Νήμα Επιστήμες#1 - Βραβεία Νόμπελ 2022: Αρχάνθρωποι, κβαντικά παράδοξα και γρήγορη βιοχημεία
Νήμα Επιστήμες#1 - Βραβεία Νόμπελ 2022: Αρχάνθρωποι, κβαντικά παράδοξα και γρήγορη βιοχημεία
Η εντυπωσιακή θέα από το «παράθυρο» του τηλεσκοπίου James Webb. Μαθαίνοντας φυσική με κόμικς. Οι επιπτώσεις του πολέμου στην Ουκρανία στην έρευνα. Μακάβρια ευρήματα ξεθάβονται λόγω κλιματικής αλλαγής
Από αυτή την εβδομάδα το Νήμα Επιστήμες συμπληρώνει τις θεματικές εκδόσεις του Νήματος. Κάθε δεκαπενθήμερο στο inbox σας!
Τα φετινά βραβεία Νόμπελ για τις φυσικές επιστήμες δόθηκαν σε έναν Σουηδο-Εσθονό, τρεις Αμερικανούς και έναν Δανό. Ο Σβάντε Πέιμπο βραβεύτηκε με το Νόμπελ φυσιολογίας και ιατρικής (η όγδοη περίπτωση γονέα-παιδιού στα χρονικά των βραβείων Νόμπελ). Ο Κ. Μπάρυ Σάρπλες, στον οποίο απονεμήθηκε το βραβείο για τη Χημεία, γίνεται ο τρίτος νομπελίστας που παίρνει δύο Νόμπελ στο ίδιο αντικείμενο (άλλοι δύο το έχουν πάρει σε διαφορετικά αντικείμενα). Μία γυναίκα συγκαταλέγεται στους βραβευθέντες, η Κάρολιν Μπερτόουζι στη Χημεία - και είναι μόλις η όγδοη γυναίκα χημικός που βραβεύεται με το Νόμπελ.
Νόμπελ φυσιολογίας και ιατρικής
Η βράβευση του Σβάντε Πέιμπο (Svante Pääbo) Σουηδο-εσθονού παλαιογενετιστή -ή καλύτερα, παλαιογονιδιωματιστή- από την Ακαδημία Επιστημών της Στοκχόλμης (γιος ενός προηγούμενου Σουηδού νομπελίστα) ήταν κάπως αναπάντεχη. Οι σπουδαίες έρευνες του Πέιμπο απέχουν από την ιατρική ή τη βασική βιολογία / βιοχημεία / βιοφυσική, αντικείμενα για τα οποία απονέμονταν τα βραβεία έως τώρα.
Ο Πέιμπο όμως είναι πρωτοπόρος σε έναν κλάδο που ξεθάβει και καταγράφει την ιστορία του είδους μας χρησιμοποιώντας το «αρχαίο DNA»: το DNA από οστά ή βιολογικό υλικό ανθρώπων που είχαν ταφεί προ χιλιετιών, το οποίο αναλύει με ευρηματικό τρόπο, για να ανασύρει το γενετικό κουβάρι των ανθρωπίδων. Ο Πέιμπο ανέλυσε πρώτος το γονιδίωμα των Νεάντερταλ. Οι έρευνές του τον οδήγησαν στο συμπέρασμα πως οι σύγχρονοι μη-αφρικανικοί πληθυσμοί έχουν έρθει σε περιορισμένη επιμειξία με Νεάντερταλ. Ο ίδιος ανακάλυψε, χρησιμοποιώντας το DNA ενός τμήματος οστού δακτύλου, ένα άλλο είδος ανθρωπιδών, τους λεγόμενους ανθρώπους του Ντενισόβα (από το όνομα του σπηλαίου στη Σιβηρία όπου βρέθηκαν τα οστά), οι οποίοι αποδείχθηκε στη συνέχεια πως έχουν επιμειχθεί με τους ευρωασιατικούς πληθυσμούς.
Το Δελτίο Τύπου του ιδρύματος Νόμπελ για τη βράβευση του Σβάντε Πέιμπο
Ένα βίντεο του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ για τις έρευνες του Σβάντε Πέιμπο (2018):
Νόμπελ φυσικής
Φέτος το βραβείο Νόμπελ Φυσικής απονέμεται στους Αλέν Ασπέκτ, (Alain Aspect), Τζον Κλάουζερ (John Clauser) και Άντον Τσάιλινγκερ (Anton Zeilinger) για τις συνεισφορές τους στα πειράματα κβαντικής διεμπλοκής (όπως αποδίδεται στα ελληνικά ο όρος quantum entanglement). Το βραβείο ενισχύει αναμφίβολα την εκρηκτική ανάπτυξη του πεδίου της κβαντικής πληροφορίας τα τελευταία χρόνια, και την συνακόλουθη εμφάνιση σχετικών ερευνητικών ομάδων σε μεγάλα διεθνή πανεπιστήμια, η οποία συνοδεύεται και από ενθουσιώδη υποδοχή των αντίστοιχων μαθημάτων από τους φοιτητές. Η έρευνα γύρω από τις μαγικές συνέπειες του κβαντικού μικρόκοσμου, με εφαρμογές στην κρυπτογραφία, τους κβαντικούς υπολογιστές και τα κβαντικά δίκτυα, είναι εδώ για να μείνει. Και η σκιά του John Bell, μιας από τις πιο αγαπημένες προσωπικότητες της φυσικής του 20ου αιώνα, εμφανίζεται διακριτικά στον ορίζοντα. Αλλά θα έχουμε την ευκαιρία να πούμε περισσότερα στο επόμενο τεύχος του Νήμα Επιστήμες.
Ίδρυμα Νόμπελ | Μια «εκλαϊκευτική» εξήγηση των ερευνών των τριών βραβευθέντων με Νόμπελ Φυσικής το 2022
Νόμπελ Χημείας
Τρεις ερευνητές, η Αμερικανίδα Κάρολυν Μπερτόουζι (Carolyn R. Bertozzi), ο Δανός Μόρτεν Μέλνταλ (Morten Meldal) και ο Αμερικανός Κ. Μπάρυ Σάρπλες (K. Barry Sharpless), ο οποίος μάλιστα βραβεύεται δεύτερη φορά με το Νόμπελ Χημείας (η πρώτη ήταν το 2001) βραβεύτηκαν σήμερα για την ανάπτυξη της «χημείας του ‘κλικ’» και της «βιοορθογώνιας χημείας». Πρακτικά αυτό που κατόρθωσαν είναι να επιτρέψουν την παρασκευή οργανικών μορίων με απλό και εξαιρετικά αποτελεσματικό τρόπο, καθώς και τη δημιουργία ενώσεων που δρουν σε ζωντανούς οργανισμούς χωρίς να επηρεάζουν τις υπόλοιπες βιοχημικές αντιδράσεις.
Ίδρυμα Νόμπελ | «Εκλαϊκευτική» εξήγηση του έργου των τριών βραβευθέντων με Νόμπελ Χημείας το 2022
Το τηλεσκόπιο της καρδιάς μας
Το τηλεσκόπιο James Webb συνεχίζει να δημοσιεύει τη μια εκπληκτική φωτογραφία μετά την άλλη, και ο παγκόσμιος τύπος το αγκαλιάζει πλέον με τη θρησκευτική θέρμη, τη συγκινησιακή φόρτιση και το απαύγασμα λυρισμού που αρμόζει στον διάδοχο του τηλεσκοπίου Hubble στο συλλογικό ασυνείδητο. Η μία προς μία αντιπαραβολή με τις εικόνες του Hubble είναι βέβαια αναπόφευκτη και τονίζει τις πραγματικά τεράστιες δυνατότητες παρατήρησης του James Webb. Οι εικόνες από τον πρώτο εξωπλανήτη γράφτηκε ότι προσομοιάζουν με φωτογραφίες πυγολαμπίδας δίπλα σε προβολέα σ' αυτό το έξοχο άρθρο του Quanta magazine, όπου εξηγείται και η μέθοδος μέτρησης της συγκέντρωσης των μορίων της ατμόσφαιρας του εξωπλανήτη. Μπορεί κανείς επίσης να ακούσει, αντί να δει, περιγραφές γαλαξιών για ανθρώπους με σοβαρά προβλήματα όρασης, περιγραφές χαρακτηριστικής ποιητικότητας, που προσεγγίζει το θρησκευτικό συναίσθημα. Και είναι αναμφίβολο ότι οι αποτυπώσεις του βαθέως σύμπαντος στο υπέρυθρο που μας δείχνουν τα όργανα του τηλεσκοπίου είναι ό,τι πλησιέστερο στην απεικόνιση του απείρου διέθετε ποτέ ο ανθρώπινος πολιτισμός.
Για τους κοσμολόγους όμως, σχεδόν όλα αυτά είναι δεδομένα, και το ενδιαφέρον τους εστιάζεται σε πολύ πιο εξειδικευμένα χαρακτηριστικά των εικόνων. Για παράδειγμα, υπάρχουν τουλάχιστον δύο γαλαξίες τόσο μακρινοί που φαίνονται όπως ήταν ένα δισεκατομμύριο έτη μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Αλλά, σύμφωνα με τη θεωρία σχηματισμού γαλαξιών που έχουμε και που στηρίζεται σε βασικές αρχές της κοσμολογίας, θα έπρεπε να φαίνονται μικρότεροι και να περιέχουν λιγότερα σχηματισμένα άστρα. Τέτοιες παρατηρήσεις ανοίγουν την τεράστιας σημασίας συζήτηση γύρω από τις βασικές κοσμολογικές αρχές που διέπουν την εξέλιξη του σύμπαντος, συμπεριλαμβανομένου του ρόλου της σκοτεινής ύλης, που δρα σαν καταλύτης επιταχύνοντας τον σχηματισμό γαλαξιών. Άλλοι κοσμολόγοι κρατούν πιο συντηρητική στάση, επισημαίνοντας ότι ο τρόπος με τον οποίο συνάγονται οι αποστάσεις σε τέτοιες μετρήσεις επιδέχεται σφαλμάτων, και άρα μπορεί οι υπό συζήτηση γαλαξίες να φαίνονται όπως ήταν πολύ αργότερα, οπότε και θα ήταν συμβατή η παρατηρούμενη δομή τους με τη βασική θεωρία.
Μαθαίνοντας με κόμικς
Ολοένα και περισσότεροι ερευνητές αναγνωρίζουν πλέον τη σημασία του να επικοινωνούνται οι βασικές αρχές της επιστήμης στα σχολεία και να εκμοντερνίζεται ο τρόπος με τον οποίο επιχειρείται αυτό ακόμα και στις σχετικά μικρές ηλικίες, όπως φαίνεται από διάφορα εγχειρήματα που είτε κερδίζουν δημόσια και ιδιωτική χρηματοδότηση, είτε καταφέρνουν να εγκαθιδρύσουν αυτόνομα επιχειρηματικά μοντέλα.
Η κβαντική Kate, είναι μια προσπάθεια εκλαΐκευσης γύρω από τα στοιχειώδη σωμάτια και την κοσμολογία. Ξεκίνησε στα δανέζικα, αλλά μεταγλωττίστηκε πρόσφατα σε 11 γλώσσες, μεταξύ των οποίων και τα αγγλικά. Πρόκειται για μια συνεργασία του θεωρητικού φυσικού Francesco Sannino με επαγγελματίες γραφίστες και σχεδιαστές κινουμένων σχεδίων.
«Συμμετείχα στη δημιουργία της κβαντικής Kate γιατί κι εγώ ο ίδιος εμπνεύστηκα να σπουδάσω Φυσική από κινούμενα σχέδια,» λέει ο Sannino στο περιοδικό Symmetry . «Ήθελα να σπάσω τα παλιά στερεότυπα σύμφωνα με τα οποία η θεμελιώδης επιστήμη είναι για φυτά και σπασίκλες, και απευθύνεται μόνο σε αγόρια.»
Εκτός από το κανάλι στο youtube, η κβαντική Kate έχει τη δική της εφαρμογή σε iOS και android.
Άλλο παράδειγμα, από το χώρο των μαθηματικών αυτή τη φορά, δίνει ο Richard Rusczyk, απόφοιτος του Princeton, και το εκδοτικό εγχείρημα Art Of Problem Solving. Μια σειρά από βιβλία και online εφαρμογές απευθύνονται σε παιδιά από την ηλικία του δημοτικού και πάνω, χρησιμοποιώντας μια σειρά από τερατόμορφους χαρακτήρες κόμικ:
«Περάσαμε μήνες προσπαθώντας να αποφασίσουμε ποιος θα είναι ο μεταδοτικός μας μηχανισμός. Είχαμε 150 σελίδες με ασκήσεις, αλλά είπαμε πως αποκλείεται αυτό να δουλέψει. Τότε κάποιος είπε “κόμικς” και κάποιος άλλος “τέρατα”. Και βρήκαμε έναν καταπληκτικό καλλιτέχνη και αρχίσαμε να χτίζουμε τα βιβλία.»
Πολιτική και επιστήμη
Η κρίση στην Ουκρανία αναμένεται να δημιουργήσει περαιτέρω προβλήματα στην βασική έρευνα. Ήδη το ενεργειακό πρόβλημα που αντιμετωπίζει η κεντρική Ευρώπη οδηγεί μεταξύ άλλων στο ενδεχόμενο να χρειαστεί να κλείσει για μερικές εβδομάδες ο κεντρικός επιταχυντής στο CERN, ο LHC. Ο προεδρεύων της επιτροπής διαχείρισης ενέργειας του CERN ανακοίνωσε ότι έχει εκπονηθεί σχέδιο διακοπής λειτουργίας του επιταχυντή σε περίπτωση που τους το ζητήσει ο πάροχος στη Γαλλία. Το CERN καταναλώνει ισχύ μέχρι και 200 εκατομμύρια βατ, δηλαδή αντλεί ενέργεια από το δίκτυο με το ένα τρίτο του ρυθμού που καταναλώνει ολόκληρη η πόλη της Γενεύης. Από την άλλη, το κρυογενικό σύστημα του επιταχυντή απαιτεί τη σταδιακή του απενεργοποίηση, και όχι απλώς το γύρισμα ενός διακόπτη, ενώ χρειάζεται εβδομάδες για να επανέλθει στη φυσιολογική κατάσταση λειτουργίας του. Μια διακοπή λειτουργίας θα πήγαινε συνεπώς το ερευνητικό πρόγραμμα μήνες πίσω.
Στο μεταξύ, η διοίκηση του CERN συνεχίζει τα (ακατανόητα πέραν ενός σημείου) μέτρα εναντίον της Ρωσίας και της Λευκορωσίας, καθώς ανακοινώθηκε τον Ιούνιο η πρόθεση (!) του CERN να μην ανανεώσει την πενταετή συμφωνία συνεργασίας με τα Ρωσικά ιδρύματα, που λήγει το 2024. Είναι γεγονός ότι η ρωσική εισβολή δυσχεραίνει εν γένει την απρόσκοπτη διεθνή επιστημονική συνεργασία των λαών, η οποία βρίσκεται στον πυρήνα των ιδρυτικών αξιών του CERN, αλλά είναι λιγότερο προφανές το πώς ο αποκλεισμός Ρώσων επιστημόνων από τα πειραματικά δεδομένα και τις ερευνητικές ομάδες στις οποίες ανήκουν θα βελτίωνε την κατάσταση έστω και στο ελάχιστο.
Παγετώνες και πτώματα
Η αστυνομία του ορεινού καντονιού του Βαλς στην Ελβετία, διατηρεί μια λίστα με περίπου 300 περιπτώσεις ατόμων που χάθηκαν στα βουνά και δεν βρέθηκαν ποτέ από το 1925 μέχρι σήμερα. Τα πτώματα ορισμένων από αυτούς αναδύονται τα τελευταία χρόνια στην επιφάνεια των παγετώνων καθώς αυτοί υποχωρούν, συνθέτοντας ένα διπλά μακάβριο σκηνικό. Φέτος τον Αύγουστο ένα ολόκληρο αεροπλάνο τύπου Piper Cherokee που έπεσε στον παγετώνα Aletsch το 1968, επανεμφανίστηκε ξαφνικά. Το σώμα του πιλότου δεν βρέθηκε.
Πέρα από τη σχετική καλτ παραφιλολογία, τα φαινόμενα αυτά τονίζουν το μέγεθος και την ταχύτητα της κλιματικής καταστροφής που συντελείται στους παγετώνες των Άλπεων, αλλά και παγκοσμίως. Όταν λέμε ότι οι παγετώνες συρρικνώνονται, εννοούμε ότι συρρικνώνονται εντός μιας ή μιάμισης δεκαετίας, με επιταχυνόμενο ρυθμό, όπως είναι προφανές δια γυμνού οφθαλμού. Ο παγκόσμιος οργανισμός για την παρακολούθηση των παγετώνων παρουσιάζει στοιχεία που δείχνουν ότι η τάση υποχώρησης των παγετώνων χρονολογείται τουλάχιστον από το 1950, αλλά επιταχύνεται ραγδαία την τελευταία δεκαετία.
Στα γρήγοραFast fashion
Το 1995 η βιομηχανία μόδας παρήγαγε 7.5 κιλά ύφασμα ανά άτομο στον πλανήτη. Το 2018 παρήγαγε 13.8 κιλά ύφασμα ανά άτομο, και βέβαια ο παγκόσμιος πληθυσμός στο μεταξύ αυξήθηκε. Περίπου 50 δισεκατομμύρια ρούχα που είναι λιγότερο από ένα χρόνο παλιά, πετιούνται στα σκουπίδια κάθε χρόνο. Ένας λόγος είναι ότι η βιομηχανία αλλάζει κολεξιόν κάθε βδομάδα αντί για τέσσερεις φορές το χρόνο:
Η επιστήμη του άλματος
Δείτε πώς έμβιοι και μηχανοκίνητοι άλτες επιτυγχάνουν θεαματικά άλματα, και πώς η εκτόξευση είναι πιο εξελιγμένη από την πτώση ή την πρόσκρουση!
Quanta magazine | Yasemin Saplakoglou: Record-Breaking Robot Highlights How Animals Excel at Jumping
Το τέλος της σωματιδιακής φυσικής
Ή τουλάχιστον το τέλος της, όπως θα το επιθυμούσε η Sabine Hossenfelder, γνωστή και μη εξαιρετέα μπλόγκερ εδώ και παραπάνω από μια δεκαετία, που στο μεταξύ αποχώρησε από τα στοιχειώδη σωμάτια (και προσχώρησε στην αστροφυσική). Η Sabine μας πληροφορεί, μέσα από άρθρο γνώμης στην Guardian, ότι το κυνήγι για την ανακάλυψη καινούριων σωματιδίων στερείται νοήματος, για λόγους που φαίνεται να σχετίζονται με κοινωνιολογικά φαινόμενα στο χώρο, μια σειρά από καφενειακές εκτιμήσεις (όπως το ότι οι θεωρητικοί φυσικοί δεν… πιστεύουν στα μοντέλα τους αλλά και ότι οι πειραματικοί δεν πιστεύουν τους θεωρητικούς), και λίγο Karl Popper. Ευτυχώς, η χρηματοδότηση του χώρου δεν εξαρτάται από τη Sabine, και ευτυχώς για την Guardian που υπάρχουν και τα άρθρα γνώμης, βολικά φτιαγμένα για να μην επισύρουν τη δέουσα κριτική προς την αρχισυνταξία της εφημερίδας.
Πλανητική “αεράμυνα”
Η ΝΑΣΑ στα πλαίσια πειραμάτων εκτροπής αστεροειδών - προκειμένου όταν χρειαστεί να εκτρέψει κάποιον αποκαλυπτικού μεγέθους αστεροειδή που μελλοντικά μπορεί να κατευθύνεται στη Γη να ξέρει να το κάνει - διεξήγαγε με επιτυχία το πρόγραμμα πρόσκρουσης της διαστημικής βολίδας DART πάνω στον αστεροειδή Δίμορφο.
Το σημάδι πέτυχε και στους επόμενους μήνες θα ξέρουμε και αν η εκτροπή του αστεροειδούς ήταν η αναμενόμενη. Θεαματικές εικόνες της πρόσκρουσης μας έδωσαν και το τηλεσκόπιο James Webb, και το Hubble. Η πρόσκρουση άφησε πίσω της μια μακριά ουρά από σκόνη και συντρίμμια.
