از آنجایی که مردم برای درک انرژی تاریک، نیروی اسرارآمیز که باعث انبساط شتابان جهان می شود، تلاش می کنند، دانشمندان شروع به تعجب چیزی نسبتاً آینده نگرانه کرده اند. آیا کامپیوترها می توانند بهتر عمل کنند؟ خوب، نتایج اولیه از تیمی که استفاده می کند هوش مصنوعی (AI) تکنیک هایی برای استنباط تأثیر انرژی تاریک با دقتی بی نظیر می تواند پاسخی را پیشنهاد دهد: بله.
این تیم به رهبری دانشمند دانشگاه کالج لندن، نایل جفری، با آنها کار کردند تحقیق در مورد انرژی تاریک همکاری برای استفاده از اندازه گیری های ماده مرئی و ماده تاریک برای ایجاد یک شبیه سازی ابر کامپیوتری از جهان. در حالی که انرژی تاریک به هل دادن جهان به بیرون در همه جهات کمک می کند، ماده تاریک شکل اسرارآمیزی از ماده است که نامرئی باقی می ماند زیرا با نور تعاملی ندارد.
پس از ایجاد شبیه سازی فضایی، خدمه با استفاده از هوش مصنوعی نقشه دقیقی از کیهان را که هفت میلیارد سال گذشته را در بر می گیرد و اعمال انرژی تاریک را نشان می دهد، تهیه کردند. داده‌های به‌دست‌آمده این تیم نشان‌دهنده 100 میلیون کهکشان در حدود 25 درصد از آسمان نیمکره جنوبی زمین است. بدون هوش مصنوعی، ایجاد چنین نقشه ای با استفاده از این داده ها، که نشان دهنده سه سال اول مشاهدات از بررسی انرژی تاریک است، به مشاهدات بسیار بیشتری نیاز دارد. این یافته‌ها به تأیید این که کدام مدل‌های تکامل کیهانی با دینامیک انرژی تاریک ترکیب می‌شوند، قابل دوام هستند، در حالی که برخی دیگر را که ممکن است اینطور نباشند رد می‌کند.
جفری به Space.com گفت: در مقایسه با استفاده از روش‌های قدیمی برای مطالعه انرژی تاریک از این نقشه‌های داده، استفاده از این رویکرد هوش مصنوعی منجر به دو برابر شدن دقت ما در اندازه‌گیری انرژی تاریک شد. با استفاده از روش استاندارد به چهار برابر داده نیاز دارید.
متصل: “ستاره های اکسیون” که پس از انفجار بزرگ تکامل یافته اند، می توانند نور ماده تاریک را روشن کنند
جفری افزود: «اگر می‌خواهید آن سطح از دقت و درک انرژی تاریک را بدون هوش مصنوعی به دست آورید، باید همان داده‌ها را سه بار دیگر در نقاط مختلف آسمان جمع‌آوری کنید. این معادل نقشه برداری از 300 میلیون کهکشان دیگر است.”
مشکل انرژی تاریک
انرژی تاریک نوعی نام جانشین نیروی اسرارآمیز است که انبساط کیهان را تسریع می‌کند و کهکشان‌های دور را بیرون می‌کشد. راه شیریو از یکدیگر، سریعتر و سریعتر در زمان.
دوره کنونی «تورم کیهانی» جدا از دوره‌ای است که پس از تولد کیهان به وجود آمد مهبانگ; به نظر می رسد که پس از توقف این گسترش اولیه آغاز شده است.
تصور کنید که یک کودک را روی تاب هل می دهید. تاب پس از اضافه شدن نیروی اولیه کاهش می یابد، اما به جای توقف بدون فشار مجدد، چرخش ناگهان دوباره شروع به حرکت می کند. این به خودی خود بسیار عجیب است، اما در واقع چیزهای بیشتری وجود دارد. تاب همچنین پس از شروع مجدد ناگهانی حرکت شروع به شتاب گرفتن می کند و به ارتفاعات و سرعت های بیشتر می رسد. این شبیه چیزی است که در فضا اتفاق می‌افتد، با حباب‌های جهان به‌جای حرکت الاکلنگ به جلو و عقب.
احتمالاً کاملاً مشتاق خواهید بود که بفهمید چه چیزی آن “فشار” اضافی را اضافه کرده و باعث شتاب شده است. دانشمندان در مورد هر انرژی تاریکی که هست، همین فکر را می کنند، و اینکه چگونه به نظر می رسد که این انرژی باعث افزایش بیشتر کیهانی به بافت کیهان شده است.
این میل با این واقعیت پیچیده می شود که انرژی تاریک حدود 70 درصد از بودجه انرژی و ماده جهان را تشکیل می دهد، حتی اگر ما نمی دانیم چیست. وقتی ماده تاریک را در نظر می گیریم که 25 درصد از این بودجه را تشکیل می دهد و نمی تواند از اتم هایی ساخته شود که ما با آن ها آشنا هستیم – اتم هایی که ستاره ها، سیارات، ماه ها، ستاره های نوترونی، بدن ما و گربه همسایه را تشکیل می دهند – واقعاً در اختیار داریم. دسترسی قابل مشاهده به حدود 5 درصد از کل کیهان.
ما واقعاً نمی‌دانیم انرژی تاریک چیست. این یکی از آن چیزهای عجیب است جفری گفت، این فقط کلمه ای است که ما برای توصیف نوعی نیروی اضافی در جهان به کار می بریم که همه چیز را از یکدیگر دور می کند، زیرا انبساط جهان همچنان در حال شتاب گرفتن است. “مطالعه انرژی تاریک در تلاش است تا بفهمد انرژی تاریک چیست. اصلی‌ترین کاری که می‌خواهیم انجام دهیم این است که این سوال را بپرسیم: آیا این یک ثابت کیهانی است؟
را ثابت کیهانیکه با حرف یونانی لامبدا نشان داده شده است، برای کیهان شناسان تاریخچه ای تاریخی دارد. آلبرت انیشتین اولین بار آن را برای اطمینان از معادلات نظریه گرانش انقلابی خود در سال 1915 معرفی کرد. نسبیت عامچیزی را حفظ کرد که به عنوان “جهان ساکن” شناخته می شود.
با این حال، این مفهوم زمانی که مشاهدات کهکشان های دور انجام شده توسط ادوین هابل نشان داد که جهان به این ترتیب نیز در حال انبساط است نه ایستا انیشتین ثابت کیهانی را به زباله دان علمی انداخت و ظاهراً آن را به عنوان “بزرگترین اشتباه” خود توصیف کرد.
با این حال، در سال 1998، دو تیم مجزا از اخترشناسان دوردست را رصد کردند ابرنواخترها برای اینکه بفهمیم نه تنها جهان در حال انبساط است، بلکه به نظر می رسد که این کار را با سرعتی شتابان انجام می دهد. انرژی تاریک به عنوان توضیحی برای نیروی پشت این شتاب ابداع شد و ثابت کیهانی از آشغال های فرضی استخراج شد.
اکنون، ثابت کیهانی لامبدا، انرژی خلاء پس‌زمینه کیهان را نشان می‌دهد، که تقریباً مانند یک نیروی «ضد گرانشی» عمل می‌کند که باعث انبساط آن می‌شود. در حال حاضر، ثابت کیهانی شواهد اصلی برای انرژی تاریک است.
جفری می‌گوید: «نتایج ما، در مقایسه با استفاده از روش‌های استاندارد با همین نقشه ماده تاریک، به شدت پالایش شده‌اند، و ما متوجه شدیم که این هنوز با انرژی تاریک که توسط یک ثابت کیهانی توضیح داده می‌شود، سازگار است.» بنابراین ما برخی از مدل های فیزیکی انرژی تاریک را با این نتیجه رد کردیم.
با این حال، این بدان معنا نیست که اسرار انرژی تاریک – یا سردرد که ثابت کیهانی است – کاهش می یابد.
“بدترین پیش بینی در تاریخ فیزیک”
ثابت کیهانی هنوز یک مشکل بزرگ برای دانشمندان است.
این به این دلیل است که مشاهدات اجرام سماوی دور و در حال عقب نشینی نشان می دهد که مقدار لامبدا 120 مرتبه قدر (10 به دنبال آن 119 صفر) کوچکتر از مقدار پیش بینی شده است. فیزیک کوانتوم. به همین دلیل، ثابت کیهانی به عنوان “بدترین پیش بینی نظری در تاریخ فیزیک” توسط برخی از دانشمندان توصیف شده است.
جفری واضح است: به همان اندازه که تیم از این نتایج خوشحال است، این تحقیق هنوز نمی تواند شکاف بزرگ بین نظریه و مشاهده را توضیح دهد.
او ادامه داد: «این اختلاف خیلی بزرگ است و به ما می گوید که نظریه مکانیک کوانتومی ما اشتباه است. آنچه این نتایج می تواند به ما بگوید این است که چه نوع معادلات یا چه نوع مدل های فیزیکی نحوه انبساط جهان ما و نحوه کار گرانش را توصیف می کند و هر چیزی که از ماده در جهان ساخته شده است را به هم می کشد.
علاوه بر این، در حالی که نتایج این تیم نشان می دهد که نسبیت عام نسخه صحیحی برای گرانش است، نمی تواند سایر مدل های گرانشی بالقوه را که می توانند اثرات مشاهده شده انرژی تاریک را توضیح دهند، رد کند.
جفری گفت: “در ظاهر، فقط نگاه کردن به این نتایج با نسبیت عام مطابقت دارد – اما هنوز جای تکان دادن زیادی وجود دارد، زیرا نظریه های دیگری در مورد نحوه عملکرد انرژی تاریک یا گرانش را امکان پذیر می کند.”
این تحقیق سودمندی استفاده از هوش مصنوعی را برای ارزیابی مدل‌های شبیه‌سازی‌شده جهان، انتخاب الگوهای مهمی که ممکن است انسان‌ها از دست بدهند، و در نتیجه جستجوی سرنخ‌های مهم در مورد انرژی تاریک را نشان می‌دهد.
جفری گفت: «با استفاده از این تکنیک‌ها، می‌توانیم به نتایجی دست یابیم که انگار این داده‌ها را سه بار دیگر به دست آورده‌ایم – این بسیار شگفت‌انگیز است».
محقق UCL خاطرنشان می کند که برای انجام این مطالعات به شکل بسیار خاصی از هوش مصنوعی نیاز است که به خوبی آموزش دیده باشد تا الگوهای موجود در جهان را شناسایی کند. کیهان شناسان نمی توانند به سادگی شبیه سازی های مبتنی بر جهان را به سیستم های هوش مصنوعی خود وارد کنند تا اینکه کسی بتواند سؤالات را به ChatGPT متصل کند و انتظار نتایج را داشته باشد.
او گفت: “مشکل ChatGPT این است که اگر چیزی را نداند، آن را جبران می کند.” آنچه ما می خواهیم بدانیم این است که چه زمانی چیزی را می دانیم و چه زمانی که چیزی را نمی دانیم. بنابراین من فکر می‌کنم که هنوز کارهای زیادی باید انجام شود تا افرادی که علاقه‌مند به انجام کارهای ترکیبی علم و هوش مصنوعی هستند، بتوانند نتایج قابل اعتمادی به دست آورند.”
شش سال دیگر از داده‌های پیمایش انرژی تاریک به دست می‌آید، که همراه با مشاهدات تلسکوپ اقلیدس که در جولای 2023 به فضا پرتاب شد، باید اطلاعات بسیار بیشتری در مورد ساختارهای مقیاس بزرگ جهان ارائه دهد. این باید به دانشمندان کمک کند تا مدل‌های کیهانی خود را اصلاح کنند و شبیه‌سازی‌های دقیق‌تری از کیهان ایجاد کنند، که در نهایت ممکن است آنها را به پاسخ‌هایی درباره معمای انرژی تاریک سوق دهد.
این بدان معناست که جهان های شبیه سازی شده ای که ما تولید می کنیم بسیار واقعی هستند. جفری در پایان گفت: از جهاتی می‌توانند واقع‌بینانه‌تر از آنچه ما با روش‌های قدیمی‌مان انجام دهیم، باشند. “این فقط در مورد دقت نیست، بلکه در مورد اعتقاد به آن نتایج و قابلیت اطمینان است.”
تحقیقات این تیم به صورت پیش چاپ در مخزن کاغذ موجود است arXiv.
