2015. aastast ilmuvad Novaatori uudised Eesti rahvusringhäälingu veebilehe teadusrubriigis ERR Novaator (novaator.err.ee).

Novaator - Kas päike on aastaks 2032 maa peale toodud?
11.04.2014 14:42

Kas päike on aastaks 2032 maa peale toodud?

Villu Päärt
Skype: villu.paart
villu.paart@ut.ee
Loe kommentaare (4)
Samal teemal (4)

Piiramatu arvutivõimsus ja termotuumaenergia kasutuselevõtt oleksid võrreldavad muutusega, mille tõi inimkonnale kaasa internet. Aga kas meil õnnestub lahti muukida universumi olemuse üks põhiküsimusi?

Mis ootab 2032. aastal ees tehnoloogiavallas? Seda prognoosivad Tartu ülikooli polümeersete materjalide tehnoloogia professor Alvo Aabloo, Tartu ülikooli kõrge energia füüsika professor Martti Raidal ja tudengisatelliidi projekti eestvedaja, optilise metroloogia dotsent Mart Noorma.

Hüpe arvutivõimsuses

1965. aastal pani Inteli kaasasutaja Gordon Moore kirja seaduse, mis kuni tänaseni on arvutitööstuses oma paikapidavust tõestanud. Mikrokiibil olevate transistorite arv kahekordistub iga kahe aasta järel – nii kõlab Moore’i seaduse nime all tuntud ennustus.

Selle seaduse lõplik piir peaks ette tulema veel sel kümnendil, sest transistori mõõtmeid ei ole võimalik lõputult vähendada.

Mis ootab arvutimaailma pärast seda?

Alvo Aabloo sõnul on vägagi tõenäoline, et aastaks 2032 on olemas kvantarvutid. Erinevalt meile tänapäeval tuttavatest arvutitest töötavad kvantarvutid kvantmehhaanika seaduste alusel, kasutades superpositsiooni ja põimumist. Tavalise arvuti mälu põhineb bittidel, millest igaühe väärtus on null või üks. Kvantarvuti mälu põhineb kvantbittide jadal. Üks kvantbitt võib tähistada nulli, üht või ükskõik millist nende superpositsiooni.

«Kui kvantarvutid on olemas, siis on inimkonna käes praegusega võrreldes kujuteldamatult suurem arvutusvõimsus ning on selge, et Moore’i seadus kehtib endiselt,» märgib Aabloo.

Raidali sõnul pole täna teadusajakirjades esitletavad esimesed katsetused kvantarvutite alal veel isegi kvantarvuti prototüübid. Praegu on kvantarvuti veel fundamentaaluuringute objekt.

«Aga võib juhtuda, et arvutustehnika, mis meil praegu on laua peal, tundub 20 aastat hiljem väga primitiivne. See ei pea minema nii, et esmalt ehitatakse majasuurune arvuti ja paarikümne aastaga muutub see sülearvutiks. Kui läbimurre toimub, siis võib areng minna väga kiiresti,» seletab ta.

Teaduses on ridamisi probleeme, mille lahendamine seisab selle taga, et puuduvad arvutusmeetodid ning pole ka piisavalt arvutusvõimsust.

«Kui tekivad kvantarvutid, millel on supervõimsus, siis meie võime maailmast aru saada arvutisimulatsioonide abil muutub tohutult,» ennustab Raidal.

Ta toob näiteks universumis tumeaine paiknemise simulatsioonid, mida ka täna arvutite abil teha üritatakse, kuid arvutivõimsust napib ning seetõttu on need simulatsioonid väga algelised. Samamoodi üritatakse simuleerida arvuti abil inimaju ja rakkude vahel toimuvaid protsesse, kuid probleem on sama – arvutid ei vea välja.

Samas tähendaks ülivõimsate arvutite tulek Raidali sõnul, et kogu tänane info salastamine ja salasõnade süsteem lendab prügikasti. Kui arvutivõimsust on piiramatult, siis saab kõiki koode suhteliselt hõlpsalt lahti murda.

Õhus on lubadus, et ülesanne, mille kallal tavaline arvuti ragistaks paar aastat, oleks kvantarvutile lahendatav paari sekundiga. Seega tuleb ka saladuste hoidmisel kasutusse võtta kvantkrüptograafia, mis lähtub kvantmehaanikast.

Päike Maa peal

Kui arvutivõimsuses võib oodata suurt läbimurret, siis energiatootmises võiks samasuguse muutuse tuua termotuumaenergia. Piltlikult on tegu Päikesel toimuvate termotuumareaktsioonide matkimisega Maa peal, kontrollitud tingimustes.

Termotuumareaktsioonis ühinevad kerged aatomituumad raskemateks tuumadeks, vallandades suurel hulgal energiat. Ühinemine saab toimuda väga kõrgete temperatuuride – kümnete miljonite kraadide juures. Siin peitubki põhiküsimus: milline on keskkond, kus sellist tehislikku päikest saaks n-ö purgis hoida?

Euroopa Liit, India, Venemaa, Lõuna-Korea, Hiina, Jaapan ja USA on ühinenud konsortsiumi ITER. Aastal 2027 peaks Lõuna-Prantsusmaal tööle hakkama esimene termotuumareaktor. See oleks esimene samm selles suunas, et inimkond saaks enda kätte peaaegu ammendamatu energiaallika.

Aabloo sõnul võib aga lisaks sellele ette näha, et päikeseenergiat kasutatakse aastal 2032 rohkem, kuna seegi on lõputu ressurss.

«Praegu on juba olemas väikeste, külmkapisuuruste tuumajaamade projektid. Selline jaam võib olla näiteks garaažis, toodad sellega enda majapidamisele elektrit, kui endal vaja ei lähe, siis ülejäägi müüd võrgus maha,» ütleb ta.

See omakorda võiks tähendada, et senine energiasüsteem muutub oluliselt. «Eesti Energiast saab võrguettevõte, kes ise võib-olla enam üldse elektrit ei tooda, aga kelle võrgus kõik oma ülejääke jagaksid,» ennustab Aabloo. Võrgust pääsu ei ole, süsteemi tasakaalustamiseks on see endiselt hädavajalik.

Aabloo sõnul võib see tähendada, et energiavõrk meenutab internetti, kus on võimalik üleliigsest vabaneda või vajadusel juurde hankida. «Kui kreissaag on vaja käima panna, siis selleks saab võrgust elektrit juurde,» toob ta näite.

Küsimuste küsimus

2012. aasta kesksuvel teatasid füüsikud, et osakeste standardmudeli ainus puuduv lüli – Higgsi boson – on Šveitsi ja Prantsusmaa piiril töötava osakestekiirendi Suure Osakeste Põrguti abil leitud. Higgsi boson annab kõigile teistele osakestele massi. Maailma kalleimat teaduseksperimenti oli saatnud edu.

Kuid veelgi suuremad küsimused ootavad vastuseid.

«Praegu on kõige fundamentaalsem küsimus universumi massist. Nüüd me teame kindlalt, et 95 protsenti universumi massist on meile täiesti tundmatu,» ütles Raidal.

Kõik meile nähtav universumis, alates rohuliblest kuni hiiglaslike galaktikasüsteemideni, moodustab universumi massist kõigest neli protsenti.

Universumi massist 95 porotsenti jaguneb kahe müstilise aine vahel. Tume energia moodustab universumi massist umbes 74 protsenti, selle vastand ehk tumeaine umbes 21 protsenti.

Kui tume energia lükkab universumi laiali, siis tumeaine püüab vastupidiselt seda koos hoida.

Hetkeseis on Raidali sõnul selline, et juba leidub mingeid mõistlikke teooriaid tumeaine kohta, aga tumeenergia kohta puuduvad isegi need.

«20 aastat on täiesti mõistlik ajaperspektiiv selleks, et praegu täiesti tundmatu, ainult fundamentaaluuringute objekt võib 20 aasta pärast tuua läbimurdeid sealt, kust me ei oska isegi praegu arvata,» märgib ta.

«Ma ei usu, et seda osatakse kasutada, aga võib-olla on juba olemas mingid teooriad või lähenemine, kuidas tumeainet saaks tavaelus kasutada,» lisab Raidal.

Kas võiks küsida, kas me hakkame kunagi tumeainet kaevandama ja enda huvides ära kasutama?

«Kui kaevandamine panna jutumärkidesse, siis jah. Kuidas tumeainet hoida ja mida sellega teha, ei ole üldse selge,» sõnab Raidal.

Esimese sammuna on tarvis teada saada, mis on tumeaine, millised on selle omadused. Sealt edasi tekib loomulikult küsimus, kas seda saaks kuidagi ära kasutada.

«Kui tumeaine interakteerub meiega ainult gravitatsiooniliselt, siis on tulemus see, et seda ei saagi kasutada. Mine tea. Sealt võib tulla selline läbimurre, mida me ei oska praegu isegi arvata. Seda, et aidsiravimit on tarvis, teab igaüks. Mis tuleb tumeainest, seda ma ei oska praegu öelda,» nendib Raidal.

Selgust peaksid tooma uued kiirendieksperimendid. Suure Hadronite Põrguti töö on kavandatud jätkuma veel kümme aastat. Lisaks sellele on Euroopa tuumauuringute keskus CERN juba käivitanud uuringud, kas ja milline osakestekiirendi tuleks ehitada järgmisena. Uue kiirendi valmimist võiks oodata umbes paarikümne aasta pärast.

Siht: kosmos

Kõike ei saa teha maa peal, aina enam kolivad fundamentaalfüüsika eksperimendid kosmosesse.

«Seda saab olema järjest rohkem. Väga suurt täpsust nõudvad eksperimendid või kus on tarvis väga pikki distantse – gravitatsioonilainete mõõtmise detektorid, samuti tumeaine ja tumeenergia eksperimendid,» toob Raidal näiteid.

Kuid aastal 2032 võime näha kosmoses sootuks rohkem liiklust.

Mart Noorma ütleb, et praegu on käimas nanosatelliitide revolutsioon: satelliidi kosmosesse saatmine on muutunud nii kättesaadavaks, et seda saab lubada endale sisuliselt iga korralik ülikool maailmas. See omakorda on kasvupinnas paljude erialade spetsialistidele, kelle kõigi huviks on kosmos.

«Sealt võib tulla samalaadne idufirmade buum nagu me oleme näinud infotehnoloogias,» ütleb ta.

Infotehnoloogiamaailmas suuri kasumeid teeninud ärimehed käivad samuti ringi, pilk kosmosesse suunatud. Nad investeerivad kosmoseprojektidesse, silme ees kaugem eesmärk sealtki korralik kasum teenida.

«Võib juhtuda, et erasektor teeb kosmosetehnoloogias nii suuri asju, et me võime turistidena Kuule lennata. Kuu-turism on reaalsus, maailmas on täiesti piisav hulk inimesi, miljoneid, kes oleks valmis maksma üle 100 000 euro kosmilise puhkuse eest, poole nädala kuni nädalase reisi eest,» ennustab Noorma.

Kui see summa tundub üle mõistuse palju, siis lohutab ta: kunagi olid ka mobiiltelefonid üle mõistuse kallid, kosmoses oleme väga lähedal sellele, et tuleks läbimurre.

Mis puutub maapealset reisimist ja transporti, siis Aabloo sõnul on aastal 2032 transpordis väga palju kasutuses juhita autosid. Kodud on samuti suures osas automatiseeritud. Palju on seadmeid, mis oskavad aru saada meie žestidest. Võib-olla saab tark pliit aru, kas potti on pandud keema muna või kartulid.

Kuid...

Aabloo sõnul ei ole aastal 2032 põhiküsimus mitte selles, kes pitsat teeb, kuidas see koju saab, kas masin toob ise kohale või teeb kodus valmis, vaid pigem selles, kuidas ühiskond tehnoloogiaga toime tuleb.

Ühes on Aabloo veendunud: töö ei kao kuhugi.

«Keegi peab endiselt asju välja mõtlema, aga töö muutub suuresti hobiks ja palju töökohti on sel ajal nn sotsiaalsed töökohad. Kahjuks,» märgib ta.

*

Milline on elu siis, kui täna sündivad lapsed saavad täiskasvanuks -  sellele teemale oli pühendatud tänane Tartu Ülikooli konverents “Visioon 2032”. Konverentsi videosalvestusi saab vaadata UTTVst. Ajakiri Universitas Tartuensis ilmutas konverentsi puhul erinumbri, mille saab arvutisse laadida siit.

13.04.2014 17:00
termotuuma

Muide, on olemas Laseriraamat ja seal on kenasti juttu kaugele omal ajal juba jõuti selle termotuumavärgiga. Sinnamaani jõuti, kus ei teatud, kas hakkab tööle kontrollitud rektorina või muutub termotuumapommiks. Ehk siis kontrollimatu reaktsiooniga reaktor, mis suuremat sorti paugu teeb.

Lisa kommentaar
13.04.2014 17:22
Jaak

Ma ka mõtlesin, et kuidas sellist energiat saab vaos hoida?
Maa gravitatsioon on ainult 1G, Päikese tohutut energiat hoiab koos aga tõenäoliselt rohkem kui miljon G suurune gravitatsioon.
Usun siiski, et peagi arendatakse tehnoloogia, mis palju tulemuslikumalt energiat kogub.
Hispaanias isegi juba töötav kompleks, mis toidab 50 000 majapidamist.
Seal muidugi päikesevalgust ka palju.

Lisa kommentaar
11.11.2014 18:31
Toomas Kadarpik kadarpik@gmail.com

Vahest on lahe korralikult kirjutatud teadususu kuulutust lugeda. Akka või uskuma, et standardmudel kirjeldab loodust täpselt või et me teame mis on mass või inerts või energia. Aga ikkagi oli tore lugeda. Ise küll pole kunagi arvanud, et elementaarosakeste massispektrid annaksid meile selge arusaama universumi toimimisest, pigem on suurem osa meie taju ja loovuse arengul, mis loob uusi kombinatsioone asjade uudseks nägemiseks ja mudelite laiendamiseks või ka ümber vaatamiseks. Selle poolest erinebki teadus religioonist, et ta julgeb seda agaramalt teha.

Lisa kommentaar
20.07.2016 13:15
poker online

let you join the game in the best site we, sign up now
Poker Online | Game Poker

Lisa kommentaar

 

EUROFusion 17.12.2014 16:31

Tartu ülikooli füüsikud aitavad Päikese Maale tuua (11)

Füüsika instituut arendab tehnoloogiat, mis lubab jälgida tuumaasünteesireaktori seinte olukorda.

Azur Space Solar Power 24.04.2014 18:15

Moodne päikesepatarei saab 60-aastaseks (2)

25. aprillil 1954 demonstreerisid Belli uurimisinstituudi insenerid kuueprotsendilise kasuteguriga päikeseelementi.

11.04.2014 14:42

Kas päike on aastaks 2032 maa peale toodud? (4)

Piiramatu arvutivõimsus ja termotuumaenergia kasutuselevõtt oleksid võrreldavad muutusega, mille tõi inimkonnale kaasa internet. Aga kas meil õnnestub lahti muukida universumi olemuse üks põhiküsimusi?

13.02.2014 16:24

Termotuumasünteesi uuringud jõudsid uue teetähiseni (3)

USA füüsikud said termotuumareaktsioonist rohkem energiat kui kulus vesiniku süütamiseks.

18.11.2013 10:05

Elektron jääb ümmarguseks (2)

Supersümmeetria teooria vajab paremaid tõendeid.

23.09.2013 13:14

Mikrolained toidavad köögitehnikat (1)

Köögikaal ja munakeedukell saavad energiat mikrolaineahjust.

24.04.2013 18:31

Millega asendada kütuseelementides plaatina? (8)

Lahendus, mis võib muuta käegakatsutavamaks vesinikuautod.

08.02.2013 16:01

Uus vähiravim ergutab keha kaitsevõimet

Uudne raviviis mõjub ka ajukasvajatele.

21.12.2012 19:31

Miks võtab haavade paranemine aega? (5)

Füüsikaseadused määravad kudede taastumise kiiruse.

22.11.2012 11:30

Vetikad näppavad taimedelt energiat (3)

Tilluke rohevetikas suudab lagundada tselluloosi.

15.11.2012 17:34

Veider osake ei põrmusta standardmudelit (1)

Supersümmeetria ei ole kinnitust leidnud.

09.10.2012 10:51

Kas veekogude äärest tuttav taim tasuks kasvatamist energiakultuurina? (4)

Kui kasutamata põllumaadel hakata kasvatama taimi energiatootmise tarbeks, siis milline oleks kõige tasuvam?

21.08.2012 12:29

Kas lehetäid suudavad fotosünteesida? (3)

Päikese käes mõnulevad pisikesed putukad täiendavad oma energiavarusid.

09.05.2012 14:45

Päike tegutseb jälle

Päikese krooni pursked võivad Maal lähiajal tekitada mõõdukaid magnettorme.

16.04.2012 14:37

Nanoteadlased leidsid kaua otsitud osakese (1)

Majorana fermioni olemasolu lubab ehitada kvantarvuti.

12.04.2012 16:05

ITER toob Päikese Maa peale (3)

Lõuna-Prantsusmaal võtab hoogu katselise tuumasünteesireaktori ehitus.

Scanpix 14.04.2014 13:44

Aasta 2032: maailma tõsiseim mure on joogivesi (2)

Maakeral on puudus puhtast joogiveest. Inimene kujundab keskkonda jõuliselt enda käe järgi ümber. Eesti põlevkivitööstusel seisab ees hääbumine.

04.04.2014 18:05

Tilluke aku töötab sülje jõul

Väike bioaku toidab keha jälgivaid sensoreid.

08.01.2014 14:19

Külma sõja tuumakatsetuste saaste hõljub endiselt meie peade kohal

Atmosfääri ülakihtides leidub poole sajandi tagustel tuumakatsetustel tekkinud plutooniumi.

26.09.2013 13:33

Füüsikud liitsid valguskvandid molekulideks (1)

Kokku klammerdunud footonid käituvad "Tähesõdade" filmidest tuttava valgusmõõga kombel.

24.05.2013 12:27

Kas Tšornobõl rikkus meeste tervise? (13)

27 aastat hiljem elab rahuaja rängima tuumaõnnetuse vari inimestes edasi.

15.03.2013 13:41

Higgsi boson on tõesti leitud (5)

Suvel avastatud osakese omadused klapivad kauaotsitud Higgsi bosoniga, kinnitas Euroopa tuumauuringute keskus.

15.01.2013 16:51

Kvanttäpid püüavad päikeseenergiat (1)

Pooljuhtidest nanoosakesed muudavad päikesepatareid odavamaks.

27.11.2012 21:45

Lehtrikujuline patarei kogub tõhusalt päikeseenergiat

Massachusettsi tehnoloogiainstituudi teadlased andsid üliõhukesele metallikihile üllatavad omadused.

16.11.2012 15:32

Higgsi boson ei üllata (5)

Kauaotsitud osake käitub standardmudeli ennustuste kohaselt.

01.11.2012 14:55

Miks veetilgad kuumal pliidil ringi hüppavad? (1)

Ligi kolmsada aastat tagasi kirjeldatud nähtus pakub füüsikutele ikka veel uurimisainet.

12.09.2012 10:17

Tuul võiks katta inimkonna energiavajaduse (8)

Tuule abil saaks toota sellises koguses energiat, millest piisaks kogu inimkonna vajaduste katmiseks, näitasid USA Stanfordi ülikooli teadlased.

10.05.2012 13:32

Lahendus energiakriisile: tehislik puuleht? (3)

Taimelehele sarnanevad päikesepatareid võivad varsti minna tootmisse.

17.04.2012 14:59

Kuidas saab liivast klaas? (1)

Ainulaadne video näitab, kuidas kvartsliivast, soodast ja lubjast tekib sulaklaas.

13.04.2012 13:59

Miks oli üleeilne Sumatra maavärin nii võimas?

Äsjane Indoneesia maavärin üllatas teadlasi.

 
Küsi teadlaselt
Teatavasti vee ruumala paisub nii soojenemisel (aurustumisel) kui ka jäätumisel. Oletame, et on üks anum, mis on vett täis ja on purunematu. Mis hakkab juhtuma siis, kui sundida sellel veel jäätuda?
Jaak Kikas, Tartu ülikooli füüsika instituudi direktor :

See on huvitav küsimus, millele täpse kvantitatiivse vastuse andmine polegi nii lihtne. Üldiselt aga võiks vastata nii: kui paisumisvõimalus puudub,

Loe edasi!
Esita küsimus Kõik
Tartu Ülikool
Idee
Veider teadus