rezultate të besueshme.”

Gjashtë vite të tjera të dhënash do të vijnë ende nga Anketa e Materies së Errët, e cila, e kombinuar me vëzhgimet nga teleskopi Euklid i nisur në korrik 2023, duhet të sigurojë shumë më tepër informacion rreth strukturave në shkallë të gjerë të universit. Kjo duhet t’i ndihmojë shkencëtarët të përsosin modelet e tyre kozmologjike dhe të krijojnë simulime edhe më të sakta të universit, të cilat më në fund mund t’i çojnë ata drejt përgjigjeve në lidhje me enigmën e materies së errët.

Gjashtë vite të tjera të dhënash do të vijnë ende nga Anketa e Materies së Errët, e cila, e kombinuar me vëzhgimet nga teleskopi Euklid i nisur në korrik 2023, duhet të sigurojë shumë më tepër informacion rreth strukturave në shkallë të gjerë të universit. Kjo duhet t’i ndihmojë shkencëtarët të përsosin modelet e tyre kozmologjike dhe të krijojnë simulime edhe më të sakta të universit, të cilat më në fund mund t’i çojnë ata drejt përgjigjeve në lidhje me enigmën e marteries së errët.

“Kjo do të thotë që universet e simuluara që ne gjenerojmë janë kaq realiste; në një farë kuptimi, ato mund të jenë më realiste se sa ne kemi qenë në gjendje të bëjmë me metodat tona të modës së vjetër,” përfundoi Jeffrey. “Nuk ka të bëjë vetëm me saktësinë, por të besosh në këto rezultate dhe të mendosh se ato janë të besueshme.”