Μια μη κβαντική θεωρία της βαρύτητας

Διφορούμενα συμπεράσματα στο COP28. Ένας άτλας του ανθρώπινου σώματος. Δυο μαύρες τρύπες συγχωνεύονται.

Το πιο σημαντικό πρόβλημα της σύγχρονης θεωρητικής φυσικής τα τελευταία 50 χρόνια είναι το πώς η κβαντική θεωρία που περιγράφει τα σωματίδια του μικρόκοσμου και τη συμπεριφορά τους μέσω της ισχυρούς και της ηλεκτρασθενούς αλληλεπίδρασης, από τη μία πλευρά, και η γενική θεωρία της σχετικότητας, που περιγράφει την βαρυτική αλληλεπίδραση, θα μπορούσαν να συμπεριληφθούν σε μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας. Γνωρίζουμε ότι οι δυο θεωρίες, που έχουν αδιαμφισβήτητα επικυρωθεί, αλλά σε διαμετρικά αντίθετες κλίμακες, η μια στον μικρόκοσμο και η άλλη στο μακροσκοπικό Σύμπαν, είναι μεταξύ τους ασύμβατες. Ένας λόγος είναι ότι μια κβαντική θεωρία βαρύτητας, στο βαθμό που η βαρύτητα διαμορφώνει το χωροχρόνο, θα προϋπέθετε κάποιο είδους κβαντικής συμπεριφοράς του χωροχρόνου, κάποιο είδος μικρότερης δυνατής απόστασης π.χ., ενώ η γενική θεωρία της σχετικότητας, από την πλευρά της, είναι φτιαγμένη πάνω σε ένα χωροχρονικό συνεχές με τη μαθηματική έννοια του όρου: προϋποθέτει δηλαδή ακριβώς πώς ο χώρος (και ο χρόνος) είναι συνεχής και άπειρα κατατμήσιμος. Η θεωρία των υπερχορδών, που επισκίασε μια ολόκληρη γενιά θεωρητικών φυσικών από το ‘80 μέχρι τις μέρες μας, επικεντρώθηκε στην επίλυση αυτού του ζητήματος, χωρίς μεγάλη επιτυχία.

Μια (σχετικά) νέα θεωρία, με τον Jonathan Oppenheim, από το UCL, στο επίκεντρο, που κάνει το γύρο των επιστημονικών μηντιακών κύκλων αυτές τις μέρες, ξεκινάει αρνούμενη το δίλημμα: διακηρύττει ότι η βαρύτητα δεν μοιάζει με τις άλλες αλληλεπιδράσεις, και άρα δεν έχει κβαντική εκδοχή, ο χωροχρόνος είναι συνεχής και ομαλός, αλλά στις μικρότερες δυνατές κλίμακες εμφανίζει κάποιο είδος διακύμανσης που αίρει την απόλυτη προβλεψιμότητα των φαινομένων, και επαναφέρει από το παράθυρο μια επιφαινόμενη κβαντική συμπεριφορά. Η θεωρία δεν είναι καινούρια, έχει κυκλοφορήσει τα τελευταία τρία τέσσερα χρόνια, με το πρώτο άρθρο το 2018, χωρίς να έχει πείσει στο ελάχιστο την σχετική κοινότητα. Ο Carlo Rovelli μάλιστα, που έχει αφιερώσει την καριέρα του σε εναλλακτικές θεωρίες κβαντικής βαρύτητας, έχει στοιχηματίσει 5000 προς 1 ότι η θεωρία του Oppenheim είναι λάθος. Και τον Carlo Rovelli δεν τον λες συντηρητικό άνθρωπο.

Πυρηνικός αντιδραστήρας σύντηξης στην Ιαπωνία

Ο JT-60SA είναι ένας πειραματικός αντιδραστήρας σύντηξης που σκοπό του έχει να μελετήσει τη συμπεριφορά του πλάσματος ενόσω υδρογόνο συντήκεται στην καρδιά του αντιδραστήρα. Η επίσημη τελετή έναρξης του πειράματος έγινε στις 1 Δεκεμβρίου στην Νάκα της Ιαπωνίας, όπου βρίσκεται ο αντιδραστήρας. Το πρότζεκτ συνδέεται ερευνητικά με το ITER, τον μεγάλο αντιδραστήρα σύντηξης στη νότια Γαλλία, που όταν (και εάν) λειτουργήσει, θα “καίει” Δευτέριο ή Τρίτιο (πιο σπάνια ισότοπα του υδρογόνου), καθώς τα συμπεράσματα του JT-60SA αναμένεται να διευκολύνουν την πορεία του  ITER προς τον πανανθρώπινο στόχο της επιτυχούς και ενεργειακά προσοδοφόρου λειτουργίας του. Πανανθρώπινη είναι και η στελέχωση των αντίστοιχων ερευνητικών πεδίων, αλλά στην περίπτωση του JT-60SA πρόκειται για συνεργασία Ευρωπαϊκής Ένωσης και Ιαπωνίας.

COP28: συμπεράσματα

Στη συνδιάσκεψη για το κλίμα στο Dubai, που έκλεισε την Τρίτη, σχεδόν όλες οι χώρες του κόσμου συμφώνησαν, στο τελικό κείμενο, σε μια σταδιακή απεξάρτηση από την καύση υδρογονανθράκων. Αυτό από μόνο του, σε συνδυασμό με την υλοποίηση της συμφωνίας για ένα ταμείο ανακούφισης των περιοχών που πλήττονται από την κλιματική αλλαγή, χαιρετίστηκε ως μια πρώτη επιτυχία. Όμως, δεν υπάρχει κανένα συμφωνημένο χρονοδιάγραμμα ή πλαίσιο απεξάρτησης, ενώ δεν αποφεύχθηκαν μια σειρά από νομικίστικες διατυπώσεις που επιτρέπουν σε χώρες που υπέγραψαν τη συμφωνία να συνεχίσουν όχι μόνο την καύση, αλλά και, υπό συνθήκες, τις επενδύσεις σε υδρογονάνθρακες στο άμεσο μέλλον. Η πιο βασική απ’ αυτές είναι η επαναλαμβανόμενη οδηγία ότι επείγει η απεξάρτηση από τους “αμείωτους“ (unabated) υδρογονάνθρακες. Η διάκριση υπονοεί ότι η χρήση “μειούμενων“ υδρογονανθράκων, των οποίων, δηλαδή η καύση πραγματοποιείται μεν, αλλά η εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα αποτρέπεται με τη χρήση φίλτρων, μπορεί να συνεχίσει να είναι ανεκτή.

Καμία συγκεκριμένη οριοθέτηση του τι σημαίνει μειούμενη καύση και μέχρι ποιο όριο εκπομπών καθιστά συγκεκριμένες χρήσεις “μειούμενες” δεν προσδιορίστηκε, αφήνοντας ανοιχτό το ενδεχόμενο εκτενούς παραχάραξης της έννοιας και κατά συνέπεια αθέτησης της συμφωνίας στην πράξη. Ο άλλος στόχος του GOP28, που είναι ο τριπλασιασμός της παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές μέχρι το 2030, προϋποθέτει τεράστιες επενδύσεις. Η ελπίδα οι επενδύσεις αυτές να προέλθουν από τις ίδιες τις εταιρείες παραγωγής υδρογονανθράκων, σε μια υποτιθέμενη πράσινη μετάβασή τους δείχνει τώρα πιο ισχνή, εφόσον η κερδοφορία τους θα μπορεί να συνεχίζεται αμείωτα όσο η απεξάρτηση απ’ το κάρβουνο, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο εξελίσσεται σταδιακά και ομαλά. Μέσα σ’ αυτό το κλίμα, το γεγονός ότι στην ιστοσελίδα του COP28 εμφανίζεται η επιλογή να μεταβείτε σε μια “low carbon“ εκδοχή της, χωρίς τις φωτογραφίες των ηγετών από τα Εμιράτα, μοιάζει με κάποιου είδους δυστοπικά ειρωνικό αστείο.

• The Bulletin of Atomic Scientist | Damian Carrington: ‘Historic’ or ‘weak’? Parsing the climate agreement from COP28

• The Conversation | Rick Thoman, Matthew L. Druckenmiller, Twila A. Moon: Arctic Report Card 2023: From wildfires to melting sea ice, the warmest summer on record had cascading impacts across the Arctic

Ένας πλήρης άτλας του ανθρώπινου σώματος

Χάρη σε τεχνικές RNA που αναπτύχθηκαν σχετικά πρόσφατα, έχει ξεκινήσει μια προσπάθεια να χαρτογραφηθεί κάθε κύτταρο του ανθρώπινου σώματος, από την κορυφή ως τα νύχια, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπινου εγκεφάλου. Η προσπάθεια είναι ακόμα στην αρχή, αλλά οι συμμετέχοντες ερευνητές είναι αισιόδοξοι ότι θα καταφέρουν να έχουν την πρώτη εκδοχή του άτλαντα του ανθρώπινου σώματος κύτταρο προς κύτταρο στα επόμενα δυο-τρια χρόνια. Και υπάρχουν 36 τρισεκατομμύρια κύτταρα στον ανθρώπινο οργανισμό. Οι πρώτες εκδόσεις του άτλαντα θα είναι ανακριβείς και δεν θα καταγράψουν όλα τα διαφορετικά ήδη κυττάρων, αλλά αναμένεται να οδηγήσουν σε άλματα τόσο τη Βιολογία όσο και την Ιατρική του ανθρώπινου σώματος σε βάθος χρόνου. Μέχρι τώρα έχουν καταλογογραφηθεί 3300 διαφορετικά νευρικά κύτταρα μόνο στον ανθρώπινο εγκέφαλο.

Καλλιτεχνική απεικόνιση διαφορετικών είδων νευρώνων στον ανθρώπινο εγκέφαλο. ΠΗΓΗ: Quanta Magazine

Συγχώνευση θηριωδών μαύρων τρυπών

Μια πρόσφατη επανεξέταση των δεδομένων από τη συγχώνευση δυο μαύρων τρυπών που παρατηρήθηκε, μέσω βαρυτικών κυμάτων, το 2019, έδειξε ότι η τελική μαύρη τρύπα είχε μέγεθος όσο 250 ηλιακές μάζες. Μεγάλο ενδιαφέρον επίσης παρουσιάζει ο εντοπισμός, στο σήμα από τα βαρυτικά κύματα που προκάλεσε η συγχώνευση, της χαρακτηριστικής ring down φάσης, του κυματισμού δηλ. που προκαλείται όταν, μετά τη συγχώνευση, η τελική μεγαλύτερη μαύρη τρύπα κατασταλάζει στο τελικό σφαιρικό της σχήμα.

Στα γρήγορα

• Η ΙΒΜ έδωσε στη δημοσιότητα την κατασκευή του πρώτου κβαντικού επεξεργαστή με 1000 qubits. Η εταιρεία δηλώνει ότι θα επιστρέψει στην προσπάθεια κατασκευής μικρότερων επεξεργαστών αλλά με μικρότερο περιθώριο σφάλματος, στο άμεσο μέλλον.

• Το υλικό από τον αστεροειδή Bennu, που κατάφερε να συλλέξει η NASA και να μεταφέρει πίσω στη Γη, στην κάψουλα που προσεδαφίστηκε ανέπαφη το Σεπτέμβριο, είναι … σφηνωμένο στην κάψουλα διότι δύο από τις 32 βίδες που συγκρατούν το καπάκι αρνούνται να ξεβιδωθούν πεισματικά. Η ομάδα που πραγματοποιεί την έρευνα κατασκευάζει ειδικά κατσαβίδια με την ελπίδα να καταφέρει να ανοίξει το καταραμένο το καπάκι. Μέχρι τότε αναφέρονται στο δείγμα με τον κωδικό “το δείγμα του Schrödinger“.

• Κρύβονται μικροσκοπικές μαύρες τρύπες μέσα στα έγκατα μεγάλων αστέρων; Η απάντηση είναι «ίσως»:

  • Science | Adam Mann: Are tiny black holes hiding within giant stars?