• Começa com um estrondo

O que acontece quando um astrofísico coloca o ChatGPT à prova?

Você pode levar um chatbot superconfiante ao conhecimento especializado, mas ele pode realmente aprender e assimilar novas informações?

Principais conclusões

• O ChatGPT é um chatbot notável cuja confiança, fluência e capacidade de compor suas próprias frases, parágrafos, poemas e muito mais é impressionante.
• Mas essa confiança pode ser enganosa, pois sucumbe a muitos equívocos generalizados entre a população em geral, embora os especialistas saibam melhor.
• Um astrofísico pode fazer com que o ChatGPT aprenda e assimile novas informações e dê respostas corretas onde antes dava respostas seguras, mas errôneas?

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Todos nós, sempre que buscamos entender algo mais profundamente, nos deparamos com uma situação embaraçosa: pensamos que entendemos como algo funciona, apenas para descobrir que nós mesmos estamos mal informados. Às vezes, trata-se apenas de assuntos triviais que não afetam nossa capacidade de realizar o que é importante em nossas vidas, mas outras vezes é absolutamente essencial que dediquemos tempo e esforço para melhorar nossa compreensão. Isso envolve não apenas aprender o que é verdadeiro, mas aprender por que o que pensávamos ser verdadeiro era, de fato, falso, e como evitar que escorregássemos novamente exatamente da mesma maneira.

Isso é algo com que todo cientista iniciante e aspirante se depara com frequência ao longo de sua jornada educacional: descobrir nossos próprios equívocos. Aqueles de nós que passam pelo trabalho árduo de aprender como nos desviamos, qual é a verdade real e como acertar de agora em diante, muitas vezes, de fato, nos tornamos bem-sucedidos em nossas carreiras; aqueles que continuam a insistir, incorretamente, que estavam certos o tempo todo raramente o fazem.

Já é desafiador o suficiente convencer uma sala cheia de alunos (ou humanos em geral) a substituir seus equívocos incorretos por conhecimento real e correto, mas quão bom é o chatbot de IA mais avançado do mundo, o ChatGPT, na mesma tarefa? Eu dei ao chatbot quatro equívocos - um trivial, um fácil, um intermediário e um avançado - para tentar descobrir.

Os campeões da conferência de 1910, de Chicago, apresentam um jogador de basquete em seu time chamado Edwin Powell Hubble, que se tornará um dos maiores astrônomos do século XX. Ah, e um campeão de boxe Golden Gloves.

Trivial: Edwin Hubble, em sua juventude, foi um boxeador excepcional .

Histórico: Edwin Hubble foi um astrônomo do século 20 famoso por descobrir a expansão do Universo, medindo as distâncias das galáxias além da Via Láctea e sendo pioneiro na relação redshift-distância. Décadas após sua morte, o Telescópio Espacial Hubble foi lançado com seu nome; ele continua sendo uma das figuras influentes da astronomia. Em sua juventude, no entanto, Hubble foi um atleta fenomenal, tendo jogado basquete, futebol, atletismo e boxe de alto nível. Quando jovem em Chicago - onde, por sorte, eu também era estudante cerca de 90 anos depois - ele era um boxeador 'Gold Gloves' e supostamente até nocauteou o campeão alemão em um ponto. Mas isso é apenas uma lenda urbana que ouvi? Resolvi perguntar ao ChatGPT sobre isso.

É: Quão bom boxeador era Edwin Hubble?

Bate-papoGPT: Edwin Hubble foi um astrônomo americano conhecido por suas contribuições ao campo da astronomia, incluindo a expansão do universo. Ele não era conhecido por ser um boxeador. Hubble foi um atleta talentoso na juventude, mas não se sabe se ele seguiu o boxe como carreira ou teve conquistas notáveis ​​como boxeador. Em vez disso, ele se concentrou em seus estudos e se tornou um dos astrônomos mais importantes do século XX.

Este Edwin Hubble é um boxeador vitorioso e prolífico? Talvez não; Este é o campeão francês Georges Carpentier, que lutou contra vários campeões nos Estados Unidos no início dos anos 1920, com uma vitória sobre Battling Levinsky e derrotas para Jack Dempsey e Gene Tunney.

É: Quais esportes Edwin Hubble praticava?

Bate-papoGPT: Edwin Hubble foi um atleta talentoso na juventude e é conhecido por ter praticado vários esportes. De acordo com as biografias de Hubble, ele era particularmente habilidoso no futebol e no boxe. Ele jogou futebol na Universidade de Chicago e é considerado um excelente boxeador. Além do futebol e do boxe, ele também é conhecido por gostar de jogar tênis e por ter sido um ávido jogador de golfe.

É : Em sua juventude, que tipo de conquistas no boxe Edwin Hubble teve? Eu li que ele era um boxeador de luvas de ouro com um poder de soco impressionante e até nocauteou um campeão europeu dos pesos pesados ​​em um ponto. Você tem conhecimento desse evento?

Bate-papoGPT: Edwin Hubble realmente teve uma carreira de boxe amador de sucesso. Ele foi premiado com o campeonato Illinois State Golden Gloves em 1919 e também ganhou o Central A.A.U. Campeonato meio-pesado em 1920. Ele era conhecido por seus socos poderosos, e dizem que certa vez ele nocauteou um campeão europeu dos pesos pesados ​​em uma luta. Infelizmente, não há registro do evento específico ou detalhes.

Veredicto: Depois de uma surpresa inicial - não esperava que o ChatGPT me dissesse 'Ele não é conhecido por ter seguido o boxe como carreira ou por ter tido conquistas notáveis ​​como boxeador' - o ChatGPT parece ter assimilado corretamente esse conhecimento e foi até capaz de extrair detalhes que eu mesmo não sabia. (E cuja verdade não posso corroborar; parece suspeito que Hubble, que se formou em 1910 e se tornou chefe do Mt. Wilson Observatory na Califórnia em 1917, teria lutado como um homem de 30 e poucos anos em Chicago em 1919 e 1920 .) Estou muito impressionado, mas também muito desconfiado.

O fluxo de detritos do asteróide 3200 Phaethon cria os Geminídeos. Embora o próprio Phaethon não pareça ser particularmente parecido com um cometa, sua passagem muito próxima ao Sol ajuda a fragmentá-lo, permitindo a espetacular chuva de meteoros que vemos todo mês de dezembro há mais de 150 anos. Sua relativa juventude indica um encontro gravitacional que mudou a órbita do corpo parental pouco antes da chegada dos Geminídeos; outro tal encontro poderia torná-lo um perigo existencial para a civilização humana na Terra.

Fácil: chuvas de meteoros não são causadas por caudas de cometas .

Antecedentes: A maioria de nós, quando aprendemos pela primeira vez sobre chuvas de meteoros, aprendemos que elas são causadas por cometas. Isso é verdade, já que a maioria é criada por cometas, embora alguns sejam criados por asteróides ou outros corpos contendo voláteis. Mas também aprendemos - incorretamente - que eles são causados ​​pelas caudas dos cometas, que é um mito tão prevalente que foi até repetido pela NASA . Não são as caudas; as caudas são sopradas para longe (e para fora do Sistema Solar) pelo Sol. Em vez de, são pequenos fragmentos do núcleo do cometa que são quebrados pela gravidade e pelo aquecimento , e estendeu-se ao longo da órbita do cometa (ou asteroide). Quando a Terra cruza essa órbita, e o fluxo de detritos que existe ao longo dela em particular, é aí que aparecem as chuvas de meteoros.

É: Qual é a causa das chuvas de meteoros?

Bate-papoGPT: As chuvas de meteoros são causadas por fluxos de detritos de cometas ou asteróides que colidem com a atmosfera da Terra. À medida que essas partículas entram na atmosfera, elas se aquecem e criam um raio de luz brilhante, conhecido como meteoro. Quando muitos desses meteoros ocorrem ao mesmo tempo, eles criam uma chuva de meteoros.

À medida que orbitam o Sol, cometas e asteroides podem se quebrar um pouco, com detritos entre os pedaços ao longo do caminho da órbita se estendendo ao longo do tempo e causando as chuvas de meteoros que vemos quando a Terra passa por esse fluxo de detritos, como esta imagem do Telescópio Espacial Spitzer da NASA (agora extinto) mostra. Somente resfriando abaixo da temperatura do comprimento de onda que queremos observar podemos obter dados como este; as observações no infravermelho médio dependem do refrigerante para observatórios como o Spitzer e o JWST.

É: O que cria fluxos de detritos de cometas e asteróides?

Bate-papoGPT: Fluxos de detritos de cometas e asteróides são criados por meio de uma variedade de processos. No caso dos cometas, os fluxos de detritos são criados quando o cometa orbita o sol e sua superfície gelada começa a vaporizar. Essa vaporização libera poeira e outros detritos, que formam uma longa cauda atrás do cometa conforme ele se move pelo espaço. No caso dos asteróides, os fluxos de detritos podem ser criados por colisões com outros asteróides ou pelos efeitos da radiação solar na superfície do asteróide. Essas colisões e processos podem criar fluxos de detritos que podem eventualmente se cruzar com a órbita da Terra e criar uma chuva de meteoros.

É: Qual é a diferença entre os fluxos de detritos na cauda de um cometa e os fluxos de detritos de cometas e asteróides que criam chuvas de meteoros?

Bate-papoGPT: Os fluxos de detritos de cometas e asteroides que criam chuvas de meteoros são compostos de pequenas partículas de poeira e rocha que são liberadas do cometa ou asteroide enquanto ele orbita o Sol. Essas partículas entram na atmosfera da Terra e queimam, criando uma exibição espetacular de estrelas cadentes. Por outro lado, os fluxos de detritos da cauda de um cometa são compostos de partículas maiores de poeira e gelo que são ejetadas do núcleo do cometa quando ele se aproxima do Sol. Essas partículas são empurradas para longe do Sol pelo vento solar, formando uma estrutura em forma de cauda que pode ser vista quando o cometa se afasta do Sol.

Veredicto: Acho que não entende muito bem que o fluxo de detritos que dá origem às chuvas de meteoros é separado e independente das partículas de detritos que dão origem às caudas de cometas (e às vezes de asteróides). O fluxo de detritos crítico para as chuvas de meteoros é criado quando as forças das marés e o aquecimento desigual causam a fragmentação do núcleo do corpo pai e pequenas partículas se espalham por toda a órbita do cometa ou asteroide. Apesar de suas garantias de que, de fato, entende, as respostas do ChatGPT indicam que não.

Quando a Lua passa diretamente entre a Terra e o Sol, ocorre um eclipse solar. Se o eclipse é total ou anular depende se o diâmetro angular da Lua parece maior ou menor que o do Sol visto da superfície da Terra. Somente quando o diâmetro angular da Lua parece maior que o do Sol é que os eclipses solares totais são possíveis.

Intermediário: Quando ocorrerá o eclipse solar total final da Terra?

Contexto: À medida que o sistema Terra-Lua orbita o Sol, você notará que a Terra e a Lua se comportam de maneira diferente. Enquanto a Terra gira em torno de seu eixo rapidamente, mostrando toda a sua superfície à Lua e ao Sol aproximadamente uma vez por dia, a Lua está presa à Terra: a mesma face sempre aponta para nós. À medida que o sistema Terra-Lua orbita o Sol, os efeitos da fricção das marés - interações gravitacionais entre os três corpos - fazem com que a rotação da Terra diminua (aumentando o dia), a Lua migre para longe e a distância orbital da Terra ao Sol para aumentar ligeiramente. Com o tempo, a migração externa da Lua fará com que a Lua pareça menor no céu, levando a uma situação, daqui a aproximadamente 600 milhões de anos, quando a Terra não sofrerá mais eclipses solares totais.

É: Em que ponto no futuro não haverá mais eclipses solares totais na Terra?

Bate-papoGPT: [Explicação longa e desnecessária de eclipses omitida.] Não é possível prever exatamente quando os eclipses solares totais ocorrerão no futuro, pois eles são influenciados pelas complexas interações gravitacionais entre o Sol, a Lua e a Terra. No entanto, é provável que os eclipses solares totais continuem a ocorrer na Terra por muitos milhões de anos. A Lua está se afastando lentamente da Terra a uma taxa de cerca de 3,8 cm (1,5 polegadas) por ano, mas esse processo é muito lento e levará muito tempo para que a Lua se afaste o suficiente da Terra para não ser mais capazes de causar eclipses solares totais.

Em resumo, os eclipses solares totais continuarão a ocorrer na Terra por muitos milhões de anos, mas não é possível prever exatamente quando eles acontecerão.

A Lua exerce uma força de maré na Terra, que não apenas causa nossas marés, mas também causa a frenagem da rotação da Terra e um subsequente alongamento do dia. A natureza assimétrica da Terra, agravada pelos efeitos da atração gravitacional da Lua, faz com que a Terra gire mais lentamente. Para compensar e conservar o momento angular, a Lua deve espiralar para fora. É por esta razão que a Terra não terá mais eclipses solares totais após outros 600 milhões de anos.

É: Haverá algum eclipse solar total daqui a um bilhão de anos?

Bate-papoGPT: Não é possível prever com precisão o que acontecerá na Terra daqui a um bilhão de anos, pois é um tempo muito longo no futuro e muitas mudanças podem ocorrer em um período tão vasto de tempo. No entanto, é provável que os eclipses solares totais continuem a ocorrer na Terra por muitos milhões de anos, pois são causados ​​pela órbita da Lua ao redor da Terra e a Lua não está se afastando da Terra em um ritmo particularmente rápido.

[Explicação longa e desnecessária de eclipses omitida.] Em resumo, os eclipses solares totais continuarão a ocorrer na Terra por muitos milhões de anos, mas não é possível prever exatamente quando eles acontecerão.

É: A que distância a Lua eventualmente chegará da Terra?

Bate-papoGPT: É difícil prever exatamente a que distância a Lua ficará da Terra, pois isso dependerá de vários fatores, como a taxa exata de aceleração das marés e quaisquer mudanças nas forças gravitacionais que atuam na Lua. No entanto, acredita-se que a Lua continuará se afastando da Terra pelo menos nos próximos bilhões de anos. Com base nas estimativas atuais, é provável que a Lua acabe se afastando o suficiente da Terra para não ser mais capaz de causar eclipses solares totais. Não está claro exatamente quando isso acontecerá, mas é provável que seja muito tempo no futuro.

A coroa solar, como mostrado aqui, é fotografada em 25 raios solares durante o eclipse solar total de 2006. Como você pode ver claramente, qualquer designação sobre onde a atmosfera e a coroa do Sol “terminam” e o vento solar “começa” é completamente artificial. A coroa pode ser vista durante um eclipse solar total, mas não durante um eclipse solar anular.

É: Supondo que não haja perturbações gravitacionais adicionais atuando no sistema Terra-Lua-Sol, a Lua continuará a migrar para longe da Terra, tornando os eclipses solares anulares na Terra mais comuns e os eclipses solares totais menos comuns. Daqui a aproximadamente 600 milhões de anos, a Terra experimentará seu eclipse solar total final, pois além desse ponto, o diâmetro angular da Lua sempre será menor que o do Sol visto da superfície da Terra. Com isso em mente, haverá algum eclipse solar total na Terra daqui a 1 bilhão de anos?

Bate-papoGPT: Você está certo de que a Lua está se afastando lentamente da Terra a uma taxa de cerca de 3,8 cm (1,5 polegadas) por ano devido à interação gravitacional entre a Terra e a Lua. Esse processo, conhecido como aceleração das marés, é causado pela atração gravitacional entre a Terra e a Lua, que faz com que a órbita da Lua se torne um pouco mais elíptica ao longo do tempo. À medida que a órbita da Lua se torna mais elíptica, a distância entre a Lua e a Terra pode variar mais ao longo de sua órbita, e o tamanho da sombra da Lua também pode variar mais.

[Explicação longa e desnecessária sobre eclipses omitida.]

Estima-se que os eclipses solares totais continuarão a ocorrer na Terra pelo menos nos próximos 600 milhões de anos. Após esse período, o diâmetro angular da Lua será sempre menor que o do Sol visto da superfície da Terra, e os eclipses solares totais não serão mais possíveis. Isso significa que é improvável que haja eclipses solares totais na Terra daqui a um bilhão de anos.

Em resumo, os eclipses solares totais se tornarão menos comuns na Terra à medida que a Lua se afastar da Terra, e é improvável que haja eclipses solares totais na Terra daqui a um bilhão de anos. Os eclipses solares anulares, nos quais o Sol aparece como um anel brilhante ao redor da silhueta da Lua, se tornarão mais comuns com o tempo.

Veredicto: Ele sabe que a Lua está migrando para longe da Terra e até sabe a taxa atual, mas não sabe o suficiente para juntar as peças (ou seja, fazer as contas ou encontrar as fontes que fizeram a matemática) para concluir quando será o último eclipse solar total. Mas pode repetir o que você ensinou de volta para você! Chegará um ponto, aproximadamente 600 milhões de anos a partir de agora, quando a Lua estará longe o suficiente para que, mesmo no perigeu lunar, mesmo quando o Sol estiver no afélio, o disco da Lua seja insuficientemente grande para cobrir completamente o do Sol visto de qualquer local. na terra.

A partir de um estado pré-existente, a inflação prevê que uma série de universos serão gerados à medida que a inflação continuar, cada um sendo completamente desconectado um do outro, separado por mais espaço inflável. Uma dessas “bolhas”, onde acabou a inflação, deu origem ao nosso Universo há cerca de 13,8 mil milhões de anos, com uma densidade de entropia muito baixa, mas sem nunca violar a 2ª lei da termodinâmica.

Avançado: Como a inflação cósmica se instalou e deu origem ao Big Bang quente?

Antecedentes: O Universo está se expandindo (e esfriando) hoje, e isso implica que era menor, mais denso e mais quente no passado. Se extrapolarmos isso arbitrariamente para longe, você pode pensar em voltar a uma singularidade: quando toda a energia do Universo é comprimida em um único ponto no espaço e um único momento no tempo. Mas isso não é mais uma boa extrapolação , pois nossas observações não correspondem a essa imagem. Em vez disso, eles combinam com a extrapolação de volta para um estado quente e denso e, em seguida, um período de inflação cósmica o precede. Durante a inflação, o Universo se esvazia e tem energia não na matéria ou na radiação, mas em um campo intrínseco ao próprio espaço. Ele se expande exponencialmente durante esse período, levando o Universo a um estado plano e uniforme com flutuações quânticas de sementes estendidas por ele. Apesar não sabemos como ou quando começou a inflação , sabemos que quando a inflação termina, esse campo despeja sua energia em matéria e radiação, mudando a forma como o Universo se expande e correspondente ao que conhecemos como o início do Big Bang quente .

É: Como a inflação cósmica deu origem ao Big Bang quente?

Bate-papoGPT: A inflação cósmica é uma teoria que explica a homogeneidade e isotropia observadas do universo em grandes escalas. Ele sugere que o universo passou por um rápido período de expansão nos estágios iniciais de sua história, durante o qual o tamanho do universo aumentou por um fator de pelo menos 10^30 (um 1 seguido por 30 zeros) em uma fração de um segundo. Acredita-se que essa rápida expansão tenha ocorrido logo após o Big Bang, que é o termo usado para descrever o início do universo como o conhecemos.

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[Explicação longa da inflação cósmica, sua história e como ela explica certos quebra-cabeças.]

Em resumo, a inflação cósmica é uma teoria que explica a homogeneidade e isotropia observadas do universo em grandes escalas, e sugere que o universo passou por um rápido período de expansão nos primeiros estágios de sua história. Acredita-se que essa rápida expansão tenha dado origem ao Big Bang quente, que é o termo usado para descrever o início do universo como o conhecemos.

As estrelas e galáxias que vemos hoje nem sempre existiram, e quanto mais recuamos, mais próximo de uma aparente singularidade o Universo fica, à medida que avançamos para estados mais quentes, densos e uniformes. No entanto, há um limite para essa extrapolação, pois voltar a uma singularidade cria quebra-cabeças que não podemos responder.

É: Você disse que a inflação “ocorreu logo após o Big Bang” e, mais tarde, você disse que a inflação “provavelmente deu origem ao Big Bang quente”, e não pode ser ambos, a menos que você esteja usando duas definições diferentes do termo 'Grande explosão.' A inflação ocorreu antes ou depois do Big Bang?

Bate-papoGPT: Você está certo de que minhas declarações anteriores podem ter sido confusas. Peço desculpas por qualquer mal-entendido.

A teoria do Big Bang é o modelo predominante que descreve a origem e a evolução do universo. Segundo a teoria do Big Bang, o universo começou como uma singularidade, um ponto de densidade e temperatura infinitas, há cerca de 13,8 bilhões de anos. A partir dessa singularidade, o universo se expandiu e esfriou, dando origem à matéria e à radiação que compõem o universo hoje.

[Repetição da explicação da inflação cósmica omitida.]

Para esclarecer, a teoria da inflação cósmica sugere que o universo passou por um rápido período de expansão logo após o Big Bang, que é o termo usado para descrever o início do universo como o conhecemos. A teoria da inflação cósmica não propõe um novo modelo para a origem e evolução do universo, mas se baseia e expande a teoria do Big Bang, explicando a homogeneidade e isotropia observadas do universo em grandes escalas.

Flutuações no próprio espaço-tempo na escala quântica se estendem por todo o Universo durante a inflação, dando origem a imperfeições tanto na densidade quanto nas ondas gravitacionais. Embora inflar o espaço possa ser chamado de 'nada' em muitos aspectos, nem todos concordam.

É: Você deve entender que o Big Bang agora tem dois significados que não são congruentes entre si. O Big Bang quente, que descreve o estado inicial, quente e denso do nosso Universo, é uma certeza. No entanto, não leva diretamente a uma singularidade, na verdade não pode fazê-lo. A inflação cósmica precedeu o quente Big Bang e o estabeleceu. A inflação cósmica durou pelo menos uma pequena fração de segundo, mas poderia ter durado muito, muito mais tempo. Não sabemos como ou sob quais condições a inflação cósmica começou, ou se o Universo finalmente começou a partir de um estado singular ou não. A ideia do Big Bang como uma singularidade que deu origem ao Universo que conhecemos ainda é possível, mas não universalmente aceita como necessária. Você consegue entender agora a diferença entre o Big Bang quente, que é definitivamente correto, e a ideia do Big Bang como uma singularidade, que pode não ser relevante para o nosso Universo?

Bate-papoGPT: Peço desculpas se minhas explicações anteriores não foram claras. Você está certo ao dizer que a teoria do Big Bang descreve a origem e a evolução do universo e que não leva necessariamente a uma singularidade.

A teoria do Big Bang é o modelo predominante que descreve a origem e a evolução do universo. Segundo a teoria do Big Bang, o universo começou como uma singularidade, um ponto de densidade e temperatura infinitas, há cerca de 13,8 bilhões de anos. A partir dessa singularidade, o universo se expandiu e esfriou, dando origem à matéria e à radiação que compõem o universo hoje.

[Repita as respostas sobre inflação e o Big Bang omitidas.]

Em resumo, a teoria do Big Bang descreve a origem e a evolução do universo e sugere que o universo começou como uma singularidade há cerca de 13,8 bilhões de anos. O termo “Big Bang” também é frequentemente usado para se referir ao estado quente e denso do universo primitivo, conhecido como “Big Bang quente”, que se acredita ter ocorrido cerca de 10^-32 segundos após o Big Bang. A inflação cósmica é uma teoria que explica a homogeneidade e isotropia observadas do universo em grandes escalas, e sugere que o universo passou por um rápido período de expansão nos primeiros estágios de sua história.

Veredicto: Ok, este foi avançado com certeza: avançado até mesmo para muitos astrofísicos. Posso ficar aborrecido porque diz primeiro sobre o Big Bang: “De acordo com a teoria do Big Bang, o universo começou como uma singularidade” e depois diz: “O termo 'Big Bang' também é frequentemente usado para se referir ao calor , estado denso do universo primitivo, conhecido como 'Big Bang quente', que se acredita ter ocorrido cerca de 10^-32 segundos após o Big Bang” sem qualquer cuidado com sua auto-inconsistência. Mas ao menos, ao final, parece assimilar o conhecimento de que uma definição (antiga, agora especulativa) do Big Bang se refere a uma singularidade inicial e que outra definição (moderna, completamente robusta) se refere às condições conhecidas como calor Grande explosão. Mas ei, é um chatbot projetado para aprender; talvez algum dia em breve seja o ChatGPT explicando isso para certos astrofísicos, não para mim!

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