duminică, 23 decembrie 2012

Pentru pasionaţii misterului şi cunoaşterii energiei şi materiei negre.









Doi matematicieni, Tian Ma şi Shouhong Wang, profesori la două facultăţi din SUA, au propus o teorie unificată a materiei şi energiei întunecate care modifică ecuaţiile relativităţii generale ale lui Einstein ce descriu legile fundamentale ale gravitaţiei.

Tian Ma, profesor de matematică la Universitatea Sichuan University şi Shouhong Wang, profesor de matematică la Universitatea Indiana au conceput o teorie unificată a materiei şi energiei întunecate care, cred ei, va schimba modul în care gândim energia, interacţiunile gravitaţionale, structura şi formarea universului.

Shouhong Wang, profesor la Colegiu de Arte şi Ştiinţe ale Universităţii Indiana, Departamentul de Matematică şi Tian Ma, profesor la Universitatea Sichuan, afirmă că legile conservării energiei şi impulsului în spaţiu-timp (o structură geometrică cu 4 dimensiuni în care ecuaţiile lui Einstein au fost formulate) sunt valide numai atunci cand materia vizibilă, materia întunecata şi energia întunecată sunt luate în considerare, ca întreg. Aceştia susţin că, dacă privim doar materia vizibilă în izolare, legile conservării energiei şi impulsului nu mai sunt valabile.


 Cercetătorii susţin că prezenţa materiei şi energiei întunecate - care, după ultimele estimări ale oamenilor de ştiinţă, alcătuieşte cel puţin 95% din Univers - necesită un nou sistem de ecuaţii ale câmpului gravitaţional care ia în calcul un nou tip de energie cauzată de distribuţia neuniformă a materiei în Univers. Această nouă energie poate fi atât pozitivă, cât şi negativă  şi totalitatea ei în raport cu întreg domeniul spaţio-temporal se conservă, afirmă profesorul Wang.
"Multi cercetători au conceput diferite teorii pentru energia întunecată" spune Wang. "Din păcate, misterul rămâne nedezlegat şi, de fapt,
natura energiei întunecate este acum cel mai profund mister în cosmologie şi astrofizică. Este considerată cea mai complexă problemă în fizica teoretică contemporană".

"Celălalt mare mister referitor la univers este acela că, universul conţine mult mai multă materie decât rezultă din legile fizice aplicate la scara stelelor vizibile". Materia lipsă a fost denumită materie întunecată şi, în ciuda numeroaselor încercări de a o detecta, misterul nu a fost desluşit, ci, din contră, chiar se adânceşte."

Când  Einstein a conceput teoria generală a relativităţii (1915) materia şi energia întunecată nu fuseseră descoperite încă, deci era normal pentru el să pornească de la legile conservării energiei şi impulsului pentru materia vizibilă, a adăugat Wang.

"Diferenţa dintre noile ecuaţii ale câmpului gravitaţional şi ecuaţiile lui Einstein este adăugarea unei derivate covariante de ordinul doi a unui câmp potenţial scalar" a spus el.


Teoria tensorială susţine existenţa de energii pozitive  şi negative a căror rezultantă - densitate de energie potenţială scalară - este un nou tip de energie cauzată de distribuţia neuniformă a materiei în Univers.  Densitatea de energie potenţială scalară se modifică pe măsură ce galaxiile se deplasează şi materia se redistribuie, afectând orice parte a Universului, conceput ca un câmp.

Wang afirmă că energia negativă produce atracţie în timp ce energia pozitivă  produce o forţă de respingere fundamental diferită de cele patru forţe fundamentale - gravitaţia, electromagnetismul, forţa nucleară slabă şi forţa nucleară puternică - cunoscute în fizica contemporană.

"Foarte important, această nouă energie şi noile ecuaţii ale câmpului oferă o teorie unificată pentru energia şi materia întunecată, care, până acum, au fost considerate ca două curiozităţi exotice total diferite ce aveau în comun doar atributul de  'întunecată' din denumirea lor", a spus acesta. "Atât materia întunecată, cât şi energia întunecată pot acum fi reprezentate matematic de suma dintre scalarul densităţii de energie potenţială şi energia de cuplare dintre tensorul energie-impuls şi câmpul potenţial scalar".

"Partea negativă a sumei este reprezentată de materia întunecată care produce atracţie, iar partea pozitivă este reprezentată de energia întunecată care determină expansiunea accelerată a galaxiilor”, a spus acesta.

"Pe scurt, noi credem că noua teorie a gravitaţiei va schimba modul nostru de gândire asupra energiei, asupra interacţiunilor gravitaţionale şi asupra structurii şi formării universului nostru," afirmă Wang.


Kevin Zumbrun, directorul departamentului de matematică din cadrul  IU Bloomington, afirmă că noua teorie unificată e destul de riguroasă, în principiu.  "Este speculativă la nivel cosmologic, deoarece trebuie testată  prin experiment, dar matematica care-i stă la bază este corectă, a spus acesta.  "Este o abordare nouă şi elegantă asupra acestor lucruri şi dacă va fi verificată prin experiment, va fi o descoperire uluitoare. Destul de incitant!"

Wang afirmă că noile ecuaţii ale câmpului gravitaţional conduc, de asemenea, la o formulă modificată a forţei gravitaţionale a lui Newton, care arată că materia întunecată joacă un rol mai important la o scara galactică de circa 1.000 la 100.000 de ani lumină, dar e mai puţin importantă la o scară mai mare, unde energia întunecată va fi semnificativă (mai mult de 10 milioane de ani lumină).

"Această teorie unificată este consistentă logic cu caracterizarea generală a materiei şi energiei întunecate şi teste ulterioare ale teoriei până la o măsurare precisă a observaţiilor cosmice sunt cu siguranţă cruciale pentru o eventuală validare a acestei noi teorii", a adăugat Wang.

Traducere după mathematicians-theory-dark-energy-einstein de către Mihai Panoschi cu acordul editorului.

Extrase din materialul scris de Phys.org Sâmbătă, 08 Septembrie 2012   şi   publicat  pe site scientia.ro




marți, 11 decembrie 2012

Teleprezenţa. Ubicuitatea* umană







Scris de Helen Thomson - publicat in Scientia.ro  
Joi, 06 Decembrie 2012 

“Devon. Te-am rugat deja, du-te şi te spală pe dinţi.” Este joi dimineaţa şi Devon Carrow-Sperduti, în vârstă de 7 ani, trebuie să înceapă şcoala peste doar 5 minute. Deşi  şcoala este departe, el va "ajunge" acolo într-o clipită. Citiţi în continuare cum...

Devon este asemănător oricărui alt copil de vârsta sa, în afara unei singure chestiuni. Atunci când Devon ajunge la Şcoala Elementară Winchester din West Seneca, New York, el stă de vorbă cu prietenii săi între ore, este deseori mustrat de profesori pentru că nu este atent şi, ocazional, se mai loveşte de pereţi. Este consecinţa inevitabilă a faptului că merge la şcoală sub forma unui robot.

Devon suferă de alergii care îl împiedică să meargă la şcoală în mod fizic. În schimb, el stă acasă şi se loghează la un robot cu două roţi, de 1 metru şi jumătate înălţime, numit VGo, care aşteaptă în curtea şcolii. Navighează printre sălile de clasă privind prin intermediul unei camere şi vorbeşte cu colegii de clasă şi cu profesorii cu ajutorul unui ecran video care îi afişează în timp real faţa. “Este tratat la fel ca oricine altcineva”, spune mama lui. “Dacă nu se prezintă la ore, cei de la şcoală mă întreabă ce s-a întâmplat.”

Devon nu este singurul care se transportă pe sine însuşi într-un alt loc în acest mod. El se alătură chirurgilor, soldaţilor şi unui număr în creştere de alţi muncitori care se transformă într-o armată de "surogate" aflată de cele mai multe ori la sute de kilometri distanţă. Aceşti călători virtuali pot avea slujbe cu program de la 9 la 17, pot lupta în războaie şi pot realiza operaţii care salvează vieţi.

Din acest an, vei fi capabil să cumperi un asemenea model la acelaşi preţ cu al unui laptop şi e posibil ca aceştia să poată fi controlaţi în viitor cu ajutorul gândului şi să transmită senzaţii tactile înapoi către piloţii lor. Asta înseamnă că simţurile noastre vor pătrunde într-o altă locaţie într-o manieră fără precedent. 
Cercetătorii, experţii în drept şi cei în etică realizează faptul că modul în care va fi folosită această tehnologie de-a lungul următorului deceniu şi mai departe nu numai că va afecta modul în care trăim şi muncim, ci va modifica economii, va contesta anumite legi şi poate chiar va transforma normele sociale.

Primul val de teleprezenţă pur şi simplu le-a permis oamenilor să observe locuri aflate la distanţă prin intermediul unei camere şi să apară, de asemenea, la celălalt capăt. Unul dintre primele astfel de sisteme introduse la locul de muncă a fost în cadrul Xerox-Parc, la mijlocul anilor 1980. În cadrul proiectului propriu denumit Media Space, instalarea unor camere video în laboratoarele din Palo Alto, California şi Portland, Oregon, însemna faptul că oamenii puteau să colaboreze prin intermediul unor ecrane video aflate aproape la 1000 de kilometri distanţă unul de celălalt. Această abilitate este în prezent una comună, mulţumită unor aplicaţii video în timp real cum ar fi Skype sau FaceTime.

Generaţiile ulterioare de teleprezenţă au adăugat la această experienţă posibilitatea ca oamenii să se poată deplasa de jur împrejur şi să poată manipula obiecte. Unele din primele organizaţii care au îmbrăţişat aceste tehnologii pe scară largă au fost spitalele şi armata, iar aceste tehnologii au schimbat medicina şi strategiile de război.


Între timp, soldaţii din ziua de astăzi controlează drone aeriene şi roboţi pentru supraveghere, dezamorsare de bombe sau chiar atacuri. În fapt, folosirea acestora este astăzi atât de comună în armata Statelor Unite încât unii comentatori argumentează că strategiile de război bazate pe controlul de la distanţă ar putea deveni o trăsătură definitorie a preşedinţiei lui Barack Obama.

În ultimii câţiva ani, dispozitivele de teleprezenţă proiectate pentru scopuri mai puţin ostile au devenit o prezenţă din ce în ce mai comună pe piaţa generală. VGo Communications din Nashua, New Hampshire şi Anybots din Mountain View, California, de exemplu, vând roboţi de teleprezenţă itineranţi publicului larg. Aceştia pot fi deplasaţi cu ajutorul oricărui tip de computer dotat cu o cameră web, folosind un browser.

VGo pretinde că clienţii săi variază de la spitale la corporaţii cum ar fi Nokia şi Ericsson. Între timp, Anybots spune că a expediat în jur de 70 de boţi de la lansarea sa în 2010, unor companii cum ar fi un manufacturier mexican ai cărui angajaţi primesc vizita virtuală a unor manageri aflaţi în afara oraşului, veniţi pentru a le inspecta munca. Anybots a furnizat, de asemenea, boţi pentru clinicile şi spitalul Stanford din Palo Alto. Doctorii îi folosesc pentru a trata copiii care trebuie să fie păstraţi în izolare.
Aceşti boţi sunt totuşi destul de scumpi. Un VGo costă 6000 de dolari, iar un Anybot pleacă de la 9700 de dolari. Acesta este motivul pentru care o firmă denumită Double Robotics, cu sediul în Miami, Florida, ar trebui să facă valuri în acest an. Luna aceasta, este aşteptată să lanseze un robot de teleprezenţă itinerant – având un iPad pe post de cap şi un preţ asemănător cu cel al unui laptop high-end. Prima serie de producţie a celor de la Double a fost epuizată şi se spune că firma a atras comenzi în valoare de aproape 2 milioane de dolari pentru producţia din 2013. Printre clienţii săi se numără numeroase universităţi americane şi companii din Fortune 500.



Următorul val de teleprezenţă aflat în prezent în dezvoltare în cadrul laboratoarelor, sugerează faptul că tehnologia va deveni semnificativ mai imersivă. De exemplu, o echipă condusă de Mel Slater de la University College London (UCL) a construit un robot surogat ale cărui acţiuni imită mişcările corporale ale unei persoane. Oferă-ţi braţul pentru o strângere de mână, iar braţul robotului îţi va răspunde. Acest bot nu este mobil, dar tu poţi să-l foloseşti pentru a-i saluta pe ceilalţi, pentru a realiza anumite gesturi şi pentru a manipula obiecte. Acesta este în prezent controlat de un costum dar, în principiu, tehnologiile de captură ale mişcării cum ar fi Kinect ar putea fi folosite pentru a realiza aceleaşi procese mai încolo, “şi la numai o fracţiune din cost”, spune Slater.


Întruparea absolută

Imersiunea nu trebuie să se oprească aici. La începutul acestui an, un student numit Tirosh Shapira a controlat un robot folosindu-şi numai propriile gânduri el se afla la Universitatea Bar-Ilan din Israel, în interiorul unui scaner cerebral fMRI, iar robotul se afla în Franţa. Scanerul urmărea schimbările produse în fluxul sanguin care mergea către cortexul motor primar al creierului, iar apoi un algoritm distingea între momentele în care el se gândea la a-şi mişca mâna stângă, mâna dreaptă sau picioarele. “Întruparea autentică merge mult dincolo de teleprezenţă clasică, datorită faptului că te face să simţi că lucrul pe care îl încorporezi este o parte din tine”, spune Abderrahmane Kheddar de la Laboratorul pentru Robotică CNRS-AIST din Tsukuba, Japonia, care a făcut parte din echipa implicată în organizarea experimentului (New Scientist, 7 iulie, p 9).

Este destul de sigur că Shapira a avut parte de o experienţă deosebită.” A fost uluitor”, spune el. “Cu adevărat m-am simţit ca şi cum aş fi fost acolo. Atunci când tipii din Franţa m-au surprins prin plasarea unei oglinzi în faţa robotului eu m-am simţit cam aşa ‘oh, sunt atât de drăguţ, am ochi albaştri, nu ‘acel robot este drăguţ’.”

Eventual, corpurile surogat vor fi capabile să ne comunice o mai mare gamă de senzaţii înapoi în propria noastră fiinţă în carne şi oase. De exemplu, Massimo Bergamasco, Antonia Frisoli şi echipa lor de la Laboratorul pentru Robotica Perceptuală din Pisa, Italia, speră să stimuleze senzaţia de mişcare atunci când are loc controlul unui robot aflat la distanţă – chiar şi atunci când tu nu te mişti. Tot ceea ce este nevoie pentru a realiza aceasta este doar o mică vibraţie asupra unor muşchi specifici, care stimulează receptori senzoriali care sunt apoi interpretaţi de către creier ca mişcare a articulaţiei asociate. Anul viitor, echipa intenţionează să includă această iluzie în cadrul experienţei controlării unui robot folosind gândurile prin intermediul fMRI.


Pentru început, teleprezenţa ar putea distruge pieţele de forţă de muncă. Un scenariu plauzibil pentru această tehnologie este permisiunea acordată muncitorilor străini care acceptă salarii mici de a fi angajaţi pentru slujbe care erau imposibile până acum. Până la urmă, aceasta s-a mai întâmplat şi înainte – cu mai mult de un deceniu în urmă, vitezele de acces în creştere şi acoperirea cu internet îmbunătăţită au făcut ca naţiunile cum ar fi India să devină ţintele principale ale companiilor occidentale care doreau să-şi externalizeze serviciile online şi de telecomunicaţii la un preţ mai mic.


O lume a controlului de la distanţă

Să luăm în considerare modul în care afacerile de retail cum ar fi Home Depot sau Tesco ar putea folosi muncitori teleprezenţi. Aceasta ar putea duce la oprirea procesului de angajare a foarte multor asistenţi locali pentru realizarea unor sarcini cum ar fi direcţionarea clienţilor spre produsele aflate în magazine, sau chiar pentru operarea unor maşinării, şi remiterea în schimb a acestor activităţi către muncitori aflaţi la distanţă. “Un lucrător care operează de la distanţă ar putea fi responsabil pentru 10 magazine şi 30 de roboţi”, spune Matt Beane de la MIT Sloan School of Management, care a cercetat şi el impactul tehnologiei teleprezenţei.” Aş fi surprins dacă peste 10 ani, 10 la sută din acel tip de activitate nu va fi realizat de muncitori aflaţi la distanţă. Dintr-o perspectivă atât tehnică, cât şi economică, pare a fi destul de inevitabil.”

Sau să luăm în considerare implicaţiile unei medicini care îşi continuă drumul către operaţiile realizate de la distanţă. Este deja predispusă să producă dureri de cap, atât legale, cât şi de reglementare dacă duce la un nou val de turism medical, de exemplu. “Ce se întâmplă atunci când un dentist din Cuba oferă proceduri mai ieftine prin teleoperaţie unor oameni din Anglia?”, întreabă Purdy. “Unde are loc acest serviciu şi cine îl reglementează?” Dacă ceva nu merge bine în timpul unei operaţii sau dacă un doctor necalificat practică medicina la distanţă, de exemplu, este neclar care curte de judecată sau consiliu medical va fi responsabil pentru investigaţii sau pedeapsă.

Într-adevăr, nicio ţară nu are o legislaţie specifică care să acopere domeniul utilizării teleprezenţei, iar cele mai multe proceduri de aplicare a legii ar fi prost pregătite pentru modul în care teleprezenţa îi va permite aproape oricui să transmită acţiuni fizice de-a lungul graniţelor internaţionale. Purdy prezice mai multe probleme legale atunci când vine vorba de chestiuni cum ar fi responsabilitatea penală.


Creatorii tehnologiei teleprezenţei îşi propun în cele din urmă să ne imerseze total simţurile într-o locaţie mult depărtată de cea în care ne este localizat trupul. Iar lucrul acesta ar putea duce în mod inevitabil la întrebarea asupra modului în care ne ancorăm pe noi înşine în realitate. Atunci când putem merge, vorbi şi lucra într-un loc aflat la distanţă, în timp ce corpul nostru rămâne acasă, unde existăm noi cu adevărat în acel moment? În lumea în care se află corpurile noastre, sau în lumea în care se află minţile noastre?

I-am pus lui Devon o întrebare similară: atunci când utilizează VGo, simte că ar fi la şcoală sau acasă? El răspunde cu simplitatea dezarmantă a unui copil de 7 ani. “Da, cu siguranţă mă aflu la şcoală”, spune el, înainte să fugă să se spele pe dinţi.



Textul de mai sus reprezintă traducerea articolului Body down a wire: Living your life in remote control, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabilă pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd şi New Scientist neasumându-şi nicio responsabilitate în această privinţă.
Traducere: Alexandru Hutupanu


 * UBICUITÁTE s.f. (Livr.) Însuşire atribuită cuiva (de obicei divinităţii) de a putea fi prezent pretutindeni (sau în mai multe locuri) în acelaşi timp. [Pr.: -cu-i-] - Din fr. ubiquité.
Sursa: DEX '98
UBICUITÁTE s.f. (liv.) Starea celui care este prezent pretutindeni sau în mai multe locuri în acelaşi timp.
Sursa: DN
UBICUITÁTE s. f. însuşire, stare a cuiva care poate fi prezent pretutindeni sau în mai multe locuri în acelaşi timp; omniprezenţă. (< fr. ubiquité)
Sursa: MDN