Брайан Шмидт получил Нобелевскую премию по физике 2011 года вместе с коллегами за открытие того, что расширение Вселенной ускоряется.
До этого момента космологи полагали, что расширение Вселенной в конечном итоге замедлится. Работа Шмидта и его коллег имела глубокие последствия. Это означало, что нечто — некая неизвестная сила — ускоряет расширение Вселенной.
Физики до сих пор не знают, что это такое. Рабочая теория заключается в том, что существует пока не наблюдаемая «тёмная энергия», которая противодействует гравитации, ускоряя расширение Вселенной на крупнейших масштабах.
Если теория верна, тёмная энергия составляет около трёх четвертей от общей плотности массы-энергии Вселенной.
Открытия Шмидта произвели фурор в мире.
Открытие того, что расширение Вселенной ускоряется, стало возможным благодаря новому поколению передовых астрономических инструментов. В распоряжении Шмидта и других астрономов были самые мощные телескопы, когда-либо созданные, что позволило им заглянуть в более далёкое космическое прошлое с большей точностью, чем когда-либо прежде.
Шмидт и его коллеги, Саул Перлмуттер и Адам Рисс, использовали наблюдения за далёкими взрывающимися звёздами, называемыми сверхновыми типа Ia, чтобы измерить скорость расширения Вселенной. Измерение незначительных изменений в частоте света, излучаемого сверхновыми, показывает, что более поздние сверхновые разлетаются быстрее, чем более древние.
Волны, которые вызывают резонанс
«Я приехал в Австралию и работаю на переднем крае астрономии, потому что Австралия инвестировала в астрономию со времён Второй мировой войны», — рассказывает Шмидт изданию Cosmos. «Мы, я и другие астрономы, должны создавать инструменты, и мы всегда ищем, что будет следующим лучшим решением».
«Я стал частью группы, занимающейся обнаружением гравитационных волн, которые в то время ещё не были обнаружены. Среди них Дэн Шаддок, который на несколько лет моложе меня и проводит много действительно важной работы».
Гравитационные волны — рябь в структуре пространства-времени, предсказанная Эйнштейном, — были впервые обнаружены в 2015 году новым инструментом LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) в США.
Шмидт говорит, что, будучи вице-канцлером Австралийского национального университета (АНУ) с 2016 по 2024 год, его интерес к астрономии и научным открытиям привёл его к мысли о новых способах стимулирования австралийской технологической индустрии для поддержки исследований.
«Одна из групп, которая вышла из этого процесса, хотя и не была напрямую вовлечена, включала Дэна Шаддока», — говорит Шмидт.
Он рассказывает, что Шаддок, также профессор АНУ, сказал ему: «У меня есть идея создать измерительное и испытательное оборудование, в котором мы используем идеи того, как мы проводили измерения в LIGO, чтобы создать совершенно новое программно-управляемое измерительное и испытательное устройство, не похожее ни на что, что кто-либо когда-либо создавал ранее».
Устройство для создания лучших устройств
В 2014 году Шаддок стал соучредителем компании Liquid Instruments Pty Ltd для производства таких устройств. В апреле Шмидт был назначен членом совета директоров компании. Устройства компании уже были проданы таким крупным учреждениям, как CERN, Google и университетам по всему миру.
Профессор Брайан Шмидт.
«Это будет повсеместное устройство, потому что измерение и тестирование — это то, как вы узнаете, что то, что вы построили или пытаетесь построить, работает в соответствии с проектом», — добавляет Шмидт. «Обычно измерительное оборудование имеет множество аналоговых и цифровых частей, которые собраны вместе для конкретной цели».
Устройства Liquid Instruments основаны на типе универсальной интегральной схемы, называемой программируемыми вентильными матрицами (FPGA). В отличие от традиционных интегральных схем, FPGA можно перепрограммировать для выполнения различных задач.
«Вы можете сделать этот инструмент, вы можете сделать тот инструмент», — говорит Шмидт. «И вы можете в компьютере создать тот же тип сигнальной цепи, который раньше требовал множества отдельных частей».
По словам Шмидта, это не только означает, что устройство может быть использовано для тестирования и проведения измерений для практически бесконечного числа различных инструментов, но и позволяет «объединять их в цепочку, программировать и собирать вместе в одном устройстве».
Умная аналогия
Он сравнивает разработку с появлением смартфонов.
«Я видел, как iPhone становился набором инструментов, телефоном, на котором, по сути, был компьютер, и он делал всё это», — говорит Шмидт. «Я не думал об этом как о платформе для приложений. То, что действительно сделало iPhone удивительным, — это приложения, в которых люди могли разрабатывать свои собственные».
«Некоторые из них могут быть простыми, например, ваш телефон внезапно становится фонариком», — смеётся Шмидт. «Вы можете сказать: ну, это глупо. Но кто-нибудь ещё носит с собой фонарик? Нет, мы все просто носим с собой телефоны. Самое глупое и простое приложение из всех. На самом деле это довольно революционное изменение».
Шмидт говорит, что практически нет предела тому, что может делать такое устройство для тестирования и измерений.
«Это как сказать, что сделает для вас печатная плата?» — говорит он. «Она будет использоваться для разработки инструментов для телескопов. Её можно использовать для создания потребительской электроники».
«Она не открывает планеты, но помогает создавать инструменты для их обнаружения. Она не создаёт новый высокопроизводительный автомобиль Tesla, но предоставляет оборудование для тестирования и измерений, которое позволяет вам добавлять новые функции».
«Это действительно основополагающая вещь, и именно поэтому это так интересно, потому что её можно использовать повсюду в экономике. Одна из вещей, которые я знаю, Дэн действительно хочет убедиться, — это то, что эта компания растёт и остаётся значительной частью Австралии. Легко отправить её за границу, и, учитывая, сколько усилий было приложено, а интеллектуальная собственность находится здесь, было бы здорово, если бы мы могли сохранить большую часть этого здесь, в Австралии».
Награда за усилия в фундаментальной науке
Шмидт говорит, что глобальные экономические условия «немного нестабильны», но он уверен, что существует достаточный интерес к новым устройствам на базе FPGA, которые могут произвести фурор на международных рынках.
Он подчёркивает, что разработка измерительного и испытательного оборудования подчёркивает важность теоретических исследований, которые могут не иметь непосредственной практической цели.
«Это классический пример того, как на самом деле происходят инновации», — говорит Шмидт. «Вам нужно иметь всё: от фундаментальной науки, изучающей чёрные дыры, до поиска способов поощрения людей, таких как Дэн Шаддок, людей с различным опытом в фундаментальных науках, таких как я, и людей в Силиконовой долине — опыт, объединяющийся для создания экосистемы, а затем производства продуктов, которые продаются на мировом рынке и делают новые и интересные вещи».
«Путей коротких нет. Министры всегда говорят: не занимайтесь всей этой астрономией. Просто делайте хорошие вещи. Ну, хорошие вещи случаются только потому, что вы всё время делали хорошие вещи. Вот как выглядит экосистема, и это хрестоматийный пример».