Αρχική > επιστήμη > Επιστήμης κατακτήσεις

Επιστήμης κατακτήσεις

clip_image002

Waterhouse, Echo and narcissus

Είναι ίσως ο τομέας δράσης της κοινωνίας που συγκεντρώνει τα περισσότερα πλεονεκτήματα στη συνείδηση του ανθρώπου, είναι ο τομέας που δημιουργεί όλο και πιο νέες κατακτήσεις, που δημιουργεί το μέλλον μας. Ακόμα και η έννοια του θαύματος αποκτά άλλη σημασία στης επιστήμης τα εργαστήρια… Η επιστήμη έχει ήδη διαμορφώσει μια εικόνα αυτο-επιβεβαίωσης – ίσως και ναρκισσισμού – και με αυτή συνήθως προχωράει!

Επιμέλεια: Νίκου Τσούλια

imageΤο υπερεργαλείο του ανθρώπινου σώματος

Διαθέτει 17.000 υποδοχείς, δηλαδή απολήξεις νεύρων, οι οποίοι μπορούν να αισθανθούν την παραμικρή δόνηση ή αλλαγή πίεσης, μικροσκοπικά εξογκώματα, ακόμα και το άγγιγμα του ποδιού ενός κουνουπιού

ΤΑ ΝΕΑ 03 Μαρτίου 2012

Το μαγικό όργανο του ανθρώπινου σώματος που ονομάζεται χέρι διαθέτει 17.000 υποδοχείς, δηλαδή απολήξεις νεύρων, οι οποίοι μπορούν να αισθανθούν την παραμικρή δόνηση ή αλλαγή πίεσης, μικροσκοπικά εξογκώματα, ακόμα και το άγγιγμα του ποδιού ενός κουνουπιού.

Οι επιστήμονες δεν έχουν πάψει να μελετούν το ανθρώπινο χέρι και να ανακαλύπτουν νέα εκπληκτικά στοιχεία για τον τρόπο που λειτουργεί και τη δομή του.

Αυτό που κάνει τον άνθρωπο να ξεχωρίζει από τα υπόλοιπα ζώα που έχουν χέρια, όπως οι γορίλλες και αρκετά είδη πιθήκων, είναι ο αντίχειρας. Ο ανθρώπινος αντίχειρας είναι πολύ μακρύς, δυνατός κι ευλύγιστος. «Οταν χάνουμε έναν αντίχειρα, χάνουμε τουλάχιστον τη μισή λειτουργικότητα του χεριού μας», εξηγεί η Λινέτ Τζόουνς, ειδική στα χέρια στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ). Για αυτόν τον λόγο ορισμένοι άνθρωποι που χάνουν τον αντίχειρά τους τον αντικαθιστούν με ένα άλλο δάχτυλο του χεριού ή το μεγάλο δάχτυλο του ποδιού.

Το δάχτυλο αυτό πληρώνει σημαντικό τίμημα για την υπεργασία του στη διάρκεια της ζωής μας. «Στην ηλικία των 70 ετών σχεδόν όλοι έχουν αρθρίτιδα στη βάση του αντίχειρα», λέει ο Στίβεν Μακάμπε, χειρουργός, ειδικός στα χέρια στο Πανεπιστήμιο του Λούιβιλ στο Κεντάκι.

Καθώς οι επιστήμονες μελετούν τα χέρια μας ανακαλύπτουν πως τα δάχτυλα είναι άμεσα συνδεδεμένα μεταξύ τους, μοιράζονται τένοντες – όπως το μικρό δάχτυλο και ο παράμεσος – και νεύρα και έτσι οι κινήσεις τους είναι αλληλεξαρτώμενες.

Μετρώντας τη νευρομυϊκή δραστηριότητα των δαχτύλων και της παλάμης, οι ερευνητές ανακαλύπτουν ότι όλα τα δάχτυλα, ακόμα και ο αντίχειρας και ο δείκτης που φαίνονται πιο ανεξάρτητα, αντιδρούν στην παραμικρή κίνηση των γειτόνων τους.

Ο εγκέφαλος λαμβάνει υπόψη του τα δάχτυλα ως ένα ενιαίο εργαλείο. Επιστημονικές έρευνες καταδεικνύουν ότι το χέρι μας αρχίζει να παίρνει τη σωστή θέση για να φέρει σε πέρας μια αποστολή τη στιγμή που ο εγκέφαλος συλλάβει την επόμενη κίνηση. Για παράδειγμα, όταν απλώσουμε το χέρι για να πιάσουμε ένα μπουκάλι ή ένα στιλό, τα δάχτυλα έχουν πάρει τη θέση τους πριν ακόμα το αγγίξουμε.

Το χέρι έχει επίσης πολλά οστά αφού διαθέτει 27 στα δάχτυλα, στην παλάμη και στον καρπό. Οπως εξηγεί ο Μακάμπε, πρόκειται για το σημείο του σώματος με τη μεγαλύτερη συγκέντρωση αλληλοσυνδεόμενων οστών.

Επιπλέον, τα οστά σε όλα τα δάχτυλα, πλην του αντίχειρα, παρουσιάζουν μια μαθηματική ακολουθία που παρατηρείται σε σπειροειδείς σχηματισμούς στη φύση, όπως τα κοχύλια, το λουλούδι ηλιοτρόπιο και ο τυφώνας.

Οι ειδικοί δεν έχουν καταλήξει ακόμα στο πότε χρονικά αναπτύχθηκαν τα χέρια στον άνθρωπο. Σύμφωνα με τον Τζόναθαν Κίνγκντον στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ, αυτό συνέβη πριν από επτά με εννέα εκατομμύρια χρόνια, διαχωρίζοντας τον άνθρωπο από τους πιθήκους. Ετσι, τα τότε ανθρωποειδή κατάφεραν να συλλέγουν τροφή από το έδαφος των δασών.

Αλλοι επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Κάλγκαρι πιστεύουν ότι πρώτα σταθήκαμε στα δύο πόδια και μετά αποκτήσαμε τα χέρια μας.

Σχολείο

CERN: Πιθανόν λάθος ότι το νετρίνο ταξιδεύει πιο γρήγορα από το φως

Ο Αϊνστάιν δεν θα κατέβει ακόμα από το βάθρο του

ΤΟ ΒΗΜΑ 23.2.12

CERN: Πιθανόν λάθος ότι το νετρίνο ταξιδεύει πιο γρήγορα από το φως

Είναι πολύ πιθανό ότι ο Αϊνστάιν δεν θα κατέβει από το βάθρο του, όχι ακόμα τουλάχιστον, καθώς νέα στοιχεία δείχνουν ότι μάλλον σε τεχνικό σφάλμα οφείλεται η απρόσμενη μέτρηση πως το υποατομικό σωματίδιο νετρίνο ταξιδεύει πιο γρήγορα
από το φως. Τη σχετική ανακοίνωση είχαν κάνει πέρυσι οι ερευνητές του ευρωπαϊκού πειράματος OPERA/CERN και έχει έκτοτε προκαλέσει έξαψη στη διεθνή επιστημονική κοινότητα. Όμως και η νέα εκτίμηση περί τεχνικού λάθους δεν είναι
οριστική και θα πρέπει να επιβεβαιωθεί στο μέλλον.
Ο εκπρόσωπος του CERN Τζέημς Γκίλις, σύμφωνα με το πρακτορείο Ρόιτερ, το «Science» και το «Nature», παραδέχτηκε ότι υπάρχουν πλέον αμφιβολίες για την αρχική επιστημονική ανακοίνωση, που αναιρεί την θεωρία ειδικής σχετικότητας, ένα από τα θεμέλια της σύγχρονης φυσικής, που υποστηρίζει ότι τίποτε στη φύση δεν μπορεί να κινηθεί ταχύτερα από το φως.  

Ο Γκίλις είπε ότι η πιθανή αιτία του σφάλματος ήταν ένα χαλαρό καλώδιο οπτικής ίνας που συνέδεε ένα δέκτη του δορυφορικού σήματος GPS με ένα ηλεκτρονικό υπολογιστή, όπου γινόταν η μέτρηση του χρόνου. Όμως,πρόσθεσε, θα πρέπει να γίνουν νέες δοκιμές προκειμένου να επιβεβαιωθεί αυτή η νέα εκτίμηση. «Μια πιθανή εξήγηση βρέθηκε. Αλλά δεν θα ξέρουμε μέχρι που θα την έχουμε ελέγξει με μια νέα ακτίνα (νετρίνο) προς το Γκραν Σάσο» ανέφερε ο εκπρόσωπος.
Το Γκραν Σάσο είναι το υπόγειο επιστημονικό εργαστήριο στην κεντρική Ιταλία που δέχεται και μετρά τις ακτίνες νετρίνων που στέλνονται από το CERN, διασχίζοντας μια απόσταση περίπου 730 χλμ. H αρχική μέτρηση στις 22 Σεπτεμβρίου
2011 -που μάλιστα επιβεβαιώθηκε λίγους μήνες μετά με ένα δεύτερο πείραμα- έδειξε ότι τα νετρίνα έφθαναν στον προορισμό τους μερικά ελάχιστα κλάσματα του δευτερολέπτου (60 νανοδευτερόλεπτα, δηλαδή 60 δισεκατομμυριοστά του
δευτερολέπτου) πριν το φως, το οποίο ταξιδεύει με 299.792 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο.

Οι ερευνητές του πειράματος OPERA, σε ανακοίνωσή τους, αναφέρουν ότι εντόπισαν δύο πιθανές αιτίες σφάλματος, οι οποίες «δείχνουν» προς αντίθετη κατεύθυνση, δηλαδή η μία πιθανώς υπερεκτίμησε, ενώ η άλλη υποεκτίμησε την ταχύτητα των νετρίνων. Οι επιστήμονες επισημαίνουν ότι συνεχίζουν τις έρευνές τους για να καταλήξουν ποιά τελικά μπορεί να ήταν η επίπτωση αυτών των σφαλμάτων στο αποτέλεσμα της μέτρησης της ταχύτητας. Αναφέρουν ακόμα ότι μέσα στο 2012 θα
πραγματοποιήσουν νέο πείραμα αποστολής και μέτρησης νετρίνων, λαμβάνοντας πλέον υπόψη τις πιθανές αιτίες λάθους.  
Από την άλλη όχθη του Ατλαντικού, οι φυσικοί του ανάλογου πειράματος MINOS του εργαστηρίου Fermilab των ΗΠΑ ήδη κάνουν τις δικές τους ανεξάρτητες μετρήσεις, οι οποίες επίσης αναμένονται από την επιστημονική κοινότητα με ενδιαφέρον και τα σχετικά αποτελέσματα θα ανακοινωθούν επίσης εντός του 2012.

 
Σχολείο 
 
Κατασκευάζουν ζώα για το καλό του ανθρώπου

Η ιδέα ήταν τα ζώα να υποστούν γενετική τροποποίηση ώστε να παράγουν με τη σειρά τους συγκεκριμένες πρωτεΐνες που θα χρησιμοποιούνταν ως φάρμακα αλλά και όργανα τα οποία θα μπορούν να μεταμοσχευτούν

ΓΙΑΝΝΗΣ ΔΕΒΕΤΖΟΓΛΟΥ, ΤΑ ΝΕΑ 11.2.12

Το 1865 ο Γκρέγκορ Μέντελ ανακοίνωσε τα αποτελέσματα της μελέτης του με τίτλο «Πειράματα στον υβριδισμό φυτών», όπου για πρώτη φορά συνδυάζονταν τα γενετικά χαρακτηριστικά φυτών. Περίπου 150 χρόνια αργότερα οι επιστήμονες πέτυχαν συνδυασμό δύο διαφορετικών ζώων, τα οποία δεν θα μπορούσαν ποτέ να έχουν κοινούς απογόνους. Το πιο σπουδαίο όμως είναι ότι τα κληρονομούμενα χαρακτηριστικά είναι ελεγχόμενα. Ή μήπως όχι;

Η παραγωγή ζώων που έχουν υπoστεί γενετική τροποποίηση, για να παράγουν με τη σειρά τους συγκεκριμένες πρωτεΐνες που θα χρησιμοποιούνταν ως φάρμακα ήταν η αρχική ιδέα. Με τον ίδιο τρόπο ήταν δυνατή και η παραγωγή ζώων με γενετικά τρoπoπoιημέvα όργανα τα οποία θα μπορούν να μεταμοσχευτούν με ασφάλεια στους αvθρώπους. Κάπου στη χρονική ροή όλων αυτών αρκετοί σκέφθηκαv ότι «θα ήταν ωραίο», εκτός από τα… φώτα, να αλλάξουν και την εμφάνιση των ζώων. Ετσι, οι επιστήμονεs επιδόθηκαν ασύδοτα σε κατασκευή ζώων… κατά παραγγελίαν.

Η Φρέκλες μοιάζει με κατσίκα. Εχει ωραίο μαλλί, μάτια που γυαλίζουν, τρέχει ανέμελη στο λιβάδι και παίζει με τις άλλες κατσίκες. Κανένας δεν θα την ξεχώριζε από το υπόλοιπο κοπάδι. Αλλά απέχει πολύ από το να θεωρείται φυσιολογική. Είναι ένα περίεργο πλάσμα, που δεν θα μπορούσε να υπάρξει πριν από τον 21ο αιώνα. Και αυτό επειδή δεν είναι μόνο κατσίκα, αλλά και αράχνη. Πρόκειται για ένα γενετικό επίτευγμα της νεότερης επιστήμης: διασταύρωση κατσίκας και αράχνης που σε έναν κοινό νου φαντάζει να ξεπερνά τα όρια του ακραίου.

Και ενώ παλαιότερα η βιολογία είχε ως βασικό αντικείμενο τον διαχωρισμό τμημάτων ενός οργανισμού, για να γίνει αντιληπτό πώς ακριβώς λειτουργεί ξεχωριστά το καθένα, σήμερα οι επιστήμονες επικεντρώνονται στο πώς συνεργάζονται. Και αν δεν συνεργάζονται, οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει τον τρόπο να τα συνθέσουν. Οχι όπως θα το έκανε η φυσική εξέλιξη, αλλά όπως το επιθυμεί η «γενετική μηχανική». Με τον έλεγχο του γενετικού υλικού (DNA).

Η κατσίκα-αράχνη. Η Φρέκλες είναι δημιούργημα του Ράντι Λιούις, καθηγητή στο Πανεπιστήμιο της Γιούτα στις ΗΠΑ. Στη φάρμα του, εκτός ότι χρησιμοποιούνται καινοτόμες τεχνικές κτηνοτροφίας, φιλοξενείται και η Φρέκλες. Για τον Ράντι η Φρέκλες δεν είναι τίποτε άλλο από ένα ζώο που παράγει χρήσιμες ύλες για τον άνθρωπο. «Υπήρχε ανάγκη για το μετάξι που χρησιμοποιεί η αράχνη όταν θέλει να κρεμαστεί στον αέρα. Αυτό το μετάξι είναι ιδιαίτερα δυνατό, σαν το κέβλαρ που χρησιμοποιείται στα αλεξίσφαιρα γιλέκα. Εχει εκπληκτικές ιδιότητες», λέει ο Ράντι.

Ο ίδιος επισημαίνει ότι το πρόβλημα είναι πως δεν μπορούμε να καλλιεργήσουμε αράχνες. «Το είδος αυτό έχει κανιβαλισμό και αν τις βάλουμε στο ίδιο μέρος, η μία θα επιτίθεται στην άλλη». Ετσι, ο Ράντι και η ομάδα του πήραν το γονίδιο από ένα συγκεκριμένο είδος αράχνης που παράγει το μετάξι και το τοποθέτησαν στο DNA μιας κατσίκας και συγκεκριμένα στο γονίδιο που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή γάλακτος. Ετσι, κάθε φορά που η Φρέκλες αρμέγεται, παράγει γάλα με πρωτεΐνη μεταξιού. Ακολούθως το γάλα αποστέλλεται στο εργαστήριο και διαχωρίζεται από την καθαρή πρωτεΐνη. Μετά, με μια ειδική διαδικασία μετατρέπεται σε κλωστή, η οποία τυλίγεται σε κουβάρι και πωλείται.

Εκτός από την κυρίως χρήση του μεταξιού, στην επιστήμη της ιατρικής το υλικό αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επιδιόρθωση των ευαίσθητων συνδέσμων στις αρθρώσεις.

Περιορισμένη ποικιλία. Ολες οι λειτουργίες της ζωής βρίσκονται γραμμένες στο DNA. Ρίχνοντας μια ματιά στη βιοποικιλότητα, το φυσικό σύστημα φαντάζει ιδιαιτέρως συντηρητικό. Και δεν φαίνεται να έχει τάσεις ανάπτυξης, καθώς η ζωή είναι βασισμένη σε ένα αλφάβητο με τέσσερα γράμματα. Τα τέσσερα γράμματα (A, T, G, C) του DNA συνδυάζονται σε τριάδες με διάφορους τρόπους και δίνουν έναν «κώδικα» για την παραγωγή των 20 απαραίτητων για τη ζωή αμινοξέων. Αναλόγως του πώς θα τοποθετηθούν παράγουν και τις ανάλογες πρωτεΐνες. Αυτό σημαίνει ότι ο κωδικός που λέει «πώς να φτιάχνεις μετάξι αράχνης» είναι ίδιος με τον κωδικό που λέει «πώς να φτιάξεις γάλα κατσίκας».

Με την ανάπτυξη της γενετικής μηχανικής έγινε εφικτή η κατανόηση της παγκοσμιότητας του γενετικού κώδικα και η μέθοδος της αποκοπής και επανακόλλησης, δηλαδή η λήψη τμημάτων DNA ενός οργανισμού και η τοποθέτησή τους σε άλλο οργανισμό.

Με τη χρήση της ίδιας τεχνολογίας έχει γίνει και η αναγνώριση της κληρονομικής βάσης του καρκίνου και των γενετικών ασθενειών. Γενετικό υλικό από ανθρώπους ή ποντίκια τοποθετήθηκε σε βακτήρια για να μελετηθούν οι βλάβες σε συγκεκριμένα τμήματα του γενετικού κώδικα και σήμερα έχουμε τη δύναμη να γνωρίζουμε ότι όλα τα τμήματα του DNA μπορούν να ανακατευτούν σε όλα τα είδη.

Η Φρέκλες δεν θεωρείται για τους ειδικούς ακραία επιστήμη. Περισσότερη αίσθηση από ποτέ είχε προκαλέσει η ανακάλυψη του αμερικανού βιολόγου Κρεγκ Βέντερ, ο οποίος είχε ανακοινώσει το 2010 ότι δημιούργησε την πρώτη συνθετική μορφή ζωής, την οποία ονόμασε Σύνθια. Πρόκειται για ένα μυκόπλασμα, του οποίου ο γενετικός κώδικας αντιγράφηκε και έγινε το πρώτο συνθετικό βακτήριο που δεν είχε δημιουργηθεί από τον γονέα του, αλλά από έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή.

Ο γενετικός του κώδικας περιελάμβανε φράσεις διασήμων και ηλεκτρονικές διευθύνσεις. Τοποθετήθηκε με ειδική διαδικασία σε ένα παρόμοιο κύτταρο και τότε αυτό ξεκίνησε τη ζωή του… Το να ισχυριστεί βέβαια κάποιος ότι δημιουργήθηκε ζωή είναι λίγο υπερβολικό.

Πιο σωστό είναι να πούμε ότι έγινε επανεκκίνηση ζωής. Παρ’ όλα αυτά είναι ένα εκπληκτικό επίτευγμα, το οποίο επιβεβαιώνει την υπεροχή της επιστημονικής γνώσης πάνω στο DNA.

Ο καθηγητής του MIT Ρον Βάιφ, από τους πρωτεργάτες της τεχνολογίας, αναφέρει: «Οταν άρχισα να ασχολούμαι με τον γενετικό κώδικα, ενδιαφέρθηκα και για τον κώδικα του ηλεκτρονικού υπολογιστή. Ετσι, αποφάσισα να πάρω όσες πληροφορίες είχα από τους κομπιούτερ και να τις εφαρμόσω στον προγραμματισμό της βιολογίας. Για εμένα αυτή είναι η ουσία της συνθετικής βιολογίας». Εταιρείες συνθετικής βιολογίας ξεκίνησαν να αναπτύσσονται με ραγδαίο ρυθμό. Σήμερα αρκετές τέτοιες εταιρείες έχουν επενδύσει εκατομμύρια δολάρια στη δημιουργία συνθετικών οργανισμών που θα παράγουν πετρέλαιο. Ηδη μια εταιρεία στις ΗΠΑ προκάλεσε γενετικές μεταβολές σε μύκητες της μπίρας και, αντί να δημιουργούν ζάχαρη που παράγει αλκοόλ, δίνουν ως τελικό προϊόν πετρέλαιο.

Η κουλτούρα της βιολογίας μεταβάλλεται συνεχώς και μπορεί να δημιουργήσει μια νέα βιομηχανική επανάσταση. Το πώς ακριβώς θα εξελιχθεί η κατάσταση δεν μπορεί κανείς να το προβλέψει. Για πρώτη φορά όμως η επιστημονική φαντασία έρχεται τόσο κοντά με την πραγματικότητα. Στο μέλλον μπορεί να έχουμε μετάξι που θα βγαίνει από κατσίκες, φάρμακα που θα σερβίρονται από προγραμματισμένες μηχανές και θα φτάνουν στο όργανο που έχει πρόβλημα καταστρέφοντας μόνο τα κύτταρα που πρέπει, ενώ το αυτοκίνητό μας θα καταναλώνει ως καύσιμο μπίρα.

image

Φωσφορίζων σκύλος με γονίδια ανεμώνης

Εναν σκύλο που φωσφορίζει στο σκοτάδι κατάφεραν να «φτιάξουν» µε τη µέθοδο της γενετικής µηχανικής επιστήµονες από τη Σεούλ. Ο σκοπός τους ήταν ο σκύλος να βοηθήσει στην ανεύρεση νέων φαρµάκων για την αντιµετώπιση ή και θεραπεία νευροεκφυλιστικών ασθενειών, όπως η Πάρκινσον και η Αλτσχάιµερ.

Η Τεγκόν, όπως ονοµάζεται, είναι µια σκυλίτσα δύο ετών, η οποία γεννήθηκε και µεγάλωσε σε επιστηµονικό εργαστήριο του Εθνικού Πανεπιστηµίου της Σεούλ. Οι ειδικοί κλωνοποίησαν το έµβρυο µε συνδυασµένο DNA από έναν σκύλο ράτσας µπιγκλ µε πράσινα φωσφορούχα γονίδια από θαλάσσια ανεµώνη. Η Τεγκόν δεν είναι το πρώτο σκυλί που φωσφορίζει.

image
Φωσφορούχες γάτες κατά του AIDS
 

Γάτες µε πράσινο φωσφορούχο χρώµα δηµιουργήθηκαν από τους επιστήµονες, οι οποίοι ελπίζουν να νικήσουν έτσι τον ιό του AIDS. Οι γάτες έχουν ένα γονίδιο από µια φωσφορίζουσα µέδουσα, το οποίο έχει εισαχθεί στο DNA τους και τις κάνει να γεννούν φωσφορούχα γατάκια. Οταν τοποθετούνται κάτω από blue light, η γούνα, τα νύχια τους και τα… µουστάκια τους εκπέµπουν µια απόκοσµη λάµψη. Οι αµερικανοί ερευνητές χρησιµοποίησαν το «λαµπερό» αυτό γονίδιο για να παρακολουθήσουν µια πρωτεΐνη που βρίσκεται στους πιθήκους γένους macaque, η οποία τους αποτρέπει από το να αναπτύξουν AIDS. Η πρωτεΐνη αυτή επίσης έχει εισαχθεί στο DNA των γατών.

image
Ψάρια για κρυφό φωτισµό
 

Γενετικά τρoπoπoιηµέvα ψάρια ενυδρείου σας υπόσχονται ροµαντικές στιγµές. Στα Πανεπιστήµια του Μέριλαντ και τnς Καλιφόρνιας κατασκεύασαν φωσφορούχα ψάρια. Μάλιστα για περισσότερες επιλογές προσέθεσαν σε κάποια γονίδια µέδουσας για πράσινο φως και σε κάποια άλλα γονίδια θαλάσσιας αvεµώνης για κόκκινο φως. Η αρχική ιδέα ήταν να λάμπουν όταν υπάρχει υψηλή συγκέντρωση τοξινών στο νερό ώστε να φαίνεται αμέσως μια αρχόμενη τοξική μόλυνση των υδάτων.

 

imageΑπό πεταλούδα… πυγολαµπίδα
 

Δύο γονίδια χρειάστηκε να προσθέσουν σε µια πεταλούδα ερευνητές από το Πολιτειακό Πανεπιστήµιο της Νέας Υόρκης για να τη µετατρέψουν σε… πυγολαµπίδα. Με την κληρονοµούµενη µετάλλαξη, όπως ονοµάζεται η εν λόγω τεχνική, πρόσθεσαν στην πεταλούδα (όταν ήταν ακόµη προνύµφη) το γονίδιο που παράγει τις πρωτεΐνες, οι οποίες παρέχουν το φωσφορίζον πράσινο χρώµα στις µέδουσες. Η αφρικανική πεταλούδα Bicyclus anynana είναι το πρώτο λεπιδόπτερο µε φτερά που φέγγει στο σκοτάδι, ενώ ακολούθησαν µύγεs και µέλισσες. Με τον τρόπο αυτό οι επιστήμονες μελέτησαν τις αλλαγές στο χρώμα των φτερών πριν εκδηλωθούν και τη σεξουαλική τους διάθεση.

Σχολείο

Posidonia oceanica: Ενδεχομένως ο αρχαιότερος ζωντανός οργανισμός στη Γη

Σπόγγοι τα πρώτα ζώα στη Γη και μεσογειακά φύκια οι αρχαιότεροι ακόμα ζωντανοί οργανισμοί του κόσμου.

Οργανισμοί που μοιάζουν με σπόγγους και των οποίων τα απολιθώματα ανακαλύφθηκαν στο εθνικό πάρκο Ετόσα της Ναμίμπια στην Αφρική, είναι πιθανότατα τα πρώτα ζώα του κόσμου, σύμφωνα με τους επιστήμονες που τα βρήκαν, γεγονός που μεταφέρει κατά δεκάδες εκατομμύρια χρόνια ακόμα πιο πίσω την εμφάνιση των ζώων.

Τα απολιθώματα, που έχουν σχήμα μικροσκοπικού βάζου, χρονολογούνται προ 550 – 760 εκατ. ετών, ενώ εως τώρα η εμφάνιση των πρώτων ζώων εκτιμάτο ότι έγινε πριν από 600 – 650 εκατ. χρόνια, όπως ανακοίνωσε η διεθνής επιστημονική ομάδα, που έκανε τη σχετική δημοσίευση στο επιστημονικό νοτιοαφρικανικό περιοδικό «South African Journal of Science», σύμφωνα με το Γαλλικό Πρακτορείο.

Οι μικροσκοπικοί οργανισμοί, που διέθεταν πολύ μικρές τρύπες στο σώμα τους για να περνά μέσα από αυτές το νερό, μπορούν να θεωρηθούν οι απώτατοι πρόγονοι του ανθρώπου, όπως δήλωσε ο γεωλόγος Τόνι Πρέιβ του σκοτσέζικου πανεπιστημίου του Σεν Αντριους.

Όπως ανέφεραν οι ερευνητές, η ανακάλυψη ότι οι αρχέγονοι ζωικοί οργανισμοί μπορεί να εμφανίστηκαν πριν από 760 εκατ. χρόνια, ταιριάζει μια χαρά με τις εκτιμήσεις των γενετιστών που μελετούν τα «μοριακά ρολόγια», δηλαδή τις διαχρονικές διαφορές ανάμεσα στο DNA ενός είδους και των προγόνων του.

Εξάλλου, Αυστραλοί επιστήμονες, με επικεφαλής τον Κάρλος Ντουάρτε του πανεπιστημίου της Δυτικής Αυστραλίας στο Περθ, μετά από γενετικές έρευνες, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ένα είδος φυκιού, η ποσειδωνία (Posidonia oceanica), που βρίσκεται σε αφθονία στην Μεσόγειο, είναι πιθανότατα ο αρχαιότερος ζωντανός οργανισμός που ζει σήμερα στη Γη.

Οι ερευνητές, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «PLoS ONE», σύμφωνα με το «New Scientist», ανέλυσαν το DNA της ποσειδωνίας με βάση δείγματα που πήραν από 40 τοποθεσίες, από την Ισπανία έως την Κύπρο, σε συνολικό μήκος 3.500 χλμ.

Όπως τα περισσότερα φύκια, η ποσειδωνία αναπαράγεται μέσω κλωνοποίησης, έτσι καταλαμβάνει τεράστιες εκτάσεις του βυθού που είναι γενετικά ταυτόσημες και στην ουσία συνιστούν ένα οργανισμό. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι αυτά τα μεσογειακά φύκια έχουν ηλικία 80.000 έως 200.000 ετών, γεγονός που τα αναδεικνύει σε πρωταθλητές μακροβιότητας πάνω στον πλανήτη μας. Ακολουθεί σε αρχαιότητα, ένα άλλο φύκι (Lomatia tasmanica) στην Τασμανία, το οποίο έχει ηλικία περίπου 43.600 ετών.

Σύμφωνα με τον Ντουάρτε, παρά την ανθεκτικότητά της στο πέρασμα του χρόνου, η μεσογειακή ποσειδωνία απειλείται πλέον από την κλιματική αλλαγή, καθώς η Μεσόγειος θερμαίνεται τρεις φορές ταχύτερα από τον μέσο όρο των θαλασσών του πλανήτη μας. Κάθε χρόνο η έκταση που καταλαμβάνει το συγκεκριμένο είδος στο βυθό, εκτιμάται ότι μειώνεται με μέσο ρυθμό 5% περίπου.

http://www.kathimerini.gr με πληροφορίες από ΑΠΕ-ΜΠΕ, 12.2.12

Σχολείο

Σημαντική ελληνική έρευνα για το μηχανισμό ανάπτυξης και το DNA

Έρευνα που πραγματοποιήθηκε στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας (ΙΜΒΒ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ), τα αποτελέσματα της οποίας δημοσιεύονται σήμερα στην έγκριτη επιθεώρηση της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ (PNAS), οδήγησε στην ανακάλυψη ότι ένας από τους κυριότερους μηχανισμούς επιδιόρθωσης βλαβών του DNA έχει επίσης καθοριστικό ρόλο στη φυσιολογική ανάπτυξη των θηλαστικών.

Το γενετικό υλικό εκτίθεται συνεχώς σε σωρεία τοξικών παραγόντων, οι οποίοι προσβάλλουν την εύθραυστη δομή του DNA, αποδιοργανώνοντας έτσι ζωτικές λειτουργίες του κυττάρου. Τα κύτταρα, προκειμένου να αποκαταστήσουν τις βλάβες του DNA, ενεργοποιούν πρωτεΐνες που εξειδικεύονται στην επιδιόρθωση των γενετικών βλαβών. Στα θηλαστικά ζώα, ένας από τους πιο διαδεδομένους επιδιορθωτικούς μηχανισμούς αφορά το μηχανισμό εκτομής νουκλεοτιδίων (Nucleotide Excision Repair-NER).

Η σπουδαιότητα αυτού του μηχανισμού για τους ανθρώπους αποδεικνύεται από μια σειρά σπάνιων συνδρόμων που προκαλούνται από εγγενείς μεταλλαγές των πρωτεΐνών του NER. Πολλοί ασθενείς με τέτοια γενετικά σύνδρομα γερνούν πρόωρα, ενώ άλλοι εμφανίζουν δραματική αύξηση της συχνότητας εμφάνισης διαφόρων μορφών καρκίνου. Μέχρι σήμερα, εξαιτίας του ρόλου του NER στην επιδιόρθωση των βλαβών του DNA, οι επιστήμονες θεωρούσαν ότι τα σύνδρομα που προκύπτουν από τις μεταλλάξεις του NER οφείλονται αποκλειστικά στη σταδιακή συσσώρευση βλαβών στο DNA των κυττάρων, οι οποίες δεν επιδιορθώνονται.

Η ερευνήτρια του ΙΜΒΒ και του Τμήματος Βιολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης, Ειρήνη Καμηλέρη, σε συνεργασία με τον επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας στο ΙΜΒΒ-ΙΤΕ, δρα Γιώργο Γαρίνη, όπως αναφέρεται σε ανακοίνωση του ΙΤΕ, που εδρεύει στο Ηράκλειο, χρησιμοποίησαν ως πειραματόζωα μια σειρά από γενετικά τροποποιημένα ποντίκια που φέρουν βλάβες στον ίδιο το μηχανισμό του NER και γερνούν πρόωρα.

Με τα πειράματά τους, αποκάλυψαν ότι ο μηχανισμός NER συμμετέχει επίσης, εκτός από την επιδιόρθωση των βλαβών του DNA, και στην ενεργοποίηση της έκφρασης των αυξητικών ορμονών που είναι αναγκαίες για τα πρώιμα στάδια της ανάπτυξης. Οι βλάβες σε μερικές πρωτεΐνες του μηχανισμού NER οδήγησαν σε πολύ μεγάλη μείωση των επιπέδων των συγκεκριμένων ορμονών, σε καθυστέρηση της ανάπτυξης, σε πρώιμη γήρανση και στο θάνατο.

Τα αποτελέσματα της έρευνας, που δημοσιεύθηκαν σήμερα είναι πρωτότυπα, καθώς εμπλέκουν για πρώτη φορά τους επιδιορθωτικούς μηχανισμούς του DNA στους μηχανισμούς ανάπτυξης των θηλαστικών. Η ανακάλυψη αναμένεται να συμβάλει καθοριστικά στην καλύτερη κατανόηση των αιτιών που οδηγούν στην εμφάνιση πλήθους συνδρόμων. Ειδικότερα, τα νέα ευρήματα είναι πιθανό να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων μεθόδων για την πρόληψη ή τη θεραπεία νοσημάτων που σχετίζονται με τη γήρανση και τον καρκίνο.

Στην έρευνα συμμετείχαν επίσης οι ερευνητές Ισμήνη Καρακασιλιώτη, Άρια Σιδέρη, Θεόδωρος Κωστέας, Αντώνης Ταταράκης και Ιωάννης Ταλιανίδης (οι δύο τελευταίοι είναι ερευνητές του Ερευνητικού Κέντρου Βιοϊατρικών Επιστημών Αλέξανδρος Φλέμινγκ).

Link: Για την πρωτότυπη επιστημονική εργασία (με συνδρομή) στη διεύθυνση: http://www.pnas.org/content/early/2012/02/07/1114941109.abstract

kathimerini.gr με πληροφορίες από ΑΠΕ-ΜΠΕ, 9.2.12

Σχολείο

Μίνι ηλεκτροσόκ στον εγκέφαλο επαναφέρει τη μνήμη

image

Πειραματική μέθοδος δίνει ελπίδες για όσους πάσχουν από άνοια και νόσο Αλτσχάιμερ

ΓΙΑΝΝΗΣ ΔΕΒΕΤΖΟΓΛΟΥ, ΤΑ ΝΕΑ 10.2.12

Μια νέα, μη φαρμακευτική, πειραματική και ανώδυνη μέθοδος δίνει ελπίδες αντιμετώπισης του προβλήματος της απώλειας μνήμης σε άτομα που πάσχουν από άνοια και νόσο Αλτσχάιμερ. Οι ειδικοί κατάφεραν να διεγείρουν με ρεύμα εν τω βάθει δομές του εγκεφάλου και να επαναφέρουν, σε όλους όσοι συμμετείχαν στην κλινική μελέτη, τη μνήμη και τη γνωσιακή λειτουργία.

Σύμφωνα με ειδικούς από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες (UCLA), η νέα μέθοδος βελτίωσης της μνήμης μέσω ηλεκτρικής διέγερσης συγκεκριμένης περιοχής του εγκεφάλου έχει εντυπωσιακά αποτελέσματα.

Στο πλαίσιο της μελέτης, οι επιστήμονες τοποθέτησαν ειδικό ηλεκτρόδιο και το καθοδήγησαν βαθιά μέσα στον εγκέφαλο, με τη βοήθεια ηλεκτρονικών υπολογιστών και ενός στερεοτακτικού πλαισίου που είχε τοποθετηθεί στο κεφάλι. Ο ασθενής ήταν ξύπνιος καθ’ όλη τη διάρκεια της επέμβασης. Το ηλεκτρόδιο, όταν έφτασε στο επιθυμητό σημείο, άρχισε να απελευθερώνει ελεγχόμενο ηλεκτρικό ρεύμα. Εκανε δηλαδή μίνι ηλεκτροσόκ μέσα στον εγκέφαλο.

Επειτα από αυτό υπέβαλαν τους ασθενείς σε ένα πείραμα μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή. Το κομπιούτερ είχε ένα παιχνίδι που αφορούσε την ικανότητα περιήγησης των ασθενών σε ρόλο ταξιτζή, μέσα από λαβυρινθώδεις δρόμους μιας εικονικής πόλης. Οπως φάνηκε, η μνήμη τους και η γνωσιακή τους ικανότητα πάνω στις σωστές διαδρομές βελτιώθηκαν, όταν υπήρξε ηλεκτρική διέγερση του συγκεκριμένου τμήματος του εγκεφάλου.

Ακολούθως, υπέβαλαν σε τεστ αξιολόγησης τους συμμετέχοντες και όλοι τους είχαν βελτιωμένη γνωσιακή λειτουργία και περισσότερη μνήμη.

Οι ειδικοί ευελπιστούν ότι στο μέλλον η νέα τεχνική θα αξιοποιηθεί για τη δημιουργία ενός διεγέρτη εγκεφάλου, όπως είναι οι βηματοδότες για την καρδιά, τον οποίο θα χρησιμοποιούν και οι υγιείς άνθρωποι όταν επιθυμούν να αυξήσουν τη μνήμη τους, αλλά και όσοι πάσχουν από απώλεια μνήμης λόγω άνοιας, νόσου Αλτσχάιμερ ή απλώς λόγω προχωρημένης ηλικίας.

Περαιτέρω έρευνες θα δείξουν αν αυτή η τεχνική επιφέρει βελτίωση σε όλα τα άλλα είδη μνήμης (αυτοβιογραφική, λεκτική κ.ά.).

Σχολείο

Το πρώτο ρήγμα στη θεωρία της Σχετικότητας

Γράφει ο ΣΠΥΡΟΣ ΜΑΝΟΥΣΕΛΗΣ

ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ, 1.10.11

Πριν από μία εβδομάδα μια ομάδα φυσικών που εργάζονται στο CERN της Γενεύης έκαναν μια εντυπωσιακή ανακοίνωση που αναστάτωσε τη διεθνή επιστημονική κοινότητα (βλ. «Ε» 24-09-11).

Ο επικεφαλής της ομάδας, καθηγητής Ντάριο Αουτιέρο (Dario Autiero), περιέγραψε λεπτομερώς πώς ο ίδιος και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν έκπληκτοι πριν από έξι μήνες ότι τα νετρίνα μπορούν να κινούνται λίγο ταχύτερα από το φως.

Μόλις ολοκληρώθηκε η πολυαναμενόμενη παρουσίαση των λεπτομερειών και των δεδομένων του πειράματος το λόγο πήρε πρώτος ο βραβευμένος με Νόμπελ Φυσικής Σάμιουελ Τινγκ (Samuel Ting), ο οποίος, αφού εκθείασε το μεθοδολογικά άμεμπτο πείραμα, δήλωσε ρητά ότι ο ίδιος δεν έχει τίποτα να αντιτείνει στα άκρως ανατρεπτικά συμπεράσματα, υπό τον όρο βέβαια ότι θα επιβεβαιωθούν και από άλλα ανάλογα πειράματα. Παρόμοιες ήταν και οι αντιδράσεις των επιφανών φυσικών που έλεγξαν με μεγάλη κριτική διάθεση τα νέα πειραματικά δεδομένα.

Γιατί όμως η ανακάλυψη υποατομικών σωματιδίων, τα οποία, ενώ διαθέτουν κάποια ελάχιστη μάζα, μπορούν τα ταξιδεύουν ταχύτερα από το φως, θεωρείται τόσο απροσδόκητη και αποτελεί σοβαρή απειλή για τη θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν;

Από όταν διατυπώθηκε η θεωρία της Σχετικότητας μέχρι σήμερα, η μη υπέρβαση της ταχύτητας του φωτός αποτελούσε το βασικό και απαράβατο αξίωμα της σύγχρονης φυσικής. Στο σχετικιστικό Σύμπαν, όπου κανένα απόλυτο σύστημα αναφοράς δεν υπάρχει, η μόνη απόλυτη και ανυπέρβλητη συμπαντική σταθερά ήταν η ταχύτητα του φωτός. Σύμφωνα με την ειδική Σχετικότητα, αν ένα υλικό σώμα μπορούσε να ταξιδεύει με ταχύτητα ίση ή μεγαλύτερη του φωτός, τότε αφ’ ενός θα αποκτούσε άπειρη μάζα και αφ’ ετέρου θα παραβιάζονταν η χρονική αλληλουχία και ο ντετερμινισμός των φυσικών νόμων. Και μέχρι πριν από μία εβδομάδα τίποτα δεν φαινόταν να διαψεύδει αυτό το θεμελιώδες αξίωμα.

Αρχίζουμε λοιπόν να κατανοούμε γιατί θεωρήθηκαν τόσο ανατρεπτικά τα αποτελέσματα του πειράματος CNGS (Cern Neutrino to Gran Sasso), η αποστολή δηλαδή χιλιάδων δεσμίδων νετρίνων από τον επιταχυντή του CERN στη Γενεύη προς τον ισχυρό ανιχνευτή OPERA στο Gran Sasso της Ιταλίας.

 
Μήπως έκανε λάθος ο Αϊνστάιν;

Γράφει ο ΣΠΥΡΟΣ ΜΑΝΟΥΣΕΛΗΣ

Αν η ακρίβεια των μετρήσεων του OPERA επιβεβαιωθεί και από άλλα πειράματα (που ήδη έχουν προγραμματιστεί στις ΗΠΑ και την Ιαπωνία), ποιες συνέπειες θα έχει αυτό για τη θεωρία της Σχετικότητας και το κυρίαρχο μοντέλο εξήγησης της σύγχρονης Φυσικής;

Θέσαμε αυτό το ερώτημα στον καθηγητή Χρήστο Τουραμάνη, διαπρεπή Ελληνα φυσικό που από χρόνια πρωταγωνιστεί στην έρευνα των νετρίνων. Το πιο πρόσφατο πείραμά του είναι το περίφημο Τ2Κ στην Ιαπωνία.

Να τι μας δήλωσε για τις πρόσφατες εξελίξεις στην έρευνα των νετρίνων: «Το αποτέλεσμα του OPERA ήταν τελείως απρόσμενο και εντυπωσιακό. Για να γίνει όμως αποδεκτή μια τόσο σημαντική παρατήρηση πρέπει να επιβεβαιωθεί από πολλές ανεξάρτητες μετρήσεις. Το πείραμά μου στην Ιαπωνία, το Τ2Κ, και το πείραμα MINOS στις ΗΠΑ θα πραγματοποιήσουν σύντομα μετρήσεις της ταχύτητας των νετρίνων, αλλά για να επιτύχουμε την απαιτούμενη ακρίβεια θα πάρει κάποιο χρόνο. Παράλληλα η ηγεσία του CERN συζητά τρόπους για να ελεγχθεί το παρόν αποτέλεσμα από ανεξάρτητους ειδικούς σε συνεργασία με το πρόγραμμα OPERA.

Εάν οι μετρήσεις που ανακοινώθηκαν είναι σωστές, πρόκειται για πραγματική επανάσταση στον τρόπο που κατανοούσαμε μέχρι σήμερα τον κόσμο μας: θα πρέπει να εγκαταλείψουμε οριστικά την αντίληψη ότι ζούμε σε έναν τετραδιάστατο χωρόχρονο όπου η θεωρία της Σχετικότητας έχει απόλυτη ισχύ για κάθε σώμα και κάθε φαινόμενο. Η Σχετικότητα θα γίνει απλώς μια καλή προσέγγιση στο πλαίσιο μιας μεγαλύτερης θεωρίας με ευρύτερη ισχύ, κατά τον ίδιο τρόπο που η κλασική μηχανική είναι μια καλή προσέγγιση της Σχετικότητας στην καθημερινή μας ζωή (με την εξαίρεση του GPS).

Επίσης θα αλλάξει ριζικά η κατανόηση του κόσμου σε επίπεδο στοιχειωδών σωματιδίων, καθώς το παρόν αποτέλεσμα «δείχνει» την ύπαρξη έξτρα διαστάσεων (πέρα από τις 4 του «κανονικού» μας χωροχρόνου) ή νέων πεδίων (αλληλεπιδράσεων). Η Νέα Φυσική που αναζητούμε στο Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή (LHC) ίσως τελικά να μη βρίσκεται εκεί αλλά στα νετρίνα! Δεκαετίες πειραμάτων θα απαιτηθούν για να εξερευνήσουμε τη νέα πτυχή του κόσμου που ανοίγεται μπροστά μας, για να επιβεβαιώσουμε τις λεπτομέρειές της και για να μετρήσουμε τις παραμέτρους της. Η κατάσταση που διαμορφώνεται σήμερα στη φυσική θυμίζει τον πρώτο Ευρωπαίο που πέρασε τις Ηράκλειες στήλες και ανοίχτηκε στον Ατλαντικό…».

Η πολυδάπανη επιστημονική έρευνα σε περιόδους οικονομικής ύφεσης

Γράφει ο ΣΠΥΡΟΣ ΜΑΝΟΥΣΕΛΗΣ

Πώς δικαιολογείται και νομιμοποιείται η χρηματοδότηση τέτοιων πολυδάπανων πειραμάτων σε περιόδους μεγάλης οικονομικής κρίσης; Θέσαμε αυτό το επίκαιρο ερώτημα σε δύο διεθνούς φήμης φυσικούς που εμπλέκονται ενεργά στο ερευνητικό πρόγραμμα OPERA: τον Ελληνα Σταύρο Κατσανέβα, αστροσωματιδιακό φυσικό και υπεύθυνο έρευνας για την αστροσωματιδιακή Φυσική και την Κοσμολογία στο Εθνικό Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων της Γαλλίας· και την Ιταλίδα Λουτσία Βοτάνο (L. Votano), πυρηνικό φυσικό, γενική διευθύντρια του Εθνικού Ινστιτούτου Gran Sasso της Ιταλίας, όπου βρίσκεται ο πανίσχυρος ανιχνευτής OPERA.

Ιδού τι μας απάντησαν.

Σταύρος Κατσανέβας: «Υπάρχουν τουλάχιστον δύο διαφορετικές αλλά συμπληρωματικές απαντήσεις στο επίκαιρο ερώτημά σας. Μια πρώτη απάντηση είναι ότι αυτές οι πολυδάπανες (αλλά και πολυάνθρωπες) διεθνείς συνεργασίες παράγουν, όχι μόνο γνώση, αλλά και πρωτοπόρα τεχνολογία.

»Στην περίπτωση του ερευνητικού προγράμματος OPERA δημιουργήθηκαν ανιχνευτές σωματιδίων που ήδη χρησιμοποιούνται για γεωφυσικές εφαρμογές, ταχύτατες μηχανές ψηφιοποίησης φωτογραφιών μεγάλης ακριβείας, αλλά και ένα πρωτοποριακό υπολογιστικό σύστημα λήψης και επεξεργασίας δεδομένων. Μάλιστα, ο σχεδιασμός και η μερική κατασκευή αυτού του τεράστιου υπολογιστικού δικτύου ήταν η προσωπική συμβολή μου στο OPERA, πριν αναλάβω τις τωρινές μου ευθύνες.

»Η δεύτερη απάντηση είναι ότι οι χρονικότητες της επιστήμης είναι ανεξάρτητες από τις χρονικότητες της οικονομικής δραστηριότητας. Αν ανατρέξει κανείς στις ημερομηνίες θα διαπιστώσει ότι οι μεγάλες θωρητικές και πειραματικές καινοτομίες στη φυσική του εικοστού αιώνα, όπως η Κβαντομηχανική, η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, η διαστολή του Σύμπαντος, η ανίχνευση του νετρονίου, η πρόβλεψη του νετρίνου κ.λπ., πραγματοποιήθηκαν γύρω στο 1920-1930, δηλαδή την εποχή της προηγούμενης μεγάλης οικονομικής κρίσης.

»Αντίθετα λοιπόν με το βραχυπρόθεσμο χρόνο δράσης των χρηματιστών, των μάνατζερ και των πολιτικών, ο χρόνος δράσης της επιστήμης είναι μακροπρόθεσμος και ίσως γι’ αυτό στους μη ενημερωμένους πολίτες να φαίνεται απελπιστικά αργός».

Λουτσία Βοτάνο: «Είναι γενικώς παραδεκτό ότι η επιστημονική έρευνα αποτελεί πλέον μία από τις κινητήριες δυνάμεις της κοινωνικής, πολιτισμικής και οικονομικής ανάπτυξης ενός έθνους. Ενας από τους πρωταρχικούς στόχους της Ε.Ε. είναι να επενδύει ολοένα και περισσότερο στη γνώση, δηλαδή στην εκπαίδευση και την έρευνα. Δυστυχώς, απέχουμε ακόμη πολύ από την επίτευξη αυτών των στόχων. Σε περιόδους οικονομικής κρίσης μάλιστα, αντί να περικόπτουμε τη χρηματοδότηση της βασικής έρευνας, είναι ακόμη πιο επιτακτική η ανάγκη να επενδύουμε σε αυτήν.

»Στις παλαιότερες αγροτικές κοινωνίες οι παππούδες μας γνώριζαν καλά ότι σε δύσκολες περιόδους οικονομικής ύφεσης έπρεπε να περιορίζουν όλες τις δαπάνες τους, εκτός από εκείνες που αφορούσαν την αγορά των σπόρων που θα τους εξασφάλιζαν τη γεωργική σοδειά του επόμενου έτους και άρα ήταν το μοναδικό όπλο για να αντιμετωπίσουν την κρίση. Για την ανάπτυξη των σύγχρονων κοινωνιών η εκπαίδευση και η επιστημονική έρευνα αποτελούν τους "σπόρους" τους, συνεπώς όλα τα άλλα μπορούν να περικοπούν εκτός από αυτά.

»Επιπλέον, οφείλουμε να χρηματοδοτούμε, όχι μόνο την εφαρμοσμένη έρευνα, αλλά και τη βασική, και μάλιστα κυρίως αυτήν. Γιατί μόνο μέσω της βασικής έρευνας επιτυγχάνεται ουσιαστική πρόοδος της ανθρώπινης γνώσης. Εξάλλου, η εφαρμοσμένη έρευνα μοιραίως χάνει όλη της τη δυναμική και παύει να αναπτύσσεται όταν δεν τροφοδοτείται από τη βασική έρευνα».

Σχολείο

Επανάσταση στον εγκέφαλο

Ερευνες απέδειξαν ότι η χρήση των υπολογιστών και του Ιντερνετ διεγείρει τη λειτουργία του μυαλού

ΓΙΩΡΓΟΣ ΑΓΓΕΛΟΠΟΥΛΟΣ, ΤΑ ΝΕΑ 24.9.11

Λέμε πως τα σημερινά παιδιά καταλαβαίνουν τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές ενστικτωδώς καλύτερα από εμάς τους μεγαλύτερους. Συνεπώς είναι λογικό να γεμίσουμε τις σχολικές αίθουσες με την τελευταία λέξη της ψηφιακής τεχνολογίας – διότι αυτός είναι ο νέος τρόπος για να μαθαίνεις. Από την άλλη, όταν διαθέτουμε περισσότερα χρήματα για την τεχνολογία, αυτό σημαίνει πως μένουν λιγότερα για τους δασκάλους, τον αθλητισμό, τη μουσική, τις τέχνες γενικά. Η έξυπνη χρήση των ηλεκτρονικών υπολογιστών σημαίνει άραγε ότι τα παιδιά είναι έξυπνα; Δεκαπέντε χρόνια μετά την ψηφιακή επανάσταση, πρόσφατες επιστημονικές εργασίες δίνουν τροφή στη συζήτηση.

Μια μελέτη που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στους «Νιου Γιορκ Τάιμς» έδειξε πως χιλιάδες παιδιά στις ΗΠΑ, τα οποία ακολουθούσαν ένα ειδικό σχολικό πρόγραμμα με έμφαση στην αξιοποίηση των νέων τεχνολογιών, είδαν τις επιδόσεις τους στο σχολείο να παραμένουν στάσιμες. Την ίδια ώρα, στην ίδια πόλη, την Καϊρίν της Αριζόνας, οι μαθητές άλλων σχολείων βελτίωναν τα σχολικά τους αποτελέσματα. Στην Ολλανδία, ο καθηγητής Κίρχνερ διαπίστωσε, από την πλευρά του, πως οι έφηβοι που κάνουν τα μαθήματά τους κρατώντας ανοικτό το προφίλ τους στο facebook έχουν σχολικά αποτελέσματα κατά πολύ χειρότερα από τους συμμαθητές τους. Επίσης, το Βρετανικό Ινστιτούτο Ψυχιατρικής διαπίστωσε πως το IQ των θιασωτών του Διαδικτύου βρίσκεται σε πτώση…

ΘΥΜΑΤΑΙ ΤΟ… Google. Οι Κασσάνδρες φοβούνται πως, εμπιστευόμενος ένα μέρος του εγκεφάλου του στις μηχανές, ο Homo interneticus χάνει την ικανότητά του να σκέφτεται πραγματικά. Με το Ιντερνετ, μερικές ζώνες του εγκεφάλου αναπτύσσονται, άλλες εξασθενούν. Δεν χρειάζεται να θυμόμαστε ημερομηνίες, βιβλιογραφίες, γεγονότα – όλα τα βρίσκεις με ένα κλικ στο Google. Ετσι η μνήμη εξασθενεί.

Από την άλλη, απαλλάσσοντάς μας από το έργο της απομνημόνευσης, το Ιντερνετ απελευθερώνει χρόνο για δράση και αποφάσεις, διαβεβαιώνουν οι πιο ενθουσιώδεις ερευνητές, όπως ο νευρολόγος Γκάρι Σμολ του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες (UCLA). «Οι νέοι που περνούν πάνω από εννέα ώρες ημερησίως μπροστά σε μια οθόνη είναι πιο ικανοί να παίρνουν γρήγορα αποφάσεις και να φιλτράρουν αποτελεσματικά την πληροφορία», υπογραμμίζει. Είναι επίσης πιο δημιουργικοί, διότι η σκέψη τους είναι λιγότερο κάθετη, όμως δυσκολεύονται περισσότερο να παραμένουν συγκεντρωμένοι.

Διότι το Ιντερνετ διεγείρει κυρίως τη βραχυπρόθεσμη μνήμη. Στον εγκέφαλο των παιδιών της ψηφιακής εποχής τα πάντα βρίσκονται σε αναβρασμό πίσω από το μέτωπο, όμως άλλα νευρικά κυκλώματα, όπως αυτά της συγκέντρωσης και της βαθιάς μνήμης, κοιμούνται, παραδέχεται ο Σμολ. Για να απομνημονεύσει κανείς κάτι μόνιμα, χρειάζεται τουλάχιστον μία ώρα. Η διαδικασία αυτή δημιουργεί περίπλοκες νευρικές αντιδράσεις, αναπτύσσει τις συνάψεις και τον δομημένο συλλογισμό. Ομως η μελέτη μάς απωθεί ολοένα και περισσότερο. Βλέπουμε το Ιντερνετ σαν μια αλάνθαστη, πιο λειτουργική μνήμη. «Παρότι δεν έχει την πατίνα, την ανθρώπινη ευαισθησία», διαμαρτύρεται ο δοκιμιογράφος Νίκολας Καρ. Το Ιντερνετ δεν «χωνεύει» τα γεγονότα, δεν τα συνδέει. Η ανάγνωση έχει γίνει αποσπασματική. «Οι περισσότεροι άνθρωποι, ακόμη και οι εγγράμματοι, δυσκολεύονται τώρα να διαβάσουν μακροσκελή έγγραφα», διαβεβαιώνει ο Νίκολας Καρ. Και στην οθόνη το πνεύμα μας, απασχολημένο από τα παράθυρα, τα κλικ και τα βίντεο, στο τέλος μπερδεύεται.

ΠΝΕΥΜΑΤΙΚΗ ΕΞΑΝΤΛΗΣΗ. Ωστόσο εδώ και χρόνια οι νέοι ζουν με αναμμένες τις οθόνες τους, πληκτρολογώντας SMS, συνομιλώντας σε πραγματικό χρόνο με ηλεκτρονικά μηνύματα, κοιτάζοντας την τηλεόραση – και όλα αυτά ενώ κάνουν παράλληλα επανάληψη στα μαθήματά τους! Οι γονείς το έχουν λίγο πολύ αποδεχθεί: αυτή η νέα γενιά μπορεί να κάνει πολλά πράγματα ταυτόχρονα. Ομως ευρύτερες έρευνες έδειξαν πως μόνο το 2,5% καταφέρνει πραγματικά να το κάνει. Σύμφωνα με μια μελέτη που πραγματοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο της Γιούτα από τον δρα Τζ. Ουότσον, οι υπόλοιποι τα καταφέρνουν μόνο όταν κάνουν ένα μόνο πράγμα. Ακόμη χειρότερα, μια μελέτη του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ δείχνει πως, αυτοί που φαίνεται ότι μπορεί να κάνουν ταυτόχρονα χίλιες δουλειές έχουν «την ασθενέστερη ικανότητα συγκέντρωσης» από όλους. Απειλούνται από την πνευματική εξάντληση, το περιβόητο burnout. Διότι «ο εγκέφαλος δεν καταφέρνει να επεξεργάζεται αποτελεσματικά περισσότερες από δύο δουλειές», διαβεβαιώνουν με τη σειρά τους οι ερευνητές του γαλλικού Εθνικού Ινστιτούτου Υγείας και Ιατρικής Ερευνας (INSERM). Από τις τρεις δουλειές κι επάνω, ο αριθμός των λαθών αυξάνεται εκθετικά.

Σχολείο

Αμνησία

Από τον ΕΥΓΕΝΙΟ ΑΡΑΝΙΤΣΗ, ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ, 8.10.11

Αναθέρμανση της συζήτησης για το λεγόμενο «χάπι αμνησίας» όπως το βάφτισαν τα ΜΜΕ, με συμμετοχή ψυχολόγων, βιολόγων, νευροβιολόγων και λοιπών αρμοδίων – όμως μετά βίας θα τη χαρακτηρίζαμε συζήτηση.

Για να είμαστε ειλικρινείς, η θετική ψήφος από πλευράς επιστημόνων, παραεπιστημόνων και δημοσιογράφων βασιλεύει δίχως αντίπαλο ενώ η κοινή γνώμη, στην καλύτερη περίπτωση, χασμουριέται.

ΑΡΧΙΚΑ, ένα σκεύασμα αυτού του τύπου, βασισμένο στην αξιοποίηση της φυσικής πρωτεΐνης BDNF, θα βοηθάει στη διαγραφή επώδυνων αναμνήσεων, π.χ. μετά από ιδιαίτερα σοβαρές τραυματικές εμπειρίες. Βέβαια, καθώς το δείχνει πέραν πάσης αμφιβολίας η εμπειρία της λεγόμενης βιοηθικής, πολύ δύσκολα θα τεθούν τα όρια αυτού που κρίνεται ως τραύμα, οπότε μάλλον θα θριαμβεύσει και εδώ η ξεδιάντροπη διολίσθηση της πλαστικής χειρουργικής μέχρις ότου η μέριμνα καλύψει και την τετριμμένη απογοήτευση της οικοδέσποινας κάποιου γκαλά που απέτυχε. Κινηματογραφικοί προϊδεασμοί όπως «Η αιώνια λιακάδα ενός καθαρού μυαλού», του Μισέλ Γκοντρί, ή «Ο άνθρωπος από τη Μαντζουρία», το θυμάστε, με τους Ντένζελ Ουάσινγκτον και Μέριλ Στριπ, θα μοιάζουν να διαπραγματεύονται ανώδυνες υποθέσεις των ασφαλιστικών ταμείων.

ΕΚΕΙ, ο δρ Ατικους Νόιλ μιλούσε κατευθείαν για εμφυτεύματα με τη χρήση των οποίων θα είχαμε τη δυνατότητα να αναχαιτίσουμε πρωτίστως την άνοια εμφυτεύοντας στοιχεία μνήμης και διορθώνοντας τις συνάψεις των νευρώνων – έτσι αρχίζουν συνήθως το κάθε ξεχωριστό πρότζεκτ, δήθεν για τη θεάρεστη εξομάλυνση ή αναστροφή καταστάσεων για τις οποίες όλοι θα ελπίζαμε να μην υπήρχαν· τα εμφυτευμένα μικροτσίπ στα ζώα (ώστε «να μη χάνονται») είναι το εναρκτήριο βήμα στην εμφύτευση αντίστοιχων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων σε ανοϊκά γερόντια, ύστερα σε αποφυλακισμένους, έπειτα σε παιδιά, τέλος στους πάντες.

ΑΥΤΗ είναι εξάλλου η γενική τάση και η χημική βιορρύθμιση υπόσχεται στο εξής να αναλάβει την αποκατάσταση κάθε συναισθηματικής και νευροφυτικής «δυσλειτουργίας» του ατόμου, που τείνει να αναγορεύεται πάσχον ακόμη και στην εξ ολοκλήρου κοινότοπη περίπτωση ανθρώπινου υποκειμένου που ζει το αναμενόμενο, θεραπευτικό στάδιο της θλίψης από μια εκατό τοις εκατό φυσιολογική ερωτική σχέση η οποία έκλεισε τον κύκλο της. Σε λίγο, δεν θα υπάρχει ΚΑΝΕΝΑ αντικείμενο πένθους, μόνο τα νέα μοντέλα των γκάτζετ.

Η ΣΑΡΩΤΙΚΗ εισβολή της τεχνολογικής «προόδου» στη σφαίρα της βιολογίας και η παράλληλη συρρίκνωση των επιστημών του ψυχισμού, θεωρούμενου πλέον, τυπικά, ως μηχανισμού προς επιδιόρθωση, αντανακλάται στη θεαματική, όσο και εμπράγματη εμπορευματοποίηση ενός νεοεπιστημονικού εφιάλτη, ήδη αρκετά παλαιού, αν κρίνουμε απ’ τις επαληθευόμενες προφητείες σχετικά με τον νευροβιοτεχνολογικό επανασχεδιασμό της φυλής των ανθρώπινων ζόμπι, που επεξεργάστηκε το Χόλιγουντ. Ο όρος άλλωστε που μεταχειρίζονται οι επιστήμονες για τη διαγραφή περιοχών της μνήμης είναι: DELETE!

Σχολείο

Νόμπελ για την κοσμική παγωμάρα και μοναξιά

Γράφει ο ΣΠΥΡΟΣ ΜΑΝΟΥΣΕΛΗΣ, ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ 8.10.11

ELEYUEROTYPIA, 8.10.11

Από την εποχή του Νεύτωνα μέχρι πριν από μία δεκαετία οι φυσικοί ήταν απολύτως βέβαιοι ότι η δύναμη της βαρύτητας είναι η ελκτική δύναμη που διαμορφώνει και συγκρατεί σε τάξη όλα ανεξαιρέτως τα υλικά αντικείμενα του Σύμπαντος.

Χάρη στις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις η Σελήνη παραμένει σε τροχιά γύρω από τη Γη και η Γη γύρω από τον Ηλιο. Και επειδή υπάρχει αυτή η μυστηριώδης ελκτική δύναμη, τα ηλιακά συστήματα συγκροτούν τους γαλαξίες, αυτοί με τη σειρά τους τα σμήνη γαλαξιών κ.ο.κ.

Αυτή η εύρυθμη και άκρως καθησυχαστική εικόνα του Σύμπαντος έμελλε να ανατραπεί οριστικά το 1998 από τις απρόσμενες αστρονομικές παρατηρήσεις και κυρίως από τις ακριβείς μετρήσεις που πραγματοποίησαν δύο πρωτοποριακές ομάδες αστροφυσικών. Την πρώτη ερευνητική ομάδα διηύθυνε ο ήδη διάσημος αστροφυσικός Σολ Πέρλμουτερ (Saul Perlmutter) του Πανεπιστημίου Μπέρκλι των ΗΠΑ, ενώ η δεύτερη ομάδα ήταν μια διεθνής συνεργασία μεταξύ του Αυστραλού Μπράιαν Σμιτ (Β. Ρ. Schmidt) με τον Αμερικανό Ανταμ Ρις (Adam G. Riess).

Ούτε λίγο ούτε πολύ, αυτοί οι ερευνητές κατέληξαν, ανεξάρτητα οι μεν από τους δε, στο άκρως ανησυχητικό συμπέρασμα ότι το Σύμπαν διαστέλλεται συνεχώς και μάλιστα με επιταχυνόμενους ρυθμούς! Και γι’ αυτήν ακριβώς την ανατρεπτική ανακάλυψή τους τιμήθηκαν, πριν από τέσσερις μέρες, από τη Σουηδική Ακαδημία Επιστημών με την υψηλότερη επιστημονική διάκριση: το βραβείο Νόμπελ Φυσικής για το 2011.

Συχνά η απονομή των βραβείων Νόμπελ δημιουργεί βάσιμες υποψίες ή και εύλογες αντιρρήσεις για τη μεροληψία ή τη συντηρητικότητα που επιδεικνύει σε ορισμένες επιλογές της η υπεύθυνη για την απονομή των βραβείων επιτροπή. Φέτος ωστόσο αυτό δεν ισχύει, αφού όλοι αναγνωρίζουν σήμερα ότι τα ρηξικέλευθα αποτελέσματα αυτών των ερευνών κυριολεκτικά ανέτρεψαν το σκηνικό στη σύγχρονη κοσμολογία. Θα επιχειρήσουμε να εξηγήσουμε το γιατί.

Ο συμπαντικός επιταχυντής

Στα τέλη του εικοστού αιώνα οι αστροφυσικοί ήταν πεπεισμένοι ότι απ’ τη στιγμή που σχηματίστηκε -εξαιτίας μιας μυστηριώδους Μεγάλης Εκρηξης- το Σύμπαν διαστέλλεται και επεκτείνεται συνεχώς. Οπως υπέθεταν τότε, όλη η αναγκαία προωθητική δύναμη γι’ αυτή τη διαστολή θα έπρεπε να αναζητηθεί στο πλεόνασμα ενέργειας που δημιούργησε αυτή η γενεσιουργός έκρηξη.

Σύμφωνα με αυτή την «εξήγηση», όλα ανεξαιρέτως τα ουράνια σώματα και οι γαλαξίες θα συνεχίσουν να απομακρύνονται μεταξύ τους μέχρι να εξαντλήσουν αυτό το αρχικό ενεργειακό «πλεόνασμα», οπότε και θα αρχίσουν να επιβραδύνονται: η συμπαντική διαστολή που δημιούργησε η Μεγάλη Εκρηξη (Big Bang) θα έπρεπε κάποτε να αντιστραφεί λόγω της βαρύτητας και σταδιακά να οδηγήσει στη συμπαντική συστολή, η οποία τελικά ίσως οδηγούσε στη Μεγάλη Σύνθλιψη (Big Crush). Αυτό ακριβώς το πολύ λογικό, εύτακτο και κατά βάθος στατικό μοντέλο εξήγησης ανετράπη από τα νέα και εντελώς απροσδόκητα παρατηρησιακά δεδομένα που ήρθαν στο φως χάρη στις έρευνες των αστροφυσικών που βραβεύτηκαν φέτος.

Πράγματι, κατά τη δεκαετία του 1990 δύο ανεξάρτητες ομάδες ερευνητών, αφ’ ενός του Σολ Πέρλμουτερ και αφ’ ετέρου των Μπράιαν Σμιτ και Ανταμ Ρις, επιχείρησαν να χαρτογραφήσουν το ορατό μας Σύμπαν μελετώντας με ισχυρότατα τηλεσκόπια δεκάδες απόμακρους σουπερνόβα, δηλαδή υπερκαινοφανείς αστέρες.

Οι σουπερνόβα είναι μεγάλα αστέρια που επειδή έχουν εξαντλήσει τα υλικά και ενεργειακά τους αποθέματα τελειώνουν την αστρική ζωή τους με μια γιγάντια έκρηξη. Μια επιθανάτια έκρηξη τόσο εκθαμβωτική ώστε μπορεί να φωτίζει τον ουράνιο θόλο σαν ένας γαλαξίας, γι’ αυτό και οι σουπερνόβα ονομάζονται «φάροι» του Σύμπαντος.

Οι τρεις αστροφυσικοί που μοιράστηκαν το φετινό βραβείο Νόμπελ S. Perlmutter Β. Schmidt Α. G. Riess Για τις ανάγκες της χαρτογράφησης του Κόσμου οι ερευνητές επέλεξαν να μελετήσουν μια ειδική κατηγορία μακρινών υπερκαινοφανών αστέρων, τους λεγόμενους σουπερνόβα «τύπου Ia». Αυτό που διαφοροποιεί αυτόν τον τύπο υπερκαινοφανών από τους άλλους είναι ότι ενώ διαθέτουν μάζα περίπου ίση με αυτή του Ηλιου μας, οι διαστάσεις τους είναι ίσες με αυτές της Γης. Επιπλέον, αυτοί οι «υπερσυμπιεσμένοι» σουπερνόβα βρίσκονται σε απίστευτα μεγάλες αποστάσεις από τη Γη.

Αναλύοντας λοιπόν τη συμπεριφορά πενήντα και πλέον τέτοιων υπερκαινοφανών αστέρων διαπίστωσαν, προς μεγάλη τους έκπληξη, ότι οι εκρήξεις τους, αν και μεγαλειώδεις, ήταν πολύ λιγότερο φωτεινές απ’ όσο περίμεναν. Η μόνη λογική εξήγηση για τη μειωμένη φωτεινότητά τους ήταν ότι οφείλεται στην αύξηση της απόστασής τους από εμάς: το φως από τις εκρήξεις των σουπερνόβα ήταν πολύ ασθενέστερο επειδή το Σύμπαν συνολικά επιταχύνεται και μάλιστα με ρυθμούς πολύ ταχύτερους απ’ ό,τι προέβλεπαν τότε.

Τα πάντα διαλύονται στο κενό;

Βλέπουμε λοιπόν ότι ενώ η αρχική αθώα επιθυμία αυτών των ερευνητών ήταν να χαρτογραφήσουν τον ορατό κόσμο, τελικά, και παρά τη θέλησή τους, κατέληξαν στην απόρριψη του κυρίαρχου μέχρι τότε κοσμολογικού μοντέλου εξήγησης της δυναμική του Σύμπαντος! Το γεγονός, μάλιστα, ότι η έρευνά τους δέχτηκε φέτος την ύψιστη επιστημονική επιβράβευση, αποδεικνύει περίτρανα πως ήδη αναγνωρίζεται ως μια θεμελιώδης ανακάλυψη με ασύλληπτες, όπως θα δούμε, κοσμολογικές αλλά και γνωσιολογικές συνέπειες.

Αν αυτές οι μετρήσεις είναι σωστές (και δεν υπάρχει η παραμικρή ένδειξη για το αντίθετο!), τότε θα πρέπει να εξηγήσουμε το ανεξήγητο: πώς είναι δυνατόν το Σύμπαν να διαστέλλεται όλο και πιο γρήγορα αν η μοναδική δρώσα δύναμη είναι η βαρύτητα, που, όπως γνωρίζουμε, είναι δύναμη ελκτική; Γιατί σύμπασα η ύλη του Κόσμου μας διαστέλλεται με επιταχυνόμενους ρυθμούς και φαίνεται να διαλύεται στο κενό, αντί να συστέλλεται και να συγκεντρώνεται από τις αμοιβαίες βαρυτικές αλληλεπιδράσεις;

Η επικρατέστερη αλλά κάθε άλλο παρά προφανής απάντηση των φυσικών είναι ότι το Σύμπαν αποτελείται από 73% «σκοτεινή ενέργεια» και από 23% «σκοτεινή ύλη», για τη φύση και τη λειτουργία των οποίων δεν γνωρίζουμε σχεδόν τίποτα! Εκτός βέβαια από το ότι συνδιαμορφώνουν και καθορίζουν το παρόν και το μέλλον του υπόλοιπου 4% του ορατού μας Κόσμου. Με άλλα λόγια, για τη σύγχρονη φυσική το 96% του Σύμπαντος παραμένει σήμερα ένα δυσεπίλυτο αίνιγμα. Αυτό συνεπάγεται ότι η σκοτεινή και η ορατή ύλη μαζί, δηλαδή η συνολική μάζα του Σύμπαντος καθώς και οι βαρυτικές ελκτικές δυνάμεις που αυτή η μάζα αναπτύσσει, δεν είναι πλέον σε θέση να συγκρατήσουν, πόσω δε μάλλον να εξηγήσουν, την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος.

Από τις μέχρι σήμερα παρατηρήσεις, αλλά και από θεωρητικές αναγκαιότητες, προέκυψε η ανάγκη να αποδεχθούμε την ύπαρξη και τη δράση στο Σύμπαν μιας παντελώς άγνωστης αλλά πολύ ισχυρής «αντιβαρυτικής δύναμης», η οποία το ωθεί αναπόδραστα να «δραπετεύει» και να διαλύεται στο κενό. Και επειδή οι επιστήμονες αγνοούν τόσο τη φύση όσο και την προέλευση αυτής της άγνωστης μορφής ενέργειας, την αποκαλούν «σκοτεινή ενέργεια» ή «ενέργεια του κενού».

Ωστόσο, από αυτές τις εξελίξεις στη σύγχρονη φυσική (και όχι μόνο!) προκύπτει ακόμη ένα πιο βασανιστικό ερώτημα: είναι άραγε αλήθεια, όπως με περισσή ευκολία λέγεται συχνά, ότι η αύξηση των γνώσεών μας οδηγεί κατ’ ανάγκη στη μείωση της άγνοιάς μας;

Μήπως η αναμφισβήτητη αύξηση των επιστημονικών μας γνώσεων, εκτός από τις ασύλληπτες τεχνολογικές εφαρμογές που συνεπάγεται, μας οδηγεί εν τέλει στη συνειδητοποίηση της άγνοιάς μας; Κι αν αυτό το απαισιόδοξο συμπέρασμα δεν ικανοποιεί τις αυταπάτες μας περί της παντοδυναμίας του ανθρώπινου πνεύματος… τόσο το χειρότερο για τις αυταπάτες μας.

Σχολείο

There’s More to Nothing Than We Knew

 

Joshua Lott for The New York Times

MULTIVERSE PROPONENT The cosmologist Lawrence M. Krauss

By DENNIS OVERBYE, February 20, 2012

Why is there something, rather than nothing at all?

Excerpt: "A Universe From Nothing."

Enlarge This Image

Elwood H. Smith

It is, perhaps, the mystery of last resort. Scientists may be at least theoretically able to trace every last galaxy back to a bump in the Big Bang, to complete the entire quantum roll call of particles and forces. But the question of why there was a Big Bang or any quantum particles at all was presumed to lie safely out of scientific bounds, in the realms of philosophy or religion.

Now even that assumption is no longer safe, as exemplified by a new book by the cosmologist Lawrence M. Krauss. In it he joins a chorus of physicists and cosmologists who have been pushing into sacred ground, proclaiming more and more loudly in the last few years that science can explain how something — namely our star-spangled cosmos — could be born from, if not nothing, something very close to it. God, they argue, is not part of the equation. The book, “A Universe From Nothing,” is a best seller and follows recent popular tomes like “God Is Not Great,” by the late Christopher Hitchens; “The God Delusion,” by Richard Dawkins; and “The Grand Design,” by the British cosmologist Stephen Hawking (with Leonard Mlodinow), which generated headlines two years ago with its assertion that physicists do not need God to account for the universe.

Dr. Krauss is a pint-size spark plug of erudition and ambition, who often seems to be jetting off in several directions at once on more missions than can be listed on a business card. Among other things he is Foundation Professor and director of the Origins Project at Arizona State University.

And he knows his universe. In 1995, he and Michael S. Turner of the University of Chicago made waves by arguing that many of the paradoxes regarding cosmology could be resolved if a large portion of the cosmos resided in the form of a hitherto-undiscovered energy, known then as the cosmological constant. Three years later astronomers discovered that the expansion of the universe was being accelerated by some “dark energy” that behaves exactly like the cosmological constant.

Dr. Krauss is also a prolific author of popular science books, including “The Physics of Star Trek.” And he has been an outspoken critic of attempts to introduce creationist ideas and to censor the teaching of evolution in schools and textbooks.

The new book grew out of a talk he gave in 2009 that got more than a million hits on YouTube.

The point of the book, Dr. Krauss, a self-described nonbeliever, writes at the outset, is not to try to make people lose their faith, but to illuminate how modern science has changed the meaning of nothingness from a vague philosophical concept to something we can almost put under a lab microscope.

How well you think he succeeds might depend on how far you yourself want to go down the rabbit hole of nonbeing. Why, for example, should we assume that nothingness is more natural than somethingness? Indeed, you might ask why it is that we think there is something here at all. The total energy of the universe might actually be zero, according to the strange bookkeeping of Einstein’s general theory of relativity, as Dr. Krauss points out. “The universe,” Alan H. Guth, a physicist at M.I.T., likes to say, “might be the ultimate free lunch.” Even space and time themselves might be a kind of holographic illusion, string theorists say.

You might think to dispute this by kicking a rock, but remember that both the rock and your foot are mostly empty space, prevented from intermingling by electric fields.

Dr. Krauss delineates three different kinds of nothingness. First is what may have passed muster as nothing with the ancient Greeks: empty space. But we now know that even empty space is filled with energy, vibrating with electromagnetic fields and so-called virtual particles dancing in and out of existence on borrowed energy courtesy of the randomness that characterizes reality on the smallest scales, according to the rules of quantum theory.

Second is nothing, without even space and time. Following a similar quantum logic, theorists have proposed that whole universes, little bubbles of space-time, could pop into existence, like bubbles in boiling water, out of this nothing.

There is a deeper nothing in which even the laws of physics are absent. Where do the laws come from? Are they born with the universe, or is the universe born in accordance with them? Here Dr. Krauss, unhappily in my view, resorts to the newest and most controversial toy in the cosmologist’s toolbox: the multiverse, a nearly infinite assemblage of universes, each with its own randomly determined rules, particles and forces, that represent solutions to the basic equations of string theory — the alleged theory of everything, or perhaps, as wags say, anything.

Within this landscape of possibilities, almost anything goes.

But even the multiverse is not totally lawless, as Dr. Krauss acknowledged. We are not quite there yet. At the very least, there would still be the string equations and those quantum principles that undergird them. Is quantum randomness the secret of existence?

“Maybe in the true eternal multiverse there are truly no laws,” Dr. Krauss said in an e-mail. “Maybe indeed randomness is all there is and everything that can happen happens somewhere.”

It would be silly to think that we won’t have better answers and better questions 50 or 100 years from now, but for the moment this is the story science can tell. If you find it bleak, that is your problem. “The universe is the way it is, whether we like it or not,” Dr. Krauss writes.

It gets worse.

If nothing is our past, it could also be our future. As the universe, driven by dark energy — that is to say, the negative pressure of nothing — expands faster and faster, the galaxies will become invisible, and all the energy and information will be sucked out of the cosmos. The universe will revert to nothingness.

Nothing to nothing.

One day it’s all going to seem like a dream.

But who is or was the dreamer?

Σχολείο

Physicists Create a Working Transistor From a Single Atom

By JOHN MARKOFF, The New York Times, February 19, 2012

Australian and American physicists have built a working transistor from a single phosphorus atom embedded in a silicon crystal.

The group of physicists, based at the University of New South Wales and Purdue University, said they had laid the groundwork for a futuristic quantum computer that might one day function in a nanoscale world and would be orders of magnitude smaller and quicker than today’s silicon-based machines.

In contrast to conventional computers that are based on transistors with distinct “on” and “off” or “1” and “0” states, quantum computers are built from devices called qubits that exploit the quirky properties of quantum mechanics. Unlike a transistor, a qubit can represent a multiplicity of values simultaneously.

That might make it possible to factor large numbers more quickly than with conventional machines, thereby undermining modern data-scrambling systems that are the basis of electronic commerce and data privacy. Quantum computers might also make it possible to simulate molecular structures with great speed, an advance that holds promise for designing new drugs and other materials.

“Their approach is extremely powerful,” said Andreas Heinrich, a physicist at I.B.M. “This is at least a 10-year effort to make very tiny electrical wires and combine them with the placement of a phosphorus atom exactly where they want them.”

Dr. Heinrich said the research was a significant step toward making a functioning quantum computing system. However, whether quantum computing will ever be harnessed for useful tasks remains uncertain, and the researchers noted that their work demonstrated the fundamental limits that today’s computers would be able to shrink to.

“It shows that Moore’s Law can be scaled toward atomic scales in silicon,” said Gerhard Klimeck, a professor of electrical and computer engineering at Purdue and leader of the project there. Moore’s Law refers to technology improvements by the semiconductor industry that have doubled the number of transistors on a silicon chip roughly every 18 months for the past half-century. That has led to accelerating increases in performance and declining prices. “The technologies for classical computing can survive to the atomic scale,” Dr. Klimeck said.

Demonstrations of single-atom transistors date from 2002, but the researchers from Purdue and New South Wales said they had made advances on two fronts: in the precision with which they placed the Lilliputian switch; and in the use of industry-standard techniques to build the circuitry, making it possible to read and write information from the tiniest conceivable switch.

The results were reported on Sunday in the journal Nature Nanotechnology.

Until now, single-atom transistors have been created on a hit-or-miss basis, the scientists said.

“But this device is perfect,” Michelle Simmons, a group leader and director of the ARC Centre for Quantum Computation and Communication at the University of New South Wales, said in a statement. “This is the first time anyone has shown control of a single atom in a substrate with this level of precise accuracy.”

In the 1950s, the physicist Richard P. Feynman predicted a world where there would be “plenty of room at the bottom,” opening new vistas into engineering disciplines that would use individual atoms as bricks and mortar in fields as diverse as computing and biology.

Since then, computer designers have moved ever closer to the smallest components that are possible to fabricate. Now, with the publication of the New South Wales and Purdue research, the scientists said they had shown the fundamental limits to which the components of silicon-based computers would be able to shrink in the future. Currently, the smallest dimension in state-of-the-art computers made by Intel is 22 nanometers — less than 100 atoms in diameter.

If the semiconductor industry remains on its current pace, it might be possible to reach that limit within two decades, Dr. Klimeck noted.

The scientists placed the single phosphorus atom using a device known as a scanning tunneling microscope. They used it to essentially scrape trenches and a small cavity on a surface of silicon covered with a layer of hydrogen atoms. Phosphine gas was then used to deposit a phosphorus atom at a precise location, which was then encased in further layers of silicon atoms.

While offering astounding precision for research, these microscopes are not currently applicable as manufacturing tools to make chips that contain billions or even trillions of transistors. Moreover, the devices now operate at very low temperatures.

Despite these limits, the semiconductor industry has made great progress in finding ways to build circuits that are far smaller than the wavelength of visible light. And recently, equipment makers have begun making it possible to assemble layers in silicon chips a single atom at a time.

The low temperatures at which the experiment was performed led Intel scientists to express caution about the results. “It’s good science, but it’s complicated,” said Mike Mayberry, an Intel vice president who is the director of the company’s components research group. “By cooling it to very low temperatures, they’ve frozen out a lot of effects that might otherwise be there.”

Shrinking conventional computer circuitry offers radical increases in the speed at which computers can solve problems, lowers the power they require and drastically increases the amount of data they can store.

Yet some scientists and engineers believe that even when conventional computers stop improving in performance, quantum computing will offer a way to continue to offer vast improvements, making it possible to solve problems beyond the reach of today’s machines.

There have been a series of recent technical advances that suggest that engineers will not hit a wall ending the advance in computer performance any time soon. In January, the Purdue and New South Wales researchers reported in the journal Science that they were able to create silicon nanowires that were just a single atom thick and four atoms wide by assembling thin strands of phosphorus atoms.

Combining the two advances indicates that they have made progress at assembling the basic building blocks of a new ultra-small generation of nanoelectronics that would be assembled from the bottom up.

Also in January, scientists at I.B.M.’s Almaden Research Center used similar techniques to store and retrieve digital 1’s and 0’s from an array of just 12 atoms in an advance that demonstrated the fundamental limits of the magnetic storage of digital information.

Σχολείο

Pluto’s Republic by Peter Medawar – review

One of Britain’s great scientists, Peter Medawar, has left behind a time capsule
of scientific preoccupations of the early 1980s

Sigmund FreudTim Radford, guardian.co.uk,

Friday 19 August 2011

Medawar lays into the ‘Olympian glibness’ of Freudian psychoanalysis.

Sorry everybody – first for nominating a text that is out of print; then for choosing a volume assembled from assorted lectures, contemplations on scientific thought, and reviews of now almost-forgotten books; and not least for selecting a writer who goes for verbs such as "asseverated" and "reprobated" where a contemporary blogger might simply score hot, or not.

But am I sorry to have finished it? Not at all: Pluto’s Republic, published in 1982, now reads like a time capsule, a snapshot of scientific preoccupations as seen by one of the nation’s great scientists, before DNA fingerprinting, before the Human Genome Project, before the identification of HIV/Aids, before the discovery of the hole in the ozone layer, before the first alarms about global warming, before the world wide web, before Voyager flew past Saturn, before Chernobyl, before the launches of Mir, and the Hubble Space Telescope, and long before any Royal Society handwringing about public understanding of, or engagement with, science.

Such books are a reminder that the past really is another country: they did and saw things differently then. So some of Medawar’s preoccupations now seem puzzling. Why is he fretting about an apparently snobbish distinction between applied and "pure" science? Why is he wasting time, space and brain cells on the thoughts of Teilhard de Chardin, the Jesuit palaeontologist who wrote a book about something inexplicable called the noosphere? Why is he being so gratuitously horrid about French post-modernist philosophers? And what exactly has he got against Freudian psychoanalysis?

The last is most easily understood, and huge fun. Medawar selects some wonderful testimony from the International Psychoanalytic Congress in Stockholm in 1963 (example: "the Oedipus complex is acted out and experienced by the anti-Semite as a narcissistic injury …") to "illustrate the Olympian glibness of psychoanalytic thought". Not that he offers to demolish psychoanalytic theory: he cannot because "its doctrines are so cunningly insulated from the salutary rigours of disbelief … it’s an end-product, like a dinosaur or a Zeppelin."

But one should remember that, half a lifetime ago, Freud’s status matched that of Einstein. Freud doesn’t seem to matter so much right now, and perhaps his reputation was not helped by a glorious 1960s Freudian diagnosis of Darwin’s chronic illness (the sage of Down House being an "unconscious parricide" whose suppressed resentment of a tyrannical father had an inevitable consequence of crippling guilt). Looking at another neurasthenic diagnosis of Darwin’s illness, Medawar says that there is no refuting such argument, "for there is no argument; the case is presented merely by asseveration."

This almost feline critical predation pops up all through the book (along with words like "asseveration"). Philosophers, he says, devise systems "because it gives them a warm and comfortable feeling inside; it is something done for their benefit, not ours."

Occasionally, Medawar slips in some Olympian glibness of his own: "science and imaginative writing are utterly incongruous, in English anyway … and the effect of combining them is merely absurd." Is it? What then, is it that I am enjoying in this book, if not science discussed with clarity, grace and imagination?

He robustly defends James Watson’s 1968 narrative The Double Helix, a book that offended many people at the time. He also points out that Watson was indeed "Lucky Jim" because not only was he extremely clever, at that moment in post-war Cambridge Watson "had something important to be clever about."

He jumps in with both feet and fists flying to hammer Teilhard’s The Phenomenon of Man – a book taken very seriously in the early 1960s – as a bunch of metaphysical conceits that "cannot be read without a feeling of suffocation, a gasping and flailing around for sense".

Medawar’s manner may be of the old high table Oxbridge elite, the message, however, remains humane and decent. He addresses the old argument about IQ – what does a single-figure measurement usefully tell you? – with a salutary comparison or two. Would an agronomist expect one single value to sum up the particle size, porosity, hydrogen ion concentration, bacterial flora, water content and hygroscopy of the soil in a field? What does the growth rate of Gross National Product really tell you about the welfare of a nation, the stability of its institutions, or the safety of its streets?

For him, what Jane Austen called "strength of understanding" is a complicated and many-sided business. He is terrific, too, on the intricate interplay between heredity and environment, between nature and nurture, that goes into the making of us all.

The Austen reference is a reminder of how enormously well-read such donnish scientists can be. He uses "asseverate" because it’s a word Francis Bacon used. That’s fine by me.

Is the world a poorer place because this particular exercise in intellectual kickboxing is no longer in print? Yes, but I can think of a dozen books that have been overtaken by fashion, and indeed by scientific discovery, and all but forgotten, that are just as valuable. You will have your favourites. I’d love to hear some of them.

Such books remain salutary: they remind us that what we think now – and we always think we know better than they did – will also seem aside from the point, ridiculous or just plain wrong to the next generation. So we can always learn something from the past, if only perspective.

Tim Radford‘s geographical reflection, The Address Book: Our Place in the Scheme of Things is published by Fourth Estate

Next up is a book that hasn’t been overtaken by fashion, Silent Spring by Rachel Carson, which in 1962 marked the first stirrings of the environmental movement. Tim will review it for the Science Book Club on Friday 30 September

 

clip_image002[76]

Κριδέρας Νίκος, Θαλασσινό τοπίο

  1. Δεν υπάρχουν σχόλια.
  1. No trackbacks yet.

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Αρέσει σε %d bloggers: