Η πληροφορία σε εικόνα

Νήμα Επιστήμες #11: Η επίθεση των μυκήτων. Κοσμικοί χιλιομετροδείκτες. Δακτύλιοι πέρα από την τροχιά του Πλούτωνα. Γεωμετρικές αναδιατάξεις. Αγροαστροναυτικά. Υπέρμαζες μαύρες τρύπες και σκοτεινή ύλη

Εντυπωσιακά γραφήματα και διαδραστικές εφαρμογές χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στον τύπο για την παρουσίαση πολύπλοκων στατιστικών δεδομένων. Οι αριθμοί και τα δεδομένα πάντα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως προπαγάνδα, όμως όσο περισσότερο εξοικειώνεται κανείς τόσο ευκολότερα διακρίνει την πραγματικότητα πίσω από τις σκοπιμότητες. Αν έχουμε μια ελπίδα να συμφωνήσουμε στο τι συμβαίνει στον κόσμο γύρω μας, η διαδρομή περνάει μέσα από την κατανόηση μετρήσιμων ποσοτήτων και δεικτών. Ένας από τους πιο εντυπωσιακούς ιστότοπους, το Information is Beautiful,  γνωστό για την επιμονή του να παρουσιάζει όχι μόνο όμορφα γραφήματα αλλά και τις πηγές των δεδομένων που περιέχονται σε αυτά, ανακοίνωσε τα βραβεία του ετήσιου διαγωνισμού που διοργανώνει. Η διαδραστική εφαρμογή που κέρδισε το πρώτο βραβείο είναι το εντυπωσιακότατο How do we compare, που παρουσιάζει 30 διαφορετικούς δείκτες για κάθε χώρα ή περιοχή του κόσμου, και οπτικοποιεί το πώς αυτή συγκρίνεται με τις υπόλοιπες.

Οι επιδόσεις της Ελλάδας σε 30 διαφορετικούς δείκτες ανάπτυξης και ευμάρειας, και η σύγκριση με παρόμοιες χώρες “υψηλού εισοδήματος“ σε Ευρώπη και Ασία

Δείτε τα δεδομένα, π.χ., για την Ελλάδα (που στα δυο τρίτα των δεικτών είναι κάτω από τον μέσο όρο των Ευρασιατικών χωρών με τις οποίες συγκρίνεται) ή για όποια άλλη χώρα ή περιοχή θέλετε, ή συγκρίνετε χώρες με υψηλό εισόδημα σε με τις υπόλοιπες, ανά δείκτη.

Αν οι μύκητες καταλάβουν τον πλανήτη…

Η σειρά του HBO, με τον τίτλο The Last of Us, όπου ένα είδος μεταλλαγμένου μύκητα μετατρέπει τη συντριπτική πλειοψηφία της ανθρωπότητας σε εξαγριωμένα ζόμπι μέσα σε ένα σαββατοκύριακο, φαίνεται ότι έχει διασπείρει τον τρόμο διεθνώς. Η κεντρική ιδέα είναι δανεισμένη από το ομώνυμο παιχνίδι, του οποίου οι συντελεστές με τη σειρά τους εμπνεύστηκαν από μια πάρα πολύ πραγματική σχέση ζόμπι μεταξύ μυκήτων και εντόμων που παρουσιάζεται στο πασίγνωστο ντοκιμαντέρ Πλανήτης Γη, με τη φωνή του Richard Attenborough. Αυτού του είδους οι μύκητες δεν επιβιώνουν στο ανθρώπινο σώμα γιατί δεν αντέχουν τη θερμοκρασία του, αλλά, όπως εξηγούν στα πρώτα λεπτά της σειράς, μια μετάλλαξη ίσως θα μπορούσε να επιβιώσει, και μια τέτοιου είδους μετάλλαξη ευνοείται από την υπερθέρμανση του πλανήτη. Οπότε, σε περίπτωση που γίνουμε όλοι ζόμπι με μανιτάρια να αναδύονται από τα κεφάλια μας, θυμηθείτε να το κατατάξουμε κι αυτό στις συνέπειες της κλιματικής αλλαγής.

Χαριτωμένο “Clicker”, μολυσμένος άνθρωπος δηλ, από τη σειρά The Last of Us. θέλει μόνο να σας μυρίσει #not.

Το ότι κάτι είναι δυνατό δε σημαίνει ότι θα συμβεί κιόλας, και όπως λένε και οι ειδικοί (που γνωρίζουν μεγάλες στιγμές δόξας), εν κατακλείδι υπάρχουν πολλές ανησυχητικές εξελίξεις στον κόσμο σήμερα και οι μύκητες μάλλον δεν είναι μια από αυτές. Το Last of Us δεν είναι η μόνη εμφάνιση μυκήτων και μανιταριών στο προσκήνιο τα τελευταία χρόνια: υπάρχει και το επιτυχημένο ντοκιμαντέρ "Φανταστικοί Μύκητες" (Fantastic Fungi) στο Netflix, που περιγράφει τον υπέροχα πολύπλοκο αυτόν κόσμο με πιο αισιόδοξες αποχρώσεις.

Οι δακτύλιοι του Quaoar

Καλλιτεχνική απεικόνιση του Quaoar με τους δακτύλιούς του. CREDIT: ESA

Το ηλιακό μας σύστημα δεν τελειώνει στον πλανήτη Ποσειδώνα. Ο Κουάοαρ (Quaoar), είναι ένας μικροπλανήτης, με διάμετρο 1100 χλμ, λίγο μικρότερος από τον Πλούτωνα, από τους πολλούς που υπάρχουν στο ηλιακό μας σύστημα πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα. Επειδή είναι τόσο μακριά και τόσο μικρός, οι αστρονόμοι τον παρατηρούν έμμεσα, από τον τρόπο με τον οποίο το αντικείμενο διαταράσσει το φως ενός μακρινού άστρου καθώς περνάει από μπροστά του. Το τηλεσκόπιο La Palma, και το πρόγραμμα Cheops της ESA, λοιπόν, σε μια παρατήρηση του Κουάοαρ, ανακάλυψε ότι έχει δακτύλιους, όπως εκείνους του Κρόνου. Το περίεργο είναι ότι οι δακτύλιοι βρίσκονται σε σχετικά μεγάλη απόσταση από τον πλανήτη, έξω από τη ζώνη Roche, τη μέγιστη απόσταση που επιτρέπει ευσταθείς δακτυλίους, όπως νομίζαμε μέχρι σήμερα. Η ύπαρξη ευσταθών δακτυλίων προαπαιτεί οι παλιρροϊκές δυνάμεις που ο πλανήτης ασκεί στο υλικό των δακτυλίων να υπερισχύουν της βαρυτικής έλξης του υλικού του ίδιου, η οποία τείνει να συγκεντρώσει το υλικό σε δορυφόρους.

• Η επιστημονική δημοσίευση στο Nature και η σελίδα στον ιστότοπο του Cheops.

Μαθηματικά παιχνίδια

Αντιμέτωποι με την ερώτηση, με πόσους τρόπους μπορεί κανείς να χωρίσει ένα τετράγωνο σε τρία όμοια ορθογώνια, δηλαδή με την ίδια αναλογία ύψους και πλάτους, στεκόμαστε συνήθως αμήχανοι μπροστά στην απλοϊκότητα του προβλήματος. Αποδεικνύεται πως υπάρχουν μόνο τρεις διαφορετικοί τρόποι. Επεκτείνοντας την ερώτηση σε τέσσερα ορθογώνια, βρίσκει κανείς 11 λύσεις, αλλά χρειάζεται πολύ σκέψη και γεωμετρία πανεπιστημίου ή ένας καλός αλγόριθμος σε υπολογιστή, και για πέντε ή περισσότερα το απλό αυτό ερώτημα γίνεται απαγορευτικά δύσκολο.

Οι λύσεις του προβλήματος για πέντε ορθογώνια. Πηγή NYT

Το πρόβλημα τέθηκε από τον Joan Baez σε μια κοινότητα στο Mastodon (το εναλλακτικό και αποκεντρωμένο είδος twitter που μαζεύει πολύ κόσμο μετά τα πρόσφατα τερτίπια του Elon Musk), με την επωνυμία Mathstodon και 13000 μέλη, και τρένταρε ανάμεσα σε ερασιτέχνες και επαγγελματίες μαθηματικούς, μια εκ των οποίων, η Lisanne Taams από το Ολλανδικό πανεπιστήμιο Radbout, συνειδητοποίησε ότι το πρόβλημα συνδέεται με το θέμα του διδακτορικού της στην αλγεβρική γεωμετρία. Ο τίτλος του διδακτορικού της παραείναι περίπλοκος για να τον εξηγήσουμε εδώ (“computing motives of moduli stacks of vector bundles on stacky curves”).

Ένα άλλο φαινομενικά απλό πρόβλημα είναι η κάλυψη ενός κύβου με (κυρτά) σχήματα όσο μικρότερης επιφάνειας γίνεται. Μια πρώτη σκέψη είναι η χρήση μικρότερων κύβων, αλλά αποδεικνύεται ότι οι κύβοι παραέχουν μεγάλη επιφάνεια. Εικάζεται ότι τα καταλληλότερα σχήματα είναι κάτι περίεργες μαθηματικές κατασκευές με το όνομα Weaire-Phelan (εδώ ένας τρόπος να φτιάξετε τέτοια σχήματα με χαρτί, που όμως δε δοκιμάσαμε). Το κολυμβητήριο στο Πεκίνο για τους Ολυμπιακούς του 2008 δείχνει περίπου πώς θα φαινόταν η κάλυψη απέξω.

Η κάλυψη ενός κύβου με πραγματικές φυσαλίδες από σαπούνι σε σχήμα Weairie-Phelan. Πηγή Quanta Magazine, αρχική δημοσίευση στο Philosophical Magazine Letters

Το απλό αυτό πρόβλημα είναι στην πραγματικότητα επισήμως πολύ δύσκολο (NP hard με όρους υπολογιστικής πολυπλοκότητας) και απασχολεί μια σειρά από μαθηματικούς για δεκαετίες τώρα. Για του λόγου το αληθές, δείτε π.χ. αυτό εδώ, αν είστε μαθηματικοί. Περισσότερες λεπτομέρειες και επεξηγήσεις στα όρια της εκλαΐκευσης εδώ.

Στα Γρήγορα

• Μια καινούρια ιδέα για την Σκοτεινή Ενέργεια, την, κατά βάση, παντελώς άγνωστη εκείνη μορφή ενεργειακής πυκνότητας που προκαλεί την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος: Σύμφωνα με τους εμπνευστές της, οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες δημιουργούν Σκοτεινή Ενέργεια κατά τη διαδικασία δημιουργίας τους. Δεν είναι προφανές ότι η ιδέα θα προχωρήσει περαιτέρω, αλλά το ποστάρουμε γιατί δεν μπορέσαμε να αντισταθούμε στην εναρκτήρια πρόταση “Nothing sucks more than a supermassive black hole“ από το σχετικό άρθρο στην Guardian.

• Η νέα κούρσα για την σελήνη φέρνει στο προσκήνιο μια σειρά από προβλήματα επιβίωσης των αστροναυτών που θα κατοικήσουν για μακρύ διάστημα εκεί. Έτσι η ESA (η Ευρωπαϊκή Εταιρεία Διαστήματος) μας ενημερώνει για τις δυνατότητες καλλιεργειών στη Σελήνη (εν συντομία: βασικά υδροπονικές θα είναι οι καλλιέργειες). Η επιβίωση στην Σελήνη βέβαια θα έχει και άλλα ζητήματα, που έχουν σχέση με την υγεία των αστροναυτών: από την προστασία από την ιονίζουσα ακτινοβολία, μέχρι τις φυσιολογικές επιπτώσεις της παρατεταμένης διαβίωσης σε χαμηλή βαρύτητα στο ανθρώπινο σώμα. Νεράκι πάντως θα βρούμε στο ίδιο το φεγγάρι.

• Η απειλή του ιού H5N1 της γρίπης των πτηνών, γράφαμε στο περασμένο τεύχος ότι έχει θορυβήσει και συνεχίζει να ανησυχεί τους επιδημιολόγους η διασπορά του σε πληθυσμούς θηλαστικών. Μισό δισεκατομμύριο κότες έχουν σφαγεί προληπτικά ή έχουν πεθάνει από την γρίπη τους τελευταίους μήνες και αυτό είχε αποτέλεσμα μεταξύ άλλων και στην τιμή των αυγών (ήδη πιεσμένη προς τα πάνω για άλλους, γνωστούς, λόγους και στην Ελλάδα) και αναθερμαίνει την συζήτηση για την αλλαγή των συνθηκών εκτροφής στα ορνιθοτροφεία. Οι άνθρωποι είναι προς το παρόν ασφαλείς, αλλά ο Π.Ο.Υ. με αφορμή τον H5N1, καλεί για ένταση της έρευνας και την προληπτική δημιουργία εμβολίων για όλες τις μορφές γρίπης που εμφανίζονται στα ζώα, ώστε η επόμενη πανδημία να μην μας βρει πάλι απροετοίμαστους

• Ψυχοσωματικά: Το Nature παρουσιάζει τις τελευταίες έρευνες για τους τρόπους που ο εγκέφαλος και ο νους επηρεάζει το ανοσοποιητικό, την ευεξία την νόσηση και την ανάρρωση.

Προσομοιώσεις Σουπερνόβα

Αν το σκεφτεί κανείς, δεν είναι καθόλου απλό για τους αστρονόμους να μετρήσουν τις αποστάσεις στις οποίες βρίσκονται μακρινά αντικείμενα στο Σύμπαν. Η παλιά, πατροπαράδοτη μέθοδος μέτρησης της παράλλαξης, της διαφοράς της θέσης ενός αντικειμένου στο ουράνιο στερέωμα όταν το παρατηρούμε σε διαφορετικές εποχές του έτους, δεν δουλεύει, δυστυχώς για πολύ μακρινά αντικείμενα, όπως π.χ. άλλοι, μακρινοί γαλαξίες. Η άλλη μέθοδος που διαθέτουμε είναι η μέτρηση της ποσότητας φωτός που φτάνει στη Γη από αντικείμενα των οποίων την φωτεινότητα γνωρίζουμε από πριν. Τέτοια αντικείμενα ονομάζονται Πρότυπα Κηρία (Standard Candles) και ένα από αυτά είναι και οι εκρήξεις υπερκαινοφανών ενός συγκεκριμένου τύπου, με την κωδική ονομασία Ia. Για κοσμολογικές αποστάσεις, είναι το μόνο “ακριβές” μέτρο που διαθέτουμε, και η ακρίβειά του εξαρτάται από το πόσο καλά (νομίζουμε ότι) γνωρίζουμε τη διαδικασία παραγωγής φωτός από τέτοια σουπερνόβα. Κομβικά κοσμολογικά δεδομένα όπως η μέτρηση της διαστολής του Σύμπαντος, και του ρυθμού μεταβολής αυτής της διαστολής (το Σύμπαν φαίνεται να διαστέλλεται με επιταχυνόμενο τρόπο) γίνεται με τη βοήθεια τέτοιων υπερκαινοφανών, που παρατηρούνται με ρυθμό περίπου 1000 το χρόνο στον ουρανό μας. Παρόλα αυτά, δε γνωρίζουμε ακριβώς τις φυσικές διαδικασίες που τους οδηγούν στην έκρηξη. Τα τελευταία χρόνια, για πρώτη φορά, αρχίζουμε να έχουμε μια καλύτερη ιδέα για το πώς ακριβώς συμβαίνουν οι υπερκαινοφανείς Ia, χάρη σε μια σειρά από προσομοιώσεις συστημάτων διπλών αστέρων σε υπολογιστές, κατά τις οποίες ένας λευκός νάνος απορροφά υλικό από το διπλανό άστρο μέχρι να φτάσει στην κρίσιμη μάζα κατάρρευσης. Διαβάστε περισσότερα και δείτε τα εντυπωσιακά γραφικά στο άρθρο στο Quanta Magazine.