Παρασκευή, Ιουνίου 30, 2006
Οι γενιές των κβάντων
Το παρόν βιβλίο, το οποίο αποτελεί την πρώτη μονότομη πλήρη ιστορία της Φυσικής του 20ού αιώνα, μας ταξιδεύει από την ανακάλυψη των ακτίνων Χ στο μέσον της δεκαετίας του 1890 ώς τη θεωρία υπερχορδών της δεκαετίας του 1990. Σε αντίθεση με τις περισσότερες προηγούμενες ιστορίες της Φυσικής, οι οποίες ήταν γραμμένες είτε από αυστηρή επιστημονική σκοπιά είτε από κοινωνική και θεσμική, οι Γενιές των κβάντων συνδυάζουν και τις δύο προσεγγίσεις. Ο Kragh γράφει για την καθαρή επιστήμη με την εμπειρογνωμοσύνη ενός ώριμου φυσικού, διατηρώντας παράλληλα το περιεχόμενο προσιτό και στον μη ειδικό, ενώ εστιάζει ιδιαίτερα στις πρακτικές χρήσεις της επιστήμης, που εκτείνονται από τα CD μέχρι τις σύγχρονες βόμβες. Ως ιστορικός, ο Kragh σκιαγραφεί δεξιοτεχνικά τα κοινωνικά και οικονομικά πλαίσια που διαμόρφωσαν τη Φυσική του 20ού αιώνα. Γράφει, φέρ’ ειπείν, για τον αντίκτυπο των δύο παγκόσμιων πολέμων, τη μοίρα της Φυσικής υπό τον Χίτλερ, τον Μουσολίνι και τον Στάλιν, το ρόλο της έρευνας για στρατιωτικούς σκοπούς, την αναδυόμενη ηγεμονία των ΗΠΑ, και την έντονη αντίδραση εναντίον της επιστήμης που ξεκίνησε τη δεκαετία του 1960. Παρουσιάζει επιπλέον πώς οι επαναστατικές ανακαλύψεις επιστημόνων, από τον Αϊνστάιν, τον Planck και τον Bohr έως τον Stephen Hawking, στηρίχθηκαν στη μεγάλη παράδοση των προηγούμενων αιώνων.
«Το βιβλίο αυτό θα αναδειχθεί σε ανεκτίμητη και αναντικατάστατη πηγή αναφοράς για όσους αναζητούν την πλήρη κατανόηση του αντικειμένου του —το οποίο, βεβαίως, αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα της σύγχρονης ιστορίας».
—Spencer R. Weart, American Institute of Physics
Εκδόσεις Κάτοπτρο
Κατηγορία Φυσική
Συγγραφέας Helge Kragh
Χαρακτηριστικά A/M
Σελίδες 565
Διαστάσεις 17 x 25
Τιμή 33,30 €
Η τιμή δεν περιλαμβάνει ΦΠΑ 4,5%
«Το βιβλίο αυτό θα αναδειχθεί σε ανεκτίμητη και αναντικατάστατη πηγή αναφοράς για όσους αναζητούν την πλήρη κατανόηση του αντικειμένου του —το οποίο, βεβαίως, αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα της σύγχρονης ιστορίας».
—Spencer R. Weart, American Institute of Physics
Εκδόσεις Κάτοπτρο
Κατηγορία Φυσική
Συγγραφέας Helge Kragh
Χαρακτηριστικά A/M
Σελίδες 565
Διαστάσεις 17 x 25
Τιμή 33,30 €
Η τιμή δεν περιλαμβάνει ΦΠΑ 4,5%
Πέμπτη, Ιουνίου 29, 2006
Νέα έρευνα αποκαλύπτει ότι οι σκέψεις επηρεάζουν τα γονίδια
Νέες έρευνες αποκαλύπτουν ότι τα γονίδια μπορούν να ενεργοποιούνται ή να απενεργοποιούνται επηρεαζόμενα από σήματα που βρίσκονται στο εξωτερικό περιβάλλον του κυττάρου, όπως σκέψεις, συναισθήματα και συγκινήσεις. Ο κυτταρικός βιολόγος Dr. Bruce X. Lipton (παλιότερα καθηγητής ιατρικών μαθημάτων σε σχολείο και τώρα επιστημονικός ερευνητής) ήταν ένας από τους πρώτους επιστήμονες που εντόπισε το γεγονός της επίδρασης αυτής. Πραγματοποιώντας μια σειρά πειραμάτων αποκάλυψε πως η κυτταρική μεμβράνη είναι το οργανικό ανάλογο ενός κομπιούτερ-τσιπ, ενώ το κύτταρο μοιάζει αναλογικά με τον εγκέφαλο.
Αν και οι απόψεις του αυτές συγκρούονται με την κατεστημένο επιστημονικό δόγμα που θέλει τα γονίδια να είναι αυτά που ελέγχουν τη συμπεριφορά, ανάλογες δημοσιεύσεις άλλων ερευνητών, έχουν ισχυροποιήσει τη συγκεκριμένη θέαση.
Η κβαντική φυσική της κυτταρικής βιολογίας
Ο Dr. Lipton έχει επίσης υπάρξει ένας από τους πρωτοπόρους στην εφαρμογή των αρχών της κβαντικής φυσικής στο χώρο της κυτταρικής βιολογίας. Ενώ η παραδοσιακή κυτταρική βιολογία εστιάζεται στα φυσικά κύτταρα ως παράγοντες βιολογικού ελέγχου, οι έρευνες του Lipton ασχολούνται με τους μηχανισμούς με τους οποίους η ενέργεια, με τη μορφή των πεποιθήσεών μας, μπορεί να επηρεάσει τις βιολογικές λειτουργίες, ακόμα και τον ίδιο τον γενετικό μας κώδικα.
Εφαρμόζοντας τη μοντέρνα φυσική στη βιολογία, εξετάζει τις επιπτώσεις της για τη ζωή μας. Δείχνει πως οι άνθρωποι, όχι μόνο μπορούν να ελέγξουν τη γονιδιακή τους δραστηριότητα, αλλά και να γράψουν από την αρχή το γενετικό τους κώδικα μέσω των πεποιθήσεων τους.Μέχρι προσφάτως, πιστευόταν πως τα γονίδια ενεργοποιούνταν αυτόματα&πως από μόνα τους γινόντουσαν ενεργά ή αδρανή. Αυτού του είδους η γονιδιακή συμπεριφορά μπορούσε να δικαιολογήσει ένα θεωρητικό μοντέλο, όπου τα γονίδια θα ήταν ο παράγοντας που ελέγχει τις βιολογικές λειτουργίες.
Παρόλο που η δύναμη των γονιδίων συνεχίζει να τονίζεται σε βιολογικές μελέτες και συγγράμματα, μια ριζικά καινοτόμα θεώρηση έχει έρθει να ταράξει τα ήσυχα νερά της κυτταρικής βιολογίας. Μπορεί πλέον να αναγνωριστεί πως το περιβάλλον και ειδικότερα η κοσμοαντίληψή μας, ελέγχει άμεσα τη γονιδιακή μας δραστηριότητα. Η διαδικασία του ελέγχου αυτού λέγεται επιγονιδιακός έλεγχος.
Κατά τη διάρκεια των πρώτων 6 ετών της ανθρώπινης ζωής, το παιδί αποκτά το ρεπερτόριο συμπεριφοράς που του χρειάζεται για να αποτελέσει ένα λειτουργικό μέλος της κοινωνικής ζωής. Επιπρόσθετα, στο υποσυνείδητό του αποθηκεύει πεποιθήσεις που έχουν σχέση με το άτομό του. Όταν ένας γονιός λέει στο μικρό του παιδί πως είναι ανόητο, προβληματικό ή του αποδίδει οποιοδήποτε άλλο αρνητικό γνώρισμα, αυτή η πληροφορία εισπράττεται ως γεγονός στο παιδικό υποσυνείδητο.
Αυτού του είδους οι επίκτητες πεποιθήσεις αποτελούν την «κεντρική φωνή» που ελέγχει τη μοίρα της κυτταρικής «κοινότητας» του σώματος. Ενώ συνειδητά μπορεί κάποιος να έχει μεγάλη αυτοπεποίθηση, το πολύ δυνατότερο υποσυνείδητό του, μπορεί να τον οδηγεί σε αυτοκαταστροφική συμπεριφορά.
Πως αλληλοσχετίζονται το συνειδητό με το υποσυνείδητο.
Η πιο επικίνδυνη πλευρά των αυτοματοποιημένων λειτουργιών μας είναι πως ελέγχονται από το υποσυνείδητο, χωρίς να υπάρχει έλεγχος ή ακόμα και παρατήρηση από τη συνείδηση. Εφόσον σχεδόν οι περισσότερες από τις συμπεριφορές μας βρίσκονται κάτω από τον έλεγχο του υποσυνειδήτου, σπανίως τις αντιλαμβανόμαστε, ενώ δεν ξέρουμε καν πόσο συνδεδεμένες είναι με το υποσυνείδητο.
Έχουμε πιστέψει, πως με τη δύναμη της θέλησης μπορούμε να αλλάξουμε τον αρνητικό προγραμματισμό του υποσυνειδήτου μας. Δυστυχώς, αυτό όσο και να ακούγεται απλό είναι στην πραγματικότητα πολύ δύσκολο: σημαίνει πως πρέπει κάποιος να έχει τέτοια δύναμη, που να είναι ο ίδιος παρατηρητής και ελεγκτής του εαυτού του. Τη στιγμή που η συνείδηση θα κάνει ένα μικρό διάλειμμα, το υποσυνείδητο θα πάρει αυτόματα τον έλεγχο για να παίξει τον γνώριμο και πολύ γερά εγκατεστημένο της ρόλο.
Το υποσυνείδητο μοιάζει με ένα κασετόφωνο
Στο υποσυνείδητό μας δεν υπάρχει κανένας παρατηρητής για να ελέγξει τι έχει καταγραφεί. Συνεπώς, δεν υπάρχει εκεί η διάκριση που θα επέτρεπε να αξιολογηθεί ένα υποσυνείδητο πρόγραμμα συμπεριφοράς ως καλό ή κακό. Είναι απλά καταγραφές, που ανεξάρτητα από την ποιότητά τους, υπάρχουν. Υπό αυτή τη σκοπιά το υποσυνείδητο μοιάζει με ένα κασετόφωνο, το οποίο παίζει συγκεκριμένα προγράμματα συμπεριφοράς, που ενεργοποιούνται από συγκεκριμένα ερεθίσματα. Μας θυμίζει το γεγονός αυτό η κοινότυπη φράση «βρήκε το κουμπί μου», που υποδηλώνει ακριβώς αυτό το αυτοματοποιημένο φαινόμενο.
Σε αντίθεση με το συνειδητό, το υποσυνείδητο είναι κατά πολύ ισχυρότερο στη δυνατότητα επεξεργασίας πληροφοριών. Όπως αναφέρουν πολλοί νευροεπιστήμονες, ο συνειδητός νους αντιστοιχεί μόλις στο 5% της συνολικής διανοητικής μας δραστηριότητας. Το υπόλοιπο, είναι σκέψεις που περνούν συνεχώς από το μυαλό μας και συμπεριφορές που υιοθετούμε, χωρίς καν να τις αντιληφθούμε ή να μπορούμε να τις ελέγξουμε. Είναι λοιπόν εμφανές, πως το συνειδητό χρειάζεται μία απίστευτα ισχυρή βουλητική δύναμη, ακόμα και για να παρατηρήσει και να ταυτοποιήσει τη συμπεριφορά που προέρχεται από το υποσυνείδητο. Η θετική σκέψη μπορεί να βοηθήσει, αλλά πρέπει να εγκαθιδρυθεί ενός είδους συνεργασία με το υποσυνείδητο. Γνωρίζοντας πια, πως αυτό που είμαστε και αυτό που μπορούμε να γίνουμε, είναι μια κατάσταση που - αν και με μεγάλη προσπάθεια - μπορούμε να πάρουμε στα χέρια μας, είναι αναγκαίο να στραφούμε μέσα μας, να εμπιστευτούμε τον εσωτερικό μας παρατηρητή και ακούραστα να τον βάλουμε να δουλέψει για εμάς. Εάν καταφέρουμε και γνωρίσουμε τους κινητήρες της συμπεριφοράς μας, θα καταφέρουμε να τους βελτιώσουμε και έτσι θα βελτιώσουμε και τη βιολογική μας κατάσταση.
Μετάφραση - Απόδοση - Σχολιασμός: Esoterica.gr
Αν και οι απόψεις του αυτές συγκρούονται με την κατεστημένο επιστημονικό δόγμα που θέλει τα γονίδια να είναι αυτά που ελέγχουν τη συμπεριφορά, ανάλογες δημοσιεύσεις άλλων ερευνητών, έχουν ισχυροποιήσει τη συγκεκριμένη θέαση.
Η κβαντική φυσική της κυτταρικής βιολογίας
Ο Dr. Lipton έχει επίσης υπάρξει ένας από τους πρωτοπόρους στην εφαρμογή των αρχών της κβαντικής φυσικής στο χώρο της κυτταρικής βιολογίας. Ενώ η παραδοσιακή κυτταρική βιολογία εστιάζεται στα φυσικά κύτταρα ως παράγοντες βιολογικού ελέγχου, οι έρευνες του Lipton ασχολούνται με τους μηχανισμούς με τους οποίους η ενέργεια, με τη μορφή των πεποιθήσεών μας, μπορεί να επηρεάσει τις βιολογικές λειτουργίες, ακόμα και τον ίδιο τον γενετικό μας κώδικα.
Εφαρμόζοντας τη μοντέρνα φυσική στη βιολογία, εξετάζει τις επιπτώσεις της για τη ζωή μας. Δείχνει πως οι άνθρωποι, όχι μόνο μπορούν να ελέγξουν τη γονιδιακή τους δραστηριότητα, αλλά και να γράψουν από την αρχή το γενετικό τους κώδικα μέσω των πεποιθήσεων τους.Μέχρι προσφάτως, πιστευόταν πως τα γονίδια ενεργοποιούνταν αυτόματα&πως από μόνα τους γινόντουσαν ενεργά ή αδρανή. Αυτού του είδους η γονιδιακή συμπεριφορά μπορούσε να δικαιολογήσει ένα θεωρητικό μοντέλο, όπου τα γονίδια θα ήταν ο παράγοντας που ελέγχει τις βιολογικές λειτουργίες.
Παρόλο που η δύναμη των γονιδίων συνεχίζει να τονίζεται σε βιολογικές μελέτες και συγγράμματα, μια ριζικά καινοτόμα θεώρηση έχει έρθει να ταράξει τα ήσυχα νερά της κυτταρικής βιολογίας. Μπορεί πλέον να αναγνωριστεί πως το περιβάλλον και ειδικότερα η κοσμοαντίληψή μας, ελέγχει άμεσα τη γονιδιακή μας δραστηριότητα. Η διαδικασία του ελέγχου αυτού λέγεται επιγονιδιακός έλεγχος.
Κατά τη διάρκεια των πρώτων 6 ετών της ανθρώπινης ζωής, το παιδί αποκτά το ρεπερτόριο συμπεριφοράς που του χρειάζεται για να αποτελέσει ένα λειτουργικό μέλος της κοινωνικής ζωής. Επιπρόσθετα, στο υποσυνείδητό του αποθηκεύει πεποιθήσεις που έχουν σχέση με το άτομό του. Όταν ένας γονιός λέει στο μικρό του παιδί πως είναι ανόητο, προβληματικό ή του αποδίδει οποιοδήποτε άλλο αρνητικό γνώρισμα, αυτή η πληροφορία εισπράττεται ως γεγονός στο παιδικό υποσυνείδητο.
Αυτού του είδους οι επίκτητες πεποιθήσεις αποτελούν την «κεντρική φωνή» που ελέγχει τη μοίρα της κυτταρικής «κοινότητας» του σώματος. Ενώ συνειδητά μπορεί κάποιος να έχει μεγάλη αυτοπεποίθηση, το πολύ δυνατότερο υποσυνείδητό του, μπορεί να τον οδηγεί σε αυτοκαταστροφική συμπεριφορά.
Πως αλληλοσχετίζονται το συνειδητό με το υποσυνείδητο.
Η πιο επικίνδυνη πλευρά των αυτοματοποιημένων λειτουργιών μας είναι πως ελέγχονται από το υποσυνείδητο, χωρίς να υπάρχει έλεγχος ή ακόμα και παρατήρηση από τη συνείδηση. Εφόσον σχεδόν οι περισσότερες από τις συμπεριφορές μας βρίσκονται κάτω από τον έλεγχο του υποσυνειδήτου, σπανίως τις αντιλαμβανόμαστε, ενώ δεν ξέρουμε καν πόσο συνδεδεμένες είναι με το υποσυνείδητο.
Έχουμε πιστέψει, πως με τη δύναμη της θέλησης μπορούμε να αλλάξουμε τον αρνητικό προγραμματισμό του υποσυνειδήτου μας. Δυστυχώς, αυτό όσο και να ακούγεται απλό είναι στην πραγματικότητα πολύ δύσκολο: σημαίνει πως πρέπει κάποιος να έχει τέτοια δύναμη, που να είναι ο ίδιος παρατηρητής και ελεγκτής του εαυτού του. Τη στιγμή που η συνείδηση θα κάνει ένα μικρό διάλειμμα, το υποσυνείδητο θα πάρει αυτόματα τον έλεγχο για να παίξει τον γνώριμο και πολύ γερά εγκατεστημένο της ρόλο.
Το υποσυνείδητο μοιάζει με ένα κασετόφωνο
Στο υποσυνείδητό μας δεν υπάρχει κανένας παρατηρητής για να ελέγξει τι έχει καταγραφεί. Συνεπώς, δεν υπάρχει εκεί η διάκριση που θα επέτρεπε να αξιολογηθεί ένα υποσυνείδητο πρόγραμμα συμπεριφοράς ως καλό ή κακό. Είναι απλά καταγραφές, που ανεξάρτητα από την ποιότητά τους, υπάρχουν. Υπό αυτή τη σκοπιά το υποσυνείδητο μοιάζει με ένα κασετόφωνο, το οποίο παίζει συγκεκριμένα προγράμματα συμπεριφοράς, που ενεργοποιούνται από συγκεκριμένα ερεθίσματα. Μας θυμίζει το γεγονός αυτό η κοινότυπη φράση «βρήκε το κουμπί μου», που υποδηλώνει ακριβώς αυτό το αυτοματοποιημένο φαινόμενο.
Σε αντίθεση με το συνειδητό, το υποσυνείδητο είναι κατά πολύ ισχυρότερο στη δυνατότητα επεξεργασίας πληροφοριών. Όπως αναφέρουν πολλοί νευροεπιστήμονες, ο συνειδητός νους αντιστοιχεί μόλις στο 5% της συνολικής διανοητικής μας δραστηριότητας. Το υπόλοιπο, είναι σκέψεις που περνούν συνεχώς από το μυαλό μας και συμπεριφορές που υιοθετούμε, χωρίς καν να τις αντιληφθούμε ή να μπορούμε να τις ελέγξουμε. Είναι λοιπόν εμφανές, πως το συνειδητό χρειάζεται μία απίστευτα ισχυρή βουλητική δύναμη, ακόμα και για να παρατηρήσει και να ταυτοποιήσει τη συμπεριφορά που προέρχεται από το υποσυνείδητο. Η θετική σκέψη μπορεί να βοηθήσει, αλλά πρέπει να εγκαθιδρυθεί ενός είδους συνεργασία με το υποσυνείδητο. Γνωρίζοντας πια, πως αυτό που είμαστε και αυτό που μπορούμε να γίνουμε, είναι μια κατάσταση που - αν και με μεγάλη προσπάθεια - μπορούμε να πάρουμε στα χέρια μας, είναι αναγκαίο να στραφούμε μέσα μας, να εμπιστευτούμε τον εσωτερικό μας παρατηρητή και ακούραστα να τον βάλουμε να δουλέψει για εμάς. Εάν καταφέρουμε και γνωρίσουμε τους κινητήρες της συμπεριφοράς μας, θα καταφέρουμε να τους βελτιώσουμε και έτσι θα βελτιώσουμε και τη βιολογική μας κατάσταση.
Μετάφραση - Απόδοση - Σχολιασμός: Esoterica.gr
Κυριακή, Ιουνίου 25, 2006
Ήταν ο Αϊνστάιν σωστός όταν έλεγε ότι κάνει λάθος;
Γιατί το σύμπαν διαστέλλεται με ένα επιταχυνόμενο ρυθμό, σκορπώντας το περιεχόμενό του σε ολοένα και μεγαλύτερο χώρο στο διάστημα; Μια αρχική λύση σε αυτόν τον γρίφο, που βεβαίως είναι η πιο συναρπαστική ερώτηση στη σύγχρονη κοσμολογία, την εισηγήθηκαν τέσσερις θεωρητικοί φυσικοί, ο Edward Kolb του εργαστηρίου Fermi στο Σικάγο, ο Sabino Matarrese του πανεπιστημίου της Πάδοβας, ο Alessio Notari από το πανεπιστήμιο του Μόντρεαλ και ο Antonio Riotto από το Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare στην Πάδοβα. Η μελέτη τους υποβλήθηκε για δημοσίευση στο περιοδικό Physical Review Letters.
Κατά τη διάρκεια των τελευταίων εκατό ετών, η διαστολή του σύμπαντος έχει αποτελέσει ένα αντικείμενο έντονων συζητήσεων, δεσμεύοντας τα λαμπρότερα μυαλά του αιώνα. Όπως και οι σύγχρονοι του, ο Αλβέρτος Αϊνστάιν αρχικά σκέφτηκε ότι το σύμπαν ήταν στατικό: ότι δηλαδή ούτε επεκτείνεται ούτε συρρικνώνεται. Όταν η θεωρία του, της γενικής σχετικότητας, σαφώς έδειξε ότι το σύμπαν πρέπει να διαστέλλεται ή να συρρικνώνεται, τότε ο Αϊνστάιν επέλεξε να εισαγάγει ένα νέο παράγοντα στη θεωρία του. Την κοσμολογική σταθερά, που αντιπροσώπευε την πυκνότητα (ενέργειας) του κενού διαστήματος, που οδηγούσε το σύμπαν σε διαστολή με ένα συνεχώς αυξανόμενο ρυθμό.
Όταν το 1929 ο Edwin Hubble απέδειξε ότι στην πραγματικότητα το σύμπαν επεκτείνεται, ο Αϊνστάιν αποκήρυξε την κοσμολογική σταθερά του, ονομάζοντας την το "πιο μεγάλο σφάλμα της ζωής μου". Κατόπιν, μετά από έναν σχεδόν αιώνα, οι φυσικοί ανάστησαν την κοσμολογική σταθερά με μια παραλλαγή που την ονόμασαν σκοτεινή ενέργεια του κενού. Το 1998, οι παρατηρήσεις των πολύ απόμακρων σουπερνοβών κατέδειξαν ότι το σύμπαν επεκτείνεται με ένα επιταχυνόμενο ρυθμό. Αυτή η επιταχυνόμενη διαστολή φάνηκε να εξηγείται ωραία μόνο με την παρουσία ενός νέου συστατικού του σύμπαντος, μια "σκοτεινή ενέργεια," που αντιπροσωπεύει περίπου το 70 τοις εκατό της συνολικής μάζας του σύμπαντος. Από το υπόλοιπο, περίπου το 25 τοις εκατό εμφανίζεται να είναι υπό μορφή ενός άλλου μυστήριου συστατικού, της σκοτεινής ύλης, ενώ μόνο το 5 τοις εκατό περίπου περιλαμβάνει τη συνηθισμένη ύλη, τα κουάρκ, τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια από τα οποία εμείς και οι γαλαξίες αποτελούμαστε.
"Η υπόθεση της σκοτεινής ενέργειας είναι εξαιρετικά συναρπαστική", εξηγεί ο Antonio Riotto, "αλλά από την άλλη αντιπροσωπεύει ένα σοβαρό πρόβλημα. Κανένα θεωρητικό μοντέλο, ακόμα και η πιο σύγχρονη, όπως είναι η υπερ-συμμετρία ή η θεωρία χορδών, δεν είναι σε θέση να εξηγήσει την παρουσία αυτής της μυστήριας σκοτεινής ενέργειας στην ποσότητα που μας δείχνουν οι παρατηρήσεις. Εάν η σκοτεινή ενέργεια ήταν στο μέγεθος που προβλέπουν οι θεωρίες, τότε το σύμπαν θα είχε επεκταθεί με μια τέτοια φανταστική ταχύτητα που θα είχε αποτρέψει την ύπαρξη όλων των σωμάτων που ξέρουμε στον κόσμο μας".
Δεν χρειάζεται καμιά σκοτεινή ενέργεια
Η απαραίτητη ποσότητα σκοτεινής ενέργειας είναι τόσο δύσκολο να συμφιλιωθεί με τους γνωστούς νόμους της φύσης που οι φυσικοί έχουν προτείνει όλα τα είδη των εξωτικών εξηγήσεων, συμπεριλαμβανομένων των νέων δυνάμεων, των νέων διαστάσεων του χωρόχρονου, και των νέων στοιχειωδών σωματιδίων υπερβολικά ελαφρών. Εντούτοις, η νέα μελέτη δεν προτείνει κανένα νέο συστατικό για το σύμπαν, παρά μόνο μια αναγνώριση ότι η παρούσα επιτάχυνση του σύμπαντος είναι μια συνέπεια του καθιερωμένου κοσμολογικού προτύπου για το αρχικό σύμπαν: τον πληθωρισμό."Η λύση μας στο παράδοξο που τίθεται από την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος", αναφέρει ο Riotto, "στηρίζεται στην πληθωριστική θεωρία, που γεννήθηκε το 1981. Σύμφωνα με αυτήν την θεωρία, μέσα σε ένα απειροελάχιστο κλάσμα του ενός δευτερολέπτου μετά από το Big Bang, το σύμπαν δοκίμασε μια απίστευτα γρήγορη διαστολή. Αυτή η τρομακτική διαστολή εξηγεί γιατί το σύμπαν μας φαίνεται να είναι πολύ ομοιογενής. Πρόσφατα, τα πειράματα WMAP και Boomerang, που μέτρησαν τις μικρές διακυμάνσεις στην ακτινοβολία υποβάθρου, που δημιουργήθηκε μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, επιβεβαίωσαν την πληθωριστική θεωρία. Είναι αποδεκτό από τους περισσότερους ότι κατά τη διάρκεια της πληθωριστικής επέκτασης, στις αρχές της ιστορίας του σύμπαντος, παρήχθησαν πολύ μικροσκοπικοί κυματισμοί του χωρόχρονου, όπως προβλέπεται από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας. Αυτοί οι κυματισμοί 'τεντώθηκαν' λόγω της επέκτασης του σύμπαντος και επεκτείνονται σήμερα αρκετά πέρα από τον κοσμικό ορίζοντά μας, που είναι μια περιοχή πολύ μεγαλύτερη από τον κόσμο που μπορούμε να δούμε, μια απόσταση περίπου 15 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Οι συντάκτες της μελέτης προτείνουν ότι: η εξέλιξη αυτών των κοσμικών κυματισμών είναι που αυξάνει την παρατηρηθείσα διαστολή του σύμπαντος και αποτελεί την εξήγηση της επιτάχυνσης του.
"Συνειδητοποιήσαμε ότι πρέπει απλά να προσθέσετε αυτό το νέο βασικό συστατικό, δηλαδή τους κυματισμούς του χωρόχρονου που παράγονται κατά τη διάρκεια της εποχής του πληθωρισμού, στη γενική σχετικότητα του Αϊνστάιν για να εξηγήσουμε γιατί το σύμπαν επιταχύνεται σήμερα", λέει ο Riotto. "Φαίνεται ότι η λύση στο γρίφο της επιτάχυνσης περιλαμβάνει και τον κόσμο πέρα από τον κοσμικό ορίζοντά μας. Δεν απαιτείται καμία μυστήρια σκοτεινή ενέργεια".
Ο Kolb του Fermilab αποκάλεσε την πρόταση των θεωρητικών φυσικών σαν την πιο συντηρητική εξήγηση για την επιτάχυνση της διαστολής του κόσμου. "Η θεωρία τους απαιτεί μόνο μια κατάλληλη λογιστική των φυσικών αποτελεσμάτων των κυματισμών πέρα από τον κοσμικό ορίζοντά μας", είπε.
Τα στοιχεία από τα επερχόμενα πειράματα θα επιτρέψουν στους κοσμολόγους να εξετάσουν την πρόταση. "Εάν ο Αϊνστάιν είχε δίκιο όταν εισήγαγε αρχικά την κοσμολογική σταθερά, ή εάν ήταν σωστός όταν την αντέκρουσε αργότερα, αυτή η ιδέα θα εξεταστεί σύντομα από έναν νέο κύκλο κοσμολογικών παρατηρήσεων ακρίβειας", τονίζει ο Kolb. "Τα νέα πειραματικά δεδομένα θα μας επιτρέψουν σύντομα να διακρίνουμε μεταξύ της εξήγησής μας για την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος και της λύσης της σκοτεινής ενέργειας".
Για το πληθωριστικό μοντέλο
Το πληθωριστικό μοντέλο έχει γίνει από τότε ένα παράδειγμα στη σύγχρονη κοσμολογία. Η βασική ιδέα, κοινή για όλα τα μοντέλα του πληθωρισμού, είναι ότι σε κάποια στιγμή, στις απαρχές του σύμπαντος, μετά από το Big Bang, το σύμπαν υποβλήθηκε σε μια γρήγορη εκθετική διαστολή που αυξήθηκε σε μέγεθος κατά έναν παράγοντα. Η μεγάλη διαστολή κατά τη διάρκεια της πληθωριστικής φάσης αραίωσε την αφθονία των εναπομεινάντων μονόπολων και λείανε οποιαδήποτε αρχική χωρική κυρτότητα, οδηγώντας έτσι σε έναν σύμπαν που είναι πολύ κοντά σε επίπεδο χώρο, στην σημερινή εποχή.
Επιπλέον, οι κβαντικές διακυμάνσεις που παρήχθησαν κατά τη διάρκεια του πληθωρισμού "τεντώθηκαν" σε κλίμακα τάξης πολλών μεγεθών παράγοντας διακυμάνσεις πυκνότητας που μπόρεσαν έπειτα να αυξηθούν λόγω της βαρύτητας και να κάνουν έτσι τους γαλαξίες και τα σμήνη των γαλαξιών που φαίνονται στο σύμπαν σήμερα
Οι μετρήσεις του κοσμικού υποβάθρου μικροκυμάτων (CMB), υποστηρίζουν την ιδέα μιας πρόωρης "πληθωριστικής" εποχής κατά τη διάρκεια της οποίας ο αισθητός κόσμος, επεκτάθηκε με ταχύτητα πάνω από την ταχύτητα του φωτός και μικροσκοπικές κβαντικές διακυμάνσεις, στην πυκνότητα της ύλης, ενισχύθηκαν δημιουργώντας πολύ μεγαλύτερες δομές. Αυτές οι δομές αποτυπώνονται στο CMB ως εξασθενημένες μεταβολές στη θερμοκρασία, στις περιοχές του ουρανού που αποτυπώνονονται στην περιοχή των μικροκυμάτων.
Η κοσμολογική θεωρία του πληθωριστικού Σύμπαντος αναπτύχθηκε κατά ένα μέρος για να λύσει και το πρόβλημα των μαγνητικών μονόπολων. Την εποχή λοιπόν μετά τα 10-35 sec, οι κβαντικές διακυμάνσεις με ένα ειδικό τρόπο του κβαντικού πεδίου, οδήγησαν το σύμπαν να διασταλεί τόσο γρήγορα που η πυκνότητα των μονόπολων που παρήχθησαν στην αρχή του Big bang ελαττώθηκε τόσο, ώστε να μην βλέπουμε πια κανένα μονόπολο μέσα στο ορατό μας Σύμπαν.
Εξηγεί το πρόβλημα των οριζόντων. Γιατί δηλαδή πολύ απομακρυσμένα μέρη του Σύμπαντος -περιοχές τόσο μακρυά η μια με την άλλη που καμιά επικοινωνία μεταξύ τους δεν είναι δυνατή - μοιάζουν εν τούτοις τόσο παρόμοιες σαν να ήταν οι πλησιέστεροι γείτονες. Η θεωρία του πληθωρισμού προτείνει ότι όταν ξεκίνησε ο κόσμος, αυτές οι περιοχές ήταν πράγματι γείτονες και έπειτα διαχωρίστηκαν πολύ γρήγορα σε μεγάλες αποστάσεις.
Το αραχνοειδές δίκτυο των γαλαξιών όπως φαίνεται σε μια προσομοίωση
Επίσης, επιλύει το πρόβλημα της επιπεδότητας του χωρόχρονου, κάνοντας το Σύμπαν να φαίνεται επίπεδο. Οποιαδήποτε καμπυλότητα του χωροχρόνου θα είχε απαλειφθεί από την ταχύτατη εκείνη διαστολή του Σύμπαντος. Επιπλέον, η πληθωριστική διαστολή θα είχε παράσχει έναν τρόπο στις τυχαίες υποατομικές διακυμάνσεις στο αρχικό Σύμπαν, να διογκωθούν σε μακροσκοπικές αναλογίες. Με το πέρασμα του χρόνου, η βαρύτητα θα μπορούσε έπειτα να σχηματοποιήσει αυτές τις παραλλαγές στο αραχνοειδές δίκτυο των γαλαξιών και των κενών μεταξύ τους, όπως φαίνονται σήμερα στο Σύμπαν.
Το μοντέλο του Big Bang όταν συνδυάζεται με τον πληθωρισμό ταιριάζει με διάφορες σημαντικές παρατηρήσεις, συμπεριλαμβανομένης της λεπτομερούς δομής της ακτινοβολίας που αποκαλείται Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων, και η οποία είναι υπόλειμμα από την γέννηση του κόσμου. Τα στοιχεία που συγκεντρώνονται από διάφορα μπαλόνια-παρατηρητήρια και επίγεια τηλεσκόπια επιβεβαιώνουν τις προβλέψεις του μοντέλου του πληθωρισμού.
Πηγή: Ιταλικό Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής
Κατά τη διάρκεια των τελευταίων εκατό ετών, η διαστολή του σύμπαντος έχει αποτελέσει ένα αντικείμενο έντονων συζητήσεων, δεσμεύοντας τα λαμπρότερα μυαλά του αιώνα. Όπως και οι σύγχρονοι του, ο Αλβέρτος Αϊνστάιν αρχικά σκέφτηκε ότι το σύμπαν ήταν στατικό: ότι δηλαδή ούτε επεκτείνεται ούτε συρρικνώνεται. Όταν η θεωρία του, της γενικής σχετικότητας, σαφώς έδειξε ότι το σύμπαν πρέπει να διαστέλλεται ή να συρρικνώνεται, τότε ο Αϊνστάιν επέλεξε να εισαγάγει ένα νέο παράγοντα στη θεωρία του. Την κοσμολογική σταθερά, που αντιπροσώπευε την πυκνότητα (ενέργειας) του κενού διαστήματος, που οδηγούσε το σύμπαν σε διαστολή με ένα συνεχώς αυξανόμενο ρυθμό.
Όταν το 1929 ο Edwin Hubble απέδειξε ότι στην πραγματικότητα το σύμπαν επεκτείνεται, ο Αϊνστάιν αποκήρυξε την κοσμολογική σταθερά του, ονομάζοντας την το "πιο μεγάλο σφάλμα της ζωής μου". Κατόπιν, μετά από έναν σχεδόν αιώνα, οι φυσικοί ανάστησαν την κοσμολογική σταθερά με μια παραλλαγή που την ονόμασαν σκοτεινή ενέργεια του κενού. Το 1998, οι παρατηρήσεις των πολύ απόμακρων σουπερνοβών κατέδειξαν ότι το σύμπαν επεκτείνεται με ένα επιταχυνόμενο ρυθμό. Αυτή η επιταχυνόμενη διαστολή φάνηκε να εξηγείται ωραία μόνο με την παρουσία ενός νέου συστατικού του σύμπαντος, μια "σκοτεινή ενέργεια," που αντιπροσωπεύει περίπου το 70 τοις εκατό της συνολικής μάζας του σύμπαντος. Από το υπόλοιπο, περίπου το 25 τοις εκατό εμφανίζεται να είναι υπό μορφή ενός άλλου μυστήριου συστατικού, της σκοτεινής ύλης, ενώ μόνο το 5 τοις εκατό περίπου περιλαμβάνει τη συνηθισμένη ύλη, τα κουάρκ, τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια από τα οποία εμείς και οι γαλαξίες αποτελούμαστε.
"Η υπόθεση της σκοτεινής ενέργειας είναι εξαιρετικά συναρπαστική", εξηγεί ο Antonio Riotto, "αλλά από την άλλη αντιπροσωπεύει ένα σοβαρό πρόβλημα. Κανένα θεωρητικό μοντέλο, ακόμα και η πιο σύγχρονη, όπως είναι η υπερ-συμμετρία ή η θεωρία χορδών, δεν είναι σε θέση να εξηγήσει την παρουσία αυτής της μυστήριας σκοτεινής ενέργειας στην ποσότητα που μας δείχνουν οι παρατηρήσεις. Εάν η σκοτεινή ενέργεια ήταν στο μέγεθος που προβλέπουν οι θεωρίες, τότε το σύμπαν θα είχε επεκταθεί με μια τέτοια φανταστική ταχύτητα που θα είχε αποτρέψει την ύπαρξη όλων των σωμάτων που ξέρουμε στον κόσμο μας".
Δεν χρειάζεται καμιά σκοτεινή ενέργεια
Η απαραίτητη ποσότητα σκοτεινής ενέργειας είναι τόσο δύσκολο να συμφιλιωθεί με τους γνωστούς νόμους της φύσης που οι φυσικοί έχουν προτείνει όλα τα είδη των εξωτικών εξηγήσεων, συμπεριλαμβανομένων των νέων δυνάμεων, των νέων διαστάσεων του χωρόχρονου, και των νέων στοιχειωδών σωματιδίων υπερβολικά ελαφρών. Εντούτοις, η νέα μελέτη δεν προτείνει κανένα νέο συστατικό για το σύμπαν, παρά μόνο μια αναγνώριση ότι η παρούσα επιτάχυνση του σύμπαντος είναι μια συνέπεια του καθιερωμένου κοσμολογικού προτύπου για το αρχικό σύμπαν: τον πληθωρισμό."Η λύση μας στο παράδοξο που τίθεται από την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος", αναφέρει ο Riotto, "στηρίζεται στην πληθωριστική θεωρία, που γεννήθηκε το 1981. Σύμφωνα με αυτήν την θεωρία, μέσα σε ένα απειροελάχιστο κλάσμα του ενός δευτερολέπτου μετά από το Big Bang, το σύμπαν δοκίμασε μια απίστευτα γρήγορη διαστολή. Αυτή η τρομακτική διαστολή εξηγεί γιατί το σύμπαν μας φαίνεται να είναι πολύ ομοιογενής. Πρόσφατα, τα πειράματα WMAP και Boomerang, που μέτρησαν τις μικρές διακυμάνσεις στην ακτινοβολία υποβάθρου, που δημιουργήθηκε μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, επιβεβαίωσαν την πληθωριστική θεωρία. Είναι αποδεκτό από τους περισσότερους ότι κατά τη διάρκεια της πληθωριστικής επέκτασης, στις αρχές της ιστορίας του σύμπαντος, παρήχθησαν πολύ μικροσκοπικοί κυματισμοί του χωρόχρονου, όπως προβλέπεται από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας. Αυτοί οι κυματισμοί 'τεντώθηκαν' λόγω της επέκτασης του σύμπαντος και επεκτείνονται σήμερα αρκετά πέρα από τον κοσμικό ορίζοντά μας, που είναι μια περιοχή πολύ μεγαλύτερη από τον κόσμο που μπορούμε να δούμε, μια απόσταση περίπου 15 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Οι συντάκτες της μελέτης προτείνουν ότι: η εξέλιξη αυτών των κοσμικών κυματισμών είναι που αυξάνει την παρατηρηθείσα διαστολή του σύμπαντος και αποτελεί την εξήγηση της επιτάχυνσης του.
"Συνειδητοποιήσαμε ότι πρέπει απλά να προσθέσετε αυτό το νέο βασικό συστατικό, δηλαδή τους κυματισμούς του χωρόχρονου που παράγονται κατά τη διάρκεια της εποχής του πληθωρισμού, στη γενική σχετικότητα του Αϊνστάιν για να εξηγήσουμε γιατί το σύμπαν επιταχύνεται σήμερα", λέει ο Riotto. "Φαίνεται ότι η λύση στο γρίφο της επιτάχυνσης περιλαμβάνει και τον κόσμο πέρα από τον κοσμικό ορίζοντά μας. Δεν απαιτείται καμία μυστήρια σκοτεινή ενέργεια".
Ο Kolb του Fermilab αποκάλεσε την πρόταση των θεωρητικών φυσικών σαν την πιο συντηρητική εξήγηση για την επιτάχυνση της διαστολής του κόσμου. "Η θεωρία τους απαιτεί μόνο μια κατάλληλη λογιστική των φυσικών αποτελεσμάτων των κυματισμών πέρα από τον κοσμικό ορίζοντά μας", είπε.
Τα στοιχεία από τα επερχόμενα πειράματα θα επιτρέψουν στους κοσμολόγους να εξετάσουν την πρόταση. "Εάν ο Αϊνστάιν είχε δίκιο όταν εισήγαγε αρχικά την κοσμολογική σταθερά, ή εάν ήταν σωστός όταν την αντέκρουσε αργότερα, αυτή η ιδέα θα εξεταστεί σύντομα από έναν νέο κύκλο κοσμολογικών παρατηρήσεων ακρίβειας", τονίζει ο Kolb. "Τα νέα πειραματικά δεδομένα θα μας επιτρέψουν σύντομα να διακρίνουμε μεταξύ της εξήγησής μας για την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος και της λύσης της σκοτεινής ενέργειας".
Για το πληθωριστικό μοντέλο
Το πληθωριστικό μοντέλο έχει γίνει από τότε ένα παράδειγμα στη σύγχρονη κοσμολογία. Η βασική ιδέα, κοινή για όλα τα μοντέλα του πληθωρισμού, είναι ότι σε κάποια στιγμή, στις απαρχές του σύμπαντος, μετά από το Big Bang, το σύμπαν υποβλήθηκε σε μια γρήγορη εκθετική διαστολή που αυξήθηκε σε μέγεθος κατά έναν παράγοντα. Η μεγάλη διαστολή κατά τη διάρκεια της πληθωριστικής φάσης αραίωσε την αφθονία των εναπομεινάντων μονόπολων και λείανε οποιαδήποτε αρχική χωρική κυρτότητα, οδηγώντας έτσι σε έναν σύμπαν που είναι πολύ κοντά σε επίπεδο χώρο, στην σημερινή εποχή.
Επιπλέον, οι κβαντικές διακυμάνσεις που παρήχθησαν κατά τη διάρκεια του πληθωρισμού "τεντώθηκαν" σε κλίμακα τάξης πολλών μεγεθών παράγοντας διακυμάνσεις πυκνότητας που μπόρεσαν έπειτα να αυξηθούν λόγω της βαρύτητας και να κάνουν έτσι τους γαλαξίες και τα σμήνη των γαλαξιών που φαίνονται στο σύμπαν σήμερα
Οι μετρήσεις του κοσμικού υποβάθρου μικροκυμάτων (CMB), υποστηρίζουν την ιδέα μιας πρόωρης "πληθωριστικής" εποχής κατά τη διάρκεια της οποίας ο αισθητός κόσμος, επεκτάθηκε με ταχύτητα πάνω από την ταχύτητα του φωτός και μικροσκοπικές κβαντικές διακυμάνσεις, στην πυκνότητα της ύλης, ενισχύθηκαν δημιουργώντας πολύ μεγαλύτερες δομές. Αυτές οι δομές αποτυπώνονται στο CMB ως εξασθενημένες μεταβολές στη θερμοκρασία, στις περιοχές του ουρανού που αποτυπώνονονται στην περιοχή των μικροκυμάτων.
Η κοσμολογική θεωρία του πληθωριστικού Σύμπαντος αναπτύχθηκε κατά ένα μέρος για να λύσει και το πρόβλημα των μαγνητικών μονόπολων. Την εποχή λοιπόν μετά τα 10-35 sec, οι κβαντικές διακυμάνσεις με ένα ειδικό τρόπο του κβαντικού πεδίου, οδήγησαν το σύμπαν να διασταλεί τόσο γρήγορα που η πυκνότητα των μονόπολων που παρήχθησαν στην αρχή του Big bang ελαττώθηκε τόσο, ώστε να μην βλέπουμε πια κανένα μονόπολο μέσα στο ορατό μας Σύμπαν.
Εξηγεί το πρόβλημα των οριζόντων. Γιατί δηλαδή πολύ απομακρυσμένα μέρη του Σύμπαντος -περιοχές τόσο μακρυά η μια με την άλλη που καμιά επικοινωνία μεταξύ τους δεν είναι δυνατή - μοιάζουν εν τούτοις τόσο παρόμοιες σαν να ήταν οι πλησιέστεροι γείτονες. Η θεωρία του πληθωρισμού προτείνει ότι όταν ξεκίνησε ο κόσμος, αυτές οι περιοχές ήταν πράγματι γείτονες και έπειτα διαχωρίστηκαν πολύ γρήγορα σε μεγάλες αποστάσεις.
Το αραχνοειδές δίκτυο των γαλαξιών όπως φαίνεται σε μια προσομοίωση
Επίσης, επιλύει το πρόβλημα της επιπεδότητας του χωρόχρονου, κάνοντας το Σύμπαν να φαίνεται επίπεδο. Οποιαδήποτε καμπυλότητα του χωροχρόνου θα είχε απαλειφθεί από την ταχύτατη εκείνη διαστολή του Σύμπαντος. Επιπλέον, η πληθωριστική διαστολή θα είχε παράσχει έναν τρόπο στις τυχαίες υποατομικές διακυμάνσεις στο αρχικό Σύμπαν, να διογκωθούν σε μακροσκοπικές αναλογίες. Με το πέρασμα του χρόνου, η βαρύτητα θα μπορούσε έπειτα να σχηματοποιήσει αυτές τις παραλλαγές στο αραχνοειδές δίκτυο των γαλαξιών και των κενών μεταξύ τους, όπως φαίνονται σήμερα στο Σύμπαν.
Το μοντέλο του Big Bang όταν συνδυάζεται με τον πληθωρισμό ταιριάζει με διάφορες σημαντικές παρατηρήσεις, συμπεριλαμβανομένης της λεπτομερούς δομής της ακτινοβολίας που αποκαλείται Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων, και η οποία είναι υπόλειμμα από την γέννηση του κόσμου. Τα στοιχεία που συγκεντρώνονται από διάφορα μπαλόνια-παρατηρητήρια και επίγεια τηλεσκόπια επιβεβαιώνουν τις προβλέψεις του μοντέλου του πληθωρισμού.
Πηγή: Ιταλικό Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής
Παρασκευή, Ιουνίου 23, 2006
Αν δεν σας ακούει ο διπλανό σας, μήπως βρίσκεστε τον πλανήτη Άρη;
Το ταξίδι του ήχου περιορίζεται, στο ψυχρό και λεπτό στρώμα αέρα του πλανήτη Άρη. Οι ερευνητές έχουν δημιουργήσει ένα μοντέλο που παρουσιάζει το ταξίδι του ηχητικού κύματος διαμέσου της αριανής ατμόσφαιρας και αναφέρουν ότι δεν πηγαίνει μακριά, υποστηρίζοντας πως ακόμη και ο βρυχηθμός μίας μηχανής κουρέματος γκαζόν πεθαίνει μετά από μερικά μέτρα. Το πρότυπο παρουσιάζει λεπτομέρειες για το ταξίδι του ήχου στην εξωγήινη ατμόσφαιρα και υποδεικνύει τρόπους επικοινωνίας στον κόκκινο πλανήτη. Η διαπεραστική κραυγή ενός μωρού, η σειρήνα ενός ασθενοφόρου, ή μία σονάτα βιολιών είναι όλα ουσιαστικά το ίδιο πράγμα: κύματα πίεσης που διαδίδονται μέσω του αέρα. Ο ήχος μπορεί επίσης να διαδοθεί μέσω του νερού, ή ενός στερεού όπως το έδαφος, αλλά επειδή τα μόρια πρέπει να συγκρουστούν μεταξύ τους για να διαδώσουν το κύμα πίεσης, όσο πυκνότερο είναι το μέσο τόσο το καλύτερο. Παραδείγματος χάριν ο ήχος των οπλών στο έδαφος ή των βημάτων ταξιδεύει μακρύτερα μέσω του εδάφους απ' ότι μέσω του αέρα, επειδή τα μόρια στον αέρα πρέπει να ταξιδέψουν περισσότερο ώστε να συγκρουστεί το ένα με το άλλο από εκείνα στο χώμα, χάνοντας κατά συνέπεια γρηγορότερα την ενέργειά τους.
Η αριανή ατμόσφαιρα αποτελείται κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα και μόνο κατά 0,7% ακολουθεί το γήινο πρότυπο πυκνότητας με αποτέλεσμα ο ήχος να εξασθενεί γρηγορότερα. Όμως οι λεπτομέρειες για το ταξίδι των ηχητικών υγιών κυμάτων στην αριανή ατμόσφαιρα ήταν ασαφείς αν και θα είναι σημαντικές στις μελλοντικές αποστολές στον Άρη. Με τη βοήθεια ενός μοντέλου υπολογιστών, έχει δημιουργηθεί ένας χάρτης μορίου - μορίου για τον τρόπο με τον οποίο ο ήχος κινείται στον Άρη. Η μεταπτυχιακή φοιτήτρια Αμάντα Χάνφορντ και ο φυσικός Λιλ Λονγκ του πολιτειακού πανεπιστημίου της Πενσυλβάνιας, παρουσίασαν το πρότυπό τους την προηγούμενη εβδομάδα σε μία συνάντηση της Αμερικάνικης Εταιρείας Ακουστικής στο νησί της Ρόδου. "Το μοντέλο είναι ασυνήθιστο στη μοριακή του προσέγγισή καθώς τα περισσότερα ακουστικά μοντέλα του ήχου διαχειρίζονται το μέσο που ταξιδεύει ως ένα συνεχές εμπόδιο με μέσες τιμές των ιδιοτήτων. Τέτοια πρότυπα είναι εξαιρετικά για πυκνές ατμόσφαιρες όπως της γης, αλλά η μεταχείριση του αέρα ως μιάς χαλαρής δέσμης ανεξάρτητων μορίων είναι ρεαλιστικότερη για την εσώτερη ατμόσφαιρα του Άρη", υποστηρίζουν οι ερευνητές.
Οι Χάνφορντ και Λονγκ αρχικά κατασκεύασαν ένα εικονικό "κουτί" το οποίο και γέμισαν με περίπου 10 εκατομμύρια μόρια διοξειδίου του άνθρακα που κινούνταν περίπου τυχαία, ίδια πυκνότητα με την αριανή ατμόσφαιρα. Ένα ηχητικό κύμα εισήλθε από τη μία πλευρά του κιβωτίου, και το μοντέλο μελέτησε την κίνησή του έως την άλλη πλευρά, υπολογίζοντας νανοδευτερόλεπτο με νανοδευτερόλεπτο ακριβώς πώς τα μόρια το διοξειδίου του άνθρακα συγκρούονταν και κινούνταν. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ένας θόρυβος που θα ταξίδευε αρκετά χιλιόμετρα στη γη, θα εξαφανιζόταν μετά από μερικές δεκάδες του μέτρου στον Άρη. Ασθενέστεροι ήχοι θα ταξίδευαν σε μικρότερες αποστάσεις καθιστώντας αδύνατη οποιαδήποτε προσπάθεια να κρυφακούσουμε μία συνομιλία κανονικής έντασης. Ο Χένρυ Μπας, φυσικός στο πανεπιστήμιο του Μισισιπή στην Οξφόρδη, σημειώνει ότι "εάν οι άνθρωποι πάνε ποτέ στον Άρη και θελήσουν να επικοινωνήσουν ακουστικώς θα πρέπει να σχεδιάσουν συσκευές που μπορούν να λειτουργούν με τις χαμηλότερες συχνότητες που μεταφέρονται από την Αριανή ατμόσφαιρα".
Η αριανή ατμόσφαιρα αποτελείται κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα και μόνο κατά 0,7% ακολουθεί το γήινο πρότυπο πυκνότητας με αποτέλεσμα ο ήχος να εξασθενεί γρηγορότερα. Όμως οι λεπτομέρειες για το ταξίδι των ηχητικών υγιών κυμάτων στην αριανή ατμόσφαιρα ήταν ασαφείς αν και θα είναι σημαντικές στις μελλοντικές αποστολές στον Άρη. Με τη βοήθεια ενός μοντέλου υπολογιστών, έχει δημιουργηθεί ένας χάρτης μορίου - μορίου για τον τρόπο με τον οποίο ο ήχος κινείται στον Άρη. Η μεταπτυχιακή φοιτήτρια Αμάντα Χάνφορντ και ο φυσικός Λιλ Λονγκ του πολιτειακού πανεπιστημίου της Πενσυλβάνιας, παρουσίασαν το πρότυπό τους την προηγούμενη εβδομάδα σε μία συνάντηση της Αμερικάνικης Εταιρείας Ακουστικής στο νησί της Ρόδου. "Το μοντέλο είναι ασυνήθιστο στη μοριακή του προσέγγισή καθώς τα περισσότερα ακουστικά μοντέλα του ήχου διαχειρίζονται το μέσο που ταξιδεύει ως ένα συνεχές εμπόδιο με μέσες τιμές των ιδιοτήτων. Τέτοια πρότυπα είναι εξαιρετικά για πυκνές ατμόσφαιρες όπως της γης, αλλά η μεταχείριση του αέρα ως μιάς χαλαρής δέσμης ανεξάρτητων μορίων είναι ρεαλιστικότερη για την εσώτερη ατμόσφαιρα του Άρη", υποστηρίζουν οι ερευνητές.
Οι Χάνφορντ και Λονγκ αρχικά κατασκεύασαν ένα εικονικό "κουτί" το οποίο και γέμισαν με περίπου 10 εκατομμύρια μόρια διοξειδίου του άνθρακα που κινούνταν περίπου τυχαία, ίδια πυκνότητα με την αριανή ατμόσφαιρα. Ένα ηχητικό κύμα εισήλθε από τη μία πλευρά του κιβωτίου, και το μοντέλο μελέτησε την κίνησή του έως την άλλη πλευρά, υπολογίζοντας νανοδευτερόλεπτο με νανοδευτερόλεπτο ακριβώς πώς τα μόρια το διοξειδίου του άνθρακα συγκρούονταν και κινούνταν. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ένας θόρυβος που θα ταξίδευε αρκετά χιλιόμετρα στη γη, θα εξαφανιζόταν μετά από μερικές δεκάδες του μέτρου στον Άρη. Ασθενέστεροι ήχοι θα ταξίδευαν σε μικρότερες αποστάσεις καθιστώντας αδύνατη οποιαδήποτε προσπάθεια να κρυφακούσουμε μία συνομιλία κανονικής έντασης. Ο Χένρυ Μπας, φυσικός στο πανεπιστήμιο του Μισισιπή στην Οξφόρδη, σημειώνει ότι "εάν οι άνθρωποι πάνε ποτέ στον Άρη και θελήσουν να επικοινωνήσουν ακουστικώς θα πρέπει να σχεδιάσουν συσκευές που μπορούν να λειτουργούν με τις χαμηλότερες συχνότητες που μεταφέρονται από την Αριανή ατμόσφαιρα".
Πέμπτη, Ιουνίου 15, 2006
Ο θάνατος των μεγάλων άστρων και η σκόνη στο σύμπαν
Όταν το σύμπαν ήταν μόνο 700 εκατομμυρίων ετών, μερικοί από τους γαλαξίες του ήταν ήδη γεμάτοι με πολύ σκόνη. Αλλά από πού προήλθε όλη αυτή η σκόνη; Οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA νομίζουν ότι μπορεί να έχουν βρει την πηγή της σκόνης, στον τύπο σουπερνόβα ΙΙ, στις βίαιες εκρήξεις των πιο κολοσσιαίων άστρων του κόσμου.
Η σκόνη από ένα σουπερνόβα στο γαλαξία NGC 628 ήταν ορατή τον Ιούνιο του 2004, αλλά όχι και τον Ιανουάριο του 2005.
Η κοσμική σκόνη είναι ένα σημαντικό συστατικό των γαλαξιών, των άστρων, των πλανητών, και ακόμη και της ζωής. Μέχρι σήμερα, οι αστρονόμοι ήξεραν για δύο μόνο θέσεις, όπου σχηματίζεται η σκόνη: στις εκροές ύλης των παλαιών άστρων σαν του ήλιου μας, που είναι ηλικίας μερικών δισεκατομμυρίων ετών, και στο διάστημα μέσω της αργής συμπύκνωσης των σωματιδίων. Το πρόβλημα με αυτά τα δύο σενάρια είναι ότι κανένας δεν εξηγεί πώς το σύμπαν ήταν γεμάτο σκόνη μερικές μόνο εκατοντάδες εκατομμυρίων ετών μετά από τη γέννησή του. Οι αστρονόμοι έχουν υποθέσει ότι η ελλείπουσα ποσότητα της σκόνης μπορεί να παραχθεί στις εκρήξεις των σουπερνοβών, αλλά τα αποδεικτικά στοιχεία για αυτό είναι δύσκολο να βρεθούν.
Χρησιμοποιώντας όμως τα διαστημικά τηλεσκόπια Spitzer και Hubble καθώς και το επίγειο Δίδυμο Βόρειο Τηλεσκόπιο πάνω στο Mauna Kea στη Χαβάη, ο Δρ Ben Sugerman του διαστημικού ιδρύματος επιστήμης τηλεσκοπίων στη Βαλτιμόρη, βρήκε ένα σημαντικό ποσό θερμαινόμενης σκόνης στα υπολείμματα ενός ογκώδους άστρου, της σουπερνόβα SN 2003gd. Το κατάλοιπο της έκρηξης σουπερνόβας βρίσκεται περίπου 30 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά στο σπειροειδή γαλαξία M74.
Η σουπερνόβα SN 2003gd εξερράγη στο σπειροειδή γαλαξία NGC 628 και το φως του έφθασε αρχικά στη Γη στις 17 Μαρτίου του 2003. Με τη φωτεινότητα του θα μπορούσε να φανεί και με ένα τηλεσκόπιο ενός ερασιτέχνη αστρονόμου. Ενώ πολλές σουπερνόβες ανακαλύπτονται κάθε χρόνο, η τελευταία σουπερνόβα ξεχώρισε επειδή ήταν σχετικά κοντά και μπορούσαμε να την παρακολουθήσουμε για αρκετό χρόνο με τους εξειδικευμένους υπέρυθρους ανιχνευτές του διαστημικού τηλεσκοπίου Spitzer και με έναν φασματογράφο στο Δίδυμο Βόρειο Τηλεσκόπιο.
Αυτά τα σωματίδια της σκόνης από άνθρακα και πυρίτιο, που σχηματίζονται από εκροές ύλης από τις σουπερνόβες, καθιστούν δυνατές την ύπαρξη πολλών γενεών άστρων μεγάλης μάζας και όλων των βαριών στοιχείων που παράγουν. Αυτά είναι στοιχεία από τα οποία αποτελούνται τα πάντα που υπάρχουν γύρω μας πάνω στη Γη.
Η παραγωγή της διαστημικής σκόνης απαιτεί, φυσικά, στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο - τα μόνα στοιχεία που γεννήθηκαν μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη. Μόλις είναι διαθέσιμη κάποια ποσότητα σκόνης στο διάστημα, τότε σχηματίζονται αστέρια γρηγορότερα και αποτελεσματικά. Μέχρι τώρα, η αποδοτικότητα και η ταχύτητα της δημιουργίας της σκόνης από τα τεράστια άστρα σουπερνόβα ήταν άγνωστα.
Άστρα, όπως ο πρόγονος του SN 2003gd έχουν σχετικά σύντομη ζωή - μόλις μερικές δεκάδες εκατομμυρίων ετών. Δεδομένου ότι η εργασία του Sugerman παρουσιάζει ότι οι σουπερνόβες παράγουν άφθονα ποσά σκόνης, αυτός θεωρεί ότι οι εκρήξεις θα μπορούσαν να αποτελέσουν την αιτία ενός μεγάλου μέρους της σκόνης στο βρεφικό σύμπαν.
"Αυτή η ανακάλυψη είναι ενδιαφέρουσα επειδή τελικά δείχνει ότι οι σουπερνόβες προσφέρουν σημαντικά στο σχηματισμό της σκόνης, όταν τα στοιχεία μέχρι τώρα ήταν αναποτελεσματικά", αναφέρει ο Sugerman.
Επειδή οι σουπερνόβες εξασθενίζουν αρκετά γρήγορα, οι επιστήμονες χρειάζονται πολύ ευαίσθητα τηλεσκόπια για να τις μελετήσουν ακόμα και μερικούς μήνες μετά από τις αρχικές εκρήξεις τους. Μπορεί οι επιστήμονες να είχαν υποψιαστεί από καιρό ότι οι περισσότερες σουπερνόβες παράγουν σκόνη, αλλά δεν υπήρχε δυνατότητα να μελετήσουν αυτήν την παραγωγή της σκόνης λόγω του περιορισμού από την τεχνολογία.
"Οι άνθρωποι επί 40 χρόνια υποψιάζονταν ότι οι σουπερνόβες θα μπορούσαν να είναι παραγωγοί της σκόνης, αλλά η τεχνολογία για να επιβεβαιωθεί αυτή η άποψη μόνο πρόσφατα βρέθηκε", λέει ο Sugerman. "Το πλεονέκτημα του Spitzer είναι ότι μπορούμε πραγματικά να δούμε τη θερμή σκόνη καθώς σχηματίζεται".
"Τα σωματίδια της σκόνης στο διάστημα είναι οι δομικές μονάδες των κομητών, των πλανητών, και της ζωής, όμως η γνώση μας για το πού αυτή η σκόνη φτιάχτηκε είναι ακόμα ελλιπής. Αυτές οι νέες παρατηρήσεις δείχνουν ότι οι σουπερνόβες μπορούν να έχουν μια σημαντική συμβολή στον εμπλουτισμό του διαστήματος σε σκόνη", τόνισε ο Michael Barlow του Πανεπιστημιακού Κολεγίου στο Λονδίνο.
Τα συμπεράσματα θα δημοσιευθούν στο Science Express.
Πηγή: Spitzer Science Center
Η σκόνη από ένα σουπερνόβα στο γαλαξία NGC 628 ήταν ορατή τον Ιούνιο του 2004, αλλά όχι και τον Ιανουάριο του 2005.
Η κοσμική σκόνη είναι ένα σημαντικό συστατικό των γαλαξιών, των άστρων, των πλανητών, και ακόμη και της ζωής. Μέχρι σήμερα, οι αστρονόμοι ήξεραν για δύο μόνο θέσεις, όπου σχηματίζεται η σκόνη: στις εκροές ύλης των παλαιών άστρων σαν του ήλιου μας, που είναι ηλικίας μερικών δισεκατομμυρίων ετών, και στο διάστημα μέσω της αργής συμπύκνωσης των σωματιδίων. Το πρόβλημα με αυτά τα δύο σενάρια είναι ότι κανένας δεν εξηγεί πώς το σύμπαν ήταν γεμάτο σκόνη μερικές μόνο εκατοντάδες εκατομμυρίων ετών μετά από τη γέννησή του. Οι αστρονόμοι έχουν υποθέσει ότι η ελλείπουσα ποσότητα της σκόνης μπορεί να παραχθεί στις εκρήξεις των σουπερνοβών, αλλά τα αποδεικτικά στοιχεία για αυτό είναι δύσκολο να βρεθούν.
Χρησιμοποιώντας όμως τα διαστημικά τηλεσκόπια Spitzer και Hubble καθώς και το επίγειο Δίδυμο Βόρειο Τηλεσκόπιο πάνω στο Mauna Kea στη Χαβάη, ο Δρ Ben Sugerman του διαστημικού ιδρύματος επιστήμης τηλεσκοπίων στη Βαλτιμόρη, βρήκε ένα σημαντικό ποσό θερμαινόμενης σκόνης στα υπολείμματα ενός ογκώδους άστρου, της σουπερνόβα SN 2003gd. Το κατάλοιπο της έκρηξης σουπερνόβας βρίσκεται περίπου 30 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά στο σπειροειδή γαλαξία M74.
Η σουπερνόβα SN 2003gd εξερράγη στο σπειροειδή γαλαξία NGC 628 και το φως του έφθασε αρχικά στη Γη στις 17 Μαρτίου του 2003. Με τη φωτεινότητα του θα μπορούσε να φανεί και με ένα τηλεσκόπιο ενός ερασιτέχνη αστρονόμου. Ενώ πολλές σουπερνόβες ανακαλύπτονται κάθε χρόνο, η τελευταία σουπερνόβα ξεχώρισε επειδή ήταν σχετικά κοντά και μπορούσαμε να την παρακολουθήσουμε για αρκετό χρόνο με τους εξειδικευμένους υπέρυθρους ανιχνευτές του διαστημικού τηλεσκοπίου Spitzer και με έναν φασματογράφο στο Δίδυμο Βόρειο Τηλεσκόπιο.
Αυτά τα σωματίδια της σκόνης από άνθρακα και πυρίτιο, που σχηματίζονται από εκροές ύλης από τις σουπερνόβες, καθιστούν δυνατές την ύπαρξη πολλών γενεών άστρων μεγάλης μάζας και όλων των βαριών στοιχείων που παράγουν. Αυτά είναι στοιχεία από τα οποία αποτελούνται τα πάντα που υπάρχουν γύρω μας πάνω στη Γη.
Η παραγωγή της διαστημικής σκόνης απαιτεί, φυσικά, στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο - τα μόνα στοιχεία που γεννήθηκαν μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη. Μόλις είναι διαθέσιμη κάποια ποσότητα σκόνης στο διάστημα, τότε σχηματίζονται αστέρια γρηγορότερα και αποτελεσματικά. Μέχρι τώρα, η αποδοτικότητα και η ταχύτητα της δημιουργίας της σκόνης από τα τεράστια άστρα σουπερνόβα ήταν άγνωστα.
Άστρα, όπως ο πρόγονος του SN 2003gd έχουν σχετικά σύντομη ζωή - μόλις μερικές δεκάδες εκατομμυρίων ετών. Δεδομένου ότι η εργασία του Sugerman παρουσιάζει ότι οι σουπερνόβες παράγουν άφθονα ποσά σκόνης, αυτός θεωρεί ότι οι εκρήξεις θα μπορούσαν να αποτελέσουν την αιτία ενός μεγάλου μέρους της σκόνης στο βρεφικό σύμπαν.
"Αυτή η ανακάλυψη είναι ενδιαφέρουσα επειδή τελικά δείχνει ότι οι σουπερνόβες προσφέρουν σημαντικά στο σχηματισμό της σκόνης, όταν τα στοιχεία μέχρι τώρα ήταν αναποτελεσματικά", αναφέρει ο Sugerman.
Επειδή οι σουπερνόβες εξασθενίζουν αρκετά γρήγορα, οι επιστήμονες χρειάζονται πολύ ευαίσθητα τηλεσκόπια για να τις μελετήσουν ακόμα και μερικούς μήνες μετά από τις αρχικές εκρήξεις τους. Μπορεί οι επιστήμονες να είχαν υποψιαστεί από καιρό ότι οι περισσότερες σουπερνόβες παράγουν σκόνη, αλλά δεν υπήρχε δυνατότητα να μελετήσουν αυτήν την παραγωγή της σκόνης λόγω του περιορισμού από την τεχνολογία.
"Οι άνθρωποι επί 40 χρόνια υποψιάζονταν ότι οι σουπερνόβες θα μπορούσαν να είναι παραγωγοί της σκόνης, αλλά η τεχνολογία για να επιβεβαιωθεί αυτή η άποψη μόνο πρόσφατα βρέθηκε", λέει ο Sugerman. "Το πλεονέκτημα του Spitzer είναι ότι μπορούμε πραγματικά να δούμε τη θερμή σκόνη καθώς σχηματίζεται".
"Τα σωματίδια της σκόνης στο διάστημα είναι οι δομικές μονάδες των κομητών, των πλανητών, και της ζωής, όμως η γνώση μας για το πού αυτή η σκόνη φτιάχτηκε είναι ακόμα ελλιπής. Αυτές οι νέες παρατηρήσεις δείχνουν ότι οι σουπερνόβες μπορούν να έχουν μια σημαντική συμβολή στον εμπλουτισμό του διαστήματος σε σκόνη", τόνισε ο Michael Barlow του Πανεπιστημιακού Κολεγίου στο Λονδίνο.
Τα συμπεράσματα θα δημοσιευθούν στο Science Express.
Πηγή: Spitzer Science Center
Κυριακή, Ιουνίου 11, 2006
Το φως συμπεριφέρεται με παράξενους τρόπους όταν φωτίζει ειδικά υλικά
Το φως μπορεί να κάνει παράξενα πράγματα λένε οι επιστήμονες, λόγου χάριν φαίνεται να μπορεί να κινηθεί γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός σε ένα μέσον και μάλιστα μπορεί να πηγαίνει και προς τα πίσω.
Δύο ερευνητικές ομάδες ανέφεραν ανεξάρτητα η μία από την άλλη στο Science, μια περίεργη συμπεριφορά του φωτός αντίθετη με ό,τι γνωρίζαμε μέχρι σήμερα, και η οποία παρατηρήθηκε σε δύο πολύ διαφορετικά πειράματα.
Ο Robert Boyd, ένας ειδικός της οπτικής στο πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ στη Νέα Υόρκη μαζί με τους συναδέλφους του προκάλεσαν ένα περίεργο τέχνασμα χρησιμοποιώντας μια οπτική ίνα εμπλουτισμένη με έρβιο - ένα σπάνιο στοιχείο που επιλέχθηκε για να επιτρέψει την ενίσχυση του φωτεινού παλμού - το ίδιο είδος ίνας που χρησιμοποιείται και στις τηλεπικοινωνίες.
Διαχώρισαν ένα απλό παλμό λέιζερ στα δύο, στέλνοντας τον ένα να ταξιδέψει μέσω της οπτικής ίνας και επιτρέποντας στον άλλο να ταξιδέψει χωρίς παρεμβολή.
Αρκετά παραδόξως, η πρώτη ακτίνα βγήκε από το άλλο άκρο της ίνας μπροστά από τον παλμό της σύγκρισης. Πιο περίεργα ακόμα, το φως που βγήκες ξέφυγε προτού ακόμη να εισαχθεί το αρχικό φως στην ίνα.
Αυτό που είχε συμβεί ήταν ότι μόλις εισήχθηκε ο αρχικός παλμός στην ίνα, η ίνα κλωνοποίησε αμέσως έναν ίδιο παλμό στο άλλο άκρο της ίνας. Έτσι ο κλωνοποιημένος παλμός βγήκε πριν εισέλθει το υπόλοιπο τμήμα του αρχικού παλμού.
Συγχρόνως, ένας άλλος κλωνοποιημένος παλμός γύρισε προς τα πίσω μέσω της ίνας για να εξουδετερώσει τον αρχικό.
Έτσι τελικά, άλλος παλμός εισήχθη και άλλος προέκυψε, αλλά με έναν συγχρονισμό που έδειξε να παραβιάζει το φυσικό όριο της ταχύτητας του φωτός. Η υπέρβαση του ορίου ταχύτητας δεν συνέβη πραγματικά, καθ' ότι ο εξερχόμενος παλμός ήταν τμήμα του αρχικού, που μετασχηματίστηκε λόγω της ενισχυτικής δράσης του έρβιου μέσα στην ίνα, το οποίο προσέθεσε ένα στιγμιαίο ενεργειακό φορτίο.
Για να εξετάσουν εάν ο παλμός ταξίδευε προς τα πίσω όπως φάνηκε, η ομάδα ελάττωνε το μήκος της ίνας κατά λίγα εκατοστά τη φορά και επαναλάμβανε το πείραμα. Κάνοντας τα πειράματα μαζί σε σειρά, πρόσεξαν τότε την οπίσθια πρόοδο της ακτίνας.
Η ίδια η ίνα, συμπεραίνουν αναδημιούργησε αμέσως τον παλμό στο άλλο άκρο, στέλνοντας ταυτόχρονα έναν άλλο παλμό προς τα πίσω.
Όχι μια φορά, αλλά δύο φορές
Η άλλη ομάδα ερευνητών, που καθοδηγήθηκε από το Gunnar Dolling στη Γερμανία, έκανε μια παρόμοια παρατήρηση σε ένα ανεξάρτητο πείραμα στο Πανεπιστήμιο της Καρλσρούη.
Η ομάδα έστειλε έναν παλμό φωτός μέσω κάποιου υλικού οι ασυνήθιστες ιδιότητες του οποίου της επέτρεψαν να κάμψουν το φως με απροσδόκητους τρόπους.
Ο Dolling και οι συνάδελφοι του βεβαίωσαν επίσης την ίδια οπίσθια κίνηση, την πολύ πιο γρήγορη από το φως - συμπεριφορά του φωτός όπως η ομάδα του Ρότσεστερ. "Η διάδοση των φωτεινών κυμάτων μέσω μέσων διασποράς οδηγεί συχνά σε μια απροσδόκητη συμπεριφορά", αναφέρει ο Dolling. Η διασπορά ή σκέδαση είναι η δυνατότητα ενός υλικού να διαχωρίζει το φως σε διαφορετικά μήκη κύματος, ή χρώματα. Αυτά και άλλα πειράματα με το παράξενο φως είναι ξαφνικά δυνατά λόγω των νέων υλικών που σκεδάζουν το φως, την πιο ευαίσθητη τεχνολογία ώστε να ανιχνεύσουν ποιο φως το κάνει, και επειδή οι ερευνητές της οπτικής έχουν δώσει περισσότερη προσοχή στο παράξενο φως μέσα στα περίεργα υλικά.
Πηγή: Discovery News
Δύο ερευνητικές ομάδες ανέφεραν ανεξάρτητα η μία από την άλλη στο Science, μια περίεργη συμπεριφορά του φωτός αντίθετη με ό,τι γνωρίζαμε μέχρι σήμερα, και η οποία παρατηρήθηκε σε δύο πολύ διαφορετικά πειράματα.
Ο Robert Boyd, ένας ειδικός της οπτικής στο πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ στη Νέα Υόρκη μαζί με τους συναδέλφους του προκάλεσαν ένα περίεργο τέχνασμα χρησιμοποιώντας μια οπτική ίνα εμπλουτισμένη με έρβιο - ένα σπάνιο στοιχείο που επιλέχθηκε για να επιτρέψει την ενίσχυση του φωτεινού παλμού - το ίδιο είδος ίνας που χρησιμοποιείται και στις τηλεπικοινωνίες.
Διαχώρισαν ένα απλό παλμό λέιζερ στα δύο, στέλνοντας τον ένα να ταξιδέψει μέσω της οπτικής ίνας και επιτρέποντας στον άλλο να ταξιδέψει χωρίς παρεμβολή.
Αρκετά παραδόξως, η πρώτη ακτίνα βγήκε από το άλλο άκρο της ίνας μπροστά από τον παλμό της σύγκρισης. Πιο περίεργα ακόμα, το φως που βγήκες ξέφυγε προτού ακόμη να εισαχθεί το αρχικό φως στην ίνα.
Αυτό που είχε συμβεί ήταν ότι μόλις εισήχθηκε ο αρχικός παλμός στην ίνα, η ίνα κλωνοποίησε αμέσως έναν ίδιο παλμό στο άλλο άκρο της ίνας. Έτσι ο κλωνοποιημένος παλμός βγήκε πριν εισέλθει το υπόλοιπο τμήμα του αρχικού παλμού.
Συγχρόνως, ένας άλλος κλωνοποιημένος παλμός γύρισε προς τα πίσω μέσω της ίνας για να εξουδετερώσει τον αρχικό.
Έτσι τελικά, άλλος παλμός εισήχθη και άλλος προέκυψε, αλλά με έναν συγχρονισμό που έδειξε να παραβιάζει το φυσικό όριο της ταχύτητας του φωτός. Η υπέρβαση του ορίου ταχύτητας δεν συνέβη πραγματικά, καθ' ότι ο εξερχόμενος παλμός ήταν τμήμα του αρχικού, που μετασχηματίστηκε λόγω της ενισχυτικής δράσης του έρβιου μέσα στην ίνα, το οποίο προσέθεσε ένα στιγμιαίο ενεργειακό φορτίο.
Για να εξετάσουν εάν ο παλμός ταξίδευε προς τα πίσω όπως φάνηκε, η ομάδα ελάττωνε το μήκος της ίνας κατά λίγα εκατοστά τη φορά και επαναλάμβανε το πείραμα. Κάνοντας τα πειράματα μαζί σε σειρά, πρόσεξαν τότε την οπίσθια πρόοδο της ακτίνας.
Η ίδια η ίνα, συμπεραίνουν αναδημιούργησε αμέσως τον παλμό στο άλλο άκρο, στέλνοντας ταυτόχρονα έναν άλλο παλμό προς τα πίσω.
Όχι μια φορά, αλλά δύο φορές
Η άλλη ομάδα ερευνητών, που καθοδηγήθηκε από το Gunnar Dolling στη Γερμανία, έκανε μια παρόμοια παρατήρηση σε ένα ανεξάρτητο πείραμα στο Πανεπιστήμιο της Καρλσρούη.
Η ομάδα έστειλε έναν παλμό φωτός μέσω κάποιου υλικού οι ασυνήθιστες ιδιότητες του οποίου της επέτρεψαν να κάμψουν το φως με απροσδόκητους τρόπους.
Ο Dolling και οι συνάδελφοι του βεβαίωσαν επίσης την ίδια οπίσθια κίνηση, την πολύ πιο γρήγορη από το φως - συμπεριφορά του φωτός όπως η ομάδα του Ρότσεστερ. "Η διάδοση των φωτεινών κυμάτων μέσω μέσων διασποράς οδηγεί συχνά σε μια απροσδόκητη συμπεριφορά", αναφέρει ο Dolling. Η διασπορά ή σκέδαση είναι η δυνατότητα ενός υλικού να διαχωρίζει το φως σε διαφορετικά μήκη κύματος, ή χρώματα. Αυτά και άλλα πειράματα με το παράξενο φως είναι ξαφνικά δυνατά λόγω των νέων υλικών που σκεδάζουν το φως, την πιο ευαίσθητη τεχνολογία ώστε να ανιχνεύσουν ποιο φως το κάνει, και επειδή οι ερευνητές της οπτικής έχουν δώσει περισσότερη προσοχή στο παράξενο φως μέσα στα περίεργα υλικά.
Πηγή: Discovery News
Παρασκευή, Ιουνίου 02, 2006
Οι επιστήμονες προβλέπουν πώς να ανιχνεύσουν μια τέταρτη διάσταση του χώρου
Επιστήμονες στα πανεπιστήμια Duke και Rutgers έχουν αναπτύξει ένα μαθηματικό πλαίσιο και ισχυρίζονται ότι θα επιτρέψουν στους αστρονόμους να εξετάσουν μια νέα θεωρία της βαρύτητας πέντε διαστάσεων, που να ανταγωνίζεται τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας.
Οι Charles Keeton του Rutgers και Arlie Petters του Duke βασίζουν την εργασία τους σε μια πρόσφατη θεωρία, που λέγεται μοντέλο βαρύτητας κοσμικών βρανών (braneworld) τύπου ΙΙ Randall-Sundrum. Η θεωρία υποστηρίζει ότι το ορατό σύμπαν είναι μια μεμβράνη που ενσωματώνεται μέσα σε ένα μεγαλύτερο σύμπαν, σαν ένα σκέλος ενός μεμβρανώδους φυκιού που επιπλέει στον ωκεανό. Το σύμπαν της κοσμικής βράνης έχει πέντε διαστάσεις -- τέσσερις χωρικές διαστάσεις συν το χρόνο -- έναντι των τεσσάρων διαστάσεων -- τρεις χωρικές, συν το χρόνο -- στη γενική θεωρία της σχετικότητας.
Το πλαίσιο Keeton και Petters που αναπτύχθηκε προβλέπει ορισμένα κοσμολογικά φαινόμενα που, εάν παρατηρηθούν, πρέπει να βοηθήσει τους επιστήμονες να επικυρώσουν τη θεωρία της κοσμικής βράνης. Οι παρατηρήσεις, ανέφεραν, πρέπει να είναι δυνατές με τους δορυφόρους που σχεδιάζονται για να προωθηθούν μέσα στα επόμενα χρόνια.
Εάν η θεωρία της κοσμικής βράνης αποδειχθεί αληθινή, "θα ανέτρεπε το σκηνικό", λέει ο Petters. "Θα επιβεβαίωνε ότι υπάρχει μια τέταρτη διάσταση στο χώρο, η οποία θα δημιουργούσε ένα φιλοσοφικό άλμα στην κατανόηση του φυσικού κόσμου."
Τα συμπεράσματα των επιστημόνων εμφανίστηκαν στις 24 Μάιου 2006, στο περιοδικό Physical Review. Ο Keeton είναι καθηγητής αστρονομίας και φυσικής στο Rutgers, και ο Petters είναι καθηγητής μαθηματικών και φυσικής.
Η έρευνά τους χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστήμης.
Το μοντέλο της κοσμικής βράνης κατά Randall-Sundrum -- που ονομάστηκε έτσι από τους δημιουργούς του, την φυσικό Lisa Randall του πανεπιστημίου του Χάρβαρντ και τον Raman Sundrum του πανεπιστημίου Johns Hopkins -- παρέχει μια μαθηματική περιγραφή για το πώς η βαρύτητα διαμορφώνει τον κόσμο, που διαφέρει όμως από την περιγραφή που προσφέρεται από τη γενική θεωρία της σχετικότητας.
Οι Keeton και Petters εστίασαν την προσοχή τους σε μια ιδιαίτερη βαρυτική συνέπεια της θεωρίας της κοσμικής βράνης, που την διακρίνει από τη θεωρία του Einstein.
Η νέα θεωρία κοσμικής βράνης (braneworld) προβλέπει ότι οι σχετικά μικρές "μαύρες τρύπες" που δημιουργήθηκαν στις πρώτες στιγμές του σύμπαντος έχουν καταφέρει να επιζήσουν μέχρι το παρόν. Οι μαύρες τρύπες, με μάζα παρόμοια με ενός μικροσκοπικού αστεροειδή, θα ήταν μέρος της "σκοτεινής ύλης" στο Σύμπαν. Όπως προτείνει και το όνομα, η σκοτεινή ύλη δεν εκπέμπει ή δεν ανακλά το φως, αλλά ασκεί μια δύναμη βαρύτητας.
Η γενική θεωρία της σχετικότητας, αφ' ετέρου, προβλέπει ότι τέτοιες αρχέγονες μαύρες τρύπες δεν υπάρχουν πλέον, δεδομένου ότι θα είχαν εξατμίσει ήδη.
"Όταν υπολογίσαμε πόσο μακριά μπορεί να είναι οι μαύρες τρύπες της κοσμικής βράνης από τη γη, μείναμε έκπληκτοι όταν διαπιστώσουμε ότι οι οι κοντινότερες μαύρες τρύπες θα βρίσκονταν εντός της τροχιάς του Πλούτωνα", τονίζει ο Keeton.
Και ο Petters πρόσθεσε, "εάν οι μαύρες τρύπες της κοσμικής βράνης σχηματίζει ακόμη το 1% της σκοτεινής ύλης στη γειτονιά του Γαλαξία μας -- μια προσεκτική υπόθεση -- υπάρχουν αρκετές χιλιάδες τέτοιες μαύρες τρύπες στο ηλιακό μας σύστημα".
Αλλά υπάρχουν πραγματικά οι μαύρες τρύπες της κοσμικής βράνης -- και επομένως είναι οι αποδείξεις για τη θεωρία των βρανών 5 διαστάσεων;
Οι επιστήμονες έδειξαν ότι πρέπει να είναι δυνατό να απαντηθεί αυτή η ερώτηση, αν παρατηρούσαμε τα αποτελέσματα που θα ασκούσαν αυτές οι μαύρες τρύπες στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που ταξιδεύει προς τη γη από άλλους γαλαξίες. Σε οποιαδήποτε τέτοια ακτινοβολία που περνά κοντά από μια μαύρη τρύπα θα δράσουν τεράστιες βαρυτικές δυνάμεις από το αντικείμενο -- ένα φαινόμενο που ονομάζεται "βαρυτικός εστιασμός".
"Μια καλή θέση για να ψάξει κανείς για βαρυτικό εστιασμό από τις μαύρες τρύπες της κοσμικής βράνης, είναι στις εκρήξεις των ακτίνων γάμμα που έρχονται στη γη", εξηγεί ο Keeton. Αυτές οι εκρήξεις αντίνων γάμμα παράγονται πιθανά από τεράστιες εκρήξεις σε όλο το σύμπαν. Τέτοιες εκρήξεις από το εξωτερικό διάστημα ανακαλύφθηκαν από την Πολεμική Αεροπορία των Η.Π.Α. στη δεκαετία του '60.
Οι Keeton και Petters υπολόγισαν ότι αυτές οι ειδικές μαύρες τρύπες θα εμπόδιζαν τις ακτίνες γάμμα με τον ίδιο τρόπο που ένας βράχος σε μια λίμνη εμποδίζει τη διάβαση των κυματισμών. Ο βράχος παράγει ένα "σχήμα συμβολής" άρα σε κάποια σημεία θα έχουμε εξουδετέρωση και σε άλλα ενίσχυση των κυματισμών. Το σχέδιο συμβολής έχει την υπογραφή των χαρακτηριστικών και του βράχου και του νερού.
Ομοίως, μια μαύρη τρύπα θα έδινε ένα σχέδιο συμβολής σε μια διερχόμενη έκρηξη ακτίνων γάμμα καθώς θα ταξιδεύουν προς τη γη, λένε οι Keeton και Petters. Οι επιστήμονες πρόβλεψαν τα φωτεινά και σκοτεινά "κρόσσια" στο σχήμα συμβολής που θα προκύψουν, δίνοντας έτσι τα χαρακτηριστικά των μαύρων τρυπών και, στη συνέχεια, του χώρου και του χρόνου.
"Ανακαλύψαμε ότι η υπογραφή μιας τέταρτης διάστασης του χώρου εμφανίζεται στα σχέδια συμβολής", αναφέρει ο Petters. "Αυτή η πρόσθετη χωρική διάσταση δημιουργεί μια συστολή ανάμεσα στα κρόσσια συγκρινόμενων με αυτά που θα βλέπαμε στη γενική σχετικότητα."
Οι Petters και Keeton είπαν ότι πρέπει να είναι δυνατό να μετρηθούν αυτά τα προβλεφθέντα κρόσσια των ακτίνων γάμμα, αν χρησιμοποιήσουμε το διαστημικό τηλεσκόπιο Ευρείας Περιοχής ακτίνων γάμμα, το οποίο σχεδιάζεται να προωθηθεί με ένα διαστημικό σκάφος τον Αύγουστο του 2007. Το τηλεσκόπιο είναι από κοινού προσπάθεια μεταξύ της NASA, του αμερικανικού υπουργείου ενέργειας, και ιδρυμάτων στη Γαλλία, τη Γερμανία, την Ιαπωνία, την Ιταλία και τη Σουηδία.
Οι επιστήμονες είπαν ότι η πρόβλεψή τους θα ίσχυε για όλες τις μαύρες τρύπες της κοσμικής βράνης, είτε στο ηλιακό σύστημά μας είτε πέρα από αυτό.
"Εάν η θεωρία κοσμικών βρανών είναι σωστή", είπαν, "θα πρέπει να υπάρξουν πολλές, πολλές μαύρες τρύπες στο σύμπαν, που η κάθε μία θα μεταφέρει την υπογραφή της 4ης χωρικής διάστασης".
Πηγή: PhysOrg
Οι Charles Keeton του Rutgers και Arlie Petters του Duke βασίζουν την εργασία τους σε μια πρόσφατη θεωρία, που λέγεται μοντέλο βαρύτητας κοσμικών βρανών (braneworld) τύπου ΙΙ Randall-Sundrum. Η θεωρία υποστηρίζει ότι το ορατό σύμπαν είναι μια μεμβράνη που ενσωματώνεται μέσα σε ένα μεγαλύτερο σύμπαν, σαν ένα σκέλος ενός μεμβρανώδους φυκιού που επιπλέει στον ωκεανό. Το σύμπαν της κοσμικής βράνης έχει πέντε διαστάσεις -- τέσσερις χωρικές διαστάσεις συν το χρόνο -- έναντι των τεσσάρων διαστάσεων -- τρεις χωρικές, συν το χρόνο -- στη γενική θεωρία της σχετικότητας.
Το πλαίσιο Keeton και Petters που αναπτύχθηκε προβλέπει ορισμένα κοσμολογικά φαινόμενα που, εάν παρατηρηθούν, πρέπει να βοηθήσει τους επιστήμονες να επικυρώσουν τη θεωρία της κοσμικής βράνης. Οι παρατηρήσεις, ανέφεραν, πρέπει να είναι δυνατές με τους δορυφόρους που σχεδιάζονται για να προωθηθούν μέσα στα επόμενα χρόνια.
Εάν η θεωρία της κοσμικής βράνης αποδειχθεί αληθινή, "θα ανέτρεπε το σκηνικό", λέει ο Petters. "Θα επιβεβαίωνε ότι υπάρχει μια τέταρτη διάσταση στο χώρο, η οποία θα δημιουργούσε ένα φιλοσοφικό άλμα στην κατανόηση του φυσικού κόσμου."
Τα συμπεράσματα των επιστημόνων εμφανίστηκαν στις 24 Μάιου 2006, στο περιοδικό Physical Review. Ο Keeton είναι καθηγητής αστρονομίας και φυσικής στο Rutgers, και ο Petters είναι καθηγητής μαθηματικών και φυσικής.
Η έρευνά τους χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστήμης.
Το μοντέλο της κοσμικής βράνης κατά Randall-Sundrum -- που ονομάστηκε έτσι από τους δημιουργούς του, την φυσικό Lisa Randall του πανεπιστημίου του Χάρβαρντ και τον Raman Sundrum του πανεπιστημίου Johns Hopkins -- παρέχει μια μαθηματική περιγραφή για το πώς η βαρύτητα διαμορφώνει τον κόσμο, που διαφέρει όμως από την περιγραφή που προσφέρεται από τη γενική θεωρία της σχετικότητας.
Οι Keeton και Petters εστίασαν την προσοχή τους σε μια ιδιαίτερη βαρυτική συνέπεια της θεωρίας της κοσμικής βράνης, που την διακρίνει από τη θεωρία του Einstein.
Η νέα θεωρία κοσμικής βράνης (braneworld) προβλέπει ότι οι σχετικά μικρές "μαύρες τρύπες" που δημιουργήθηκαν στις πρώτες στιγμές του σύμπαντος έχουν καταφέρει να επιζήσουν μέχρι το παρόν. Οι μαύρες τρύπες, με μάζα παρόμοια με ενός μικροσκοπικού αστεροειδή, θα ήταν μέρος της "σκοτεινής ύλης" στο Σύμπαν. Όπως προτείνει και το όνομα, η σκοτεινή ύλη δεν εκπέμπει ή δεν ανακλά το φως, αλλά ασκεί μια δύναμη βαρύτητας.
Η γενική θεωρία της σχετικότητας, αφ' ετέρου, προβλέπει ότι τέτοιες αρχέγονες μαύρες τρύπες δεν υπάρχουν πλέον, δεδομένου ότι θα είχαν εξατμίσει ήδη.
"Όταν υπολογίσαμε πόσο μακριά μπορεί να είναι οι μαύρες τρύπες της κοσμικής βράνης από τη γη, μείναμε έκπληκτοι όταν διαπιστώσουμε ότι οι οι κοντινότερες μαύρες τρύπες θα βρίσκονταν εντός της τροχιάς του Πλούτωνα", τονίζει ο Keeton.
Και ο Petters πρόσθεσε, "εάν οι μαύρες τρύπες της κοσμικής βράνης σχηματίζει ακόμη το 1% της σκοτεινής ύλης στη γειτονιά του Γαλαξία μας -- μια προσεκτική υπόθεση -- υπάρχουν αρκετές χιλιάδες τέτοιες μαύρες τρύπες στο ηλιακό μας σύστημα".
Αλλά υπάρχουν πραγματικά οι μαύρες τρύπες της κοσμικής βράνης -- και επομένως είναι οι αποδείξεις για τη θεωρία των βρανών 5 διαστάσεων;
Οι επιστήμονες έδειξαν ότι πρέπει να είναι δυνατό να απαντηθεί αυτή η ερώτηση, αν παρατηρούσαμε τα αποτελέσματα που θα ασκούσαν αυτές οι μαύρες τρύπες στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που ταξιδεύει προς τη γη από άλλους γαλαξίες. Σε οποιαδήποτε τέτοια ακτινοβολία που περνά κοντά από μια μαύρη τρύπα θα δράσουν τεράστιες βαρυτικές δυνάμεις από το αντικείμενο -- ένα φαινόμενο που ονομάζεται "βαρυτικός εστιασμός".
"Μια καλή θέση για να ψάξει κανείς για βαρυτικό εστιασμό από τις μαύρες τρύπες της κοσμικής βράνης, είναι στις εκρήξεις των ακτίνων γάμμα που έρχονται στη γη", εξηγεί ο Keeton. Αυτές οι εκρήξεις αντίνων γάμμα παράγονται πιθανά από τεράστιες εκρήξεις σε όλο το σύμπαν. Τέτοιες εκρήξεις από το εξωτερικό διάστημα ανακαλύφθηκαν από την Πολεμική Αεροπορία των Η.Π.Α. στη δεκαετία του '60.
Οι Keeton και Petters υπολόγισαν ότι αυτές οι ειδικές μαύρες τρύπες θα εμπόδιζαν τις ακτίνες γάμμα με τον ίδιο τρόπο που ένας βράχος σε μια λίμνη εμποδίζει τη διάβαση των κυματισμών. Ο βράχος παράγει ένα "σχήμα συμβολής" άρα σε κάποια σημεία θα έχουμε εξουδετέρωση και σε άλλα ενίσχυση των κυματισμών. Το σχέδιο συμβολής έχει την υπογραφή των χαρακτηριστικών και του βράχου και του νερού.
Ομοίως, μια μαύρη τρύπα θα έδινε ένα σχέδιο συμβολής σε μια διερχόμενη έκρηξη ακτίνων γάμμα καθώς θα ταξιδεύουν προς τη γη, λένε οι Keeton και Petters. Οι επιστήμονες πρόβλεψαν τα φωτεινά και σκοτεινά "κρόσσια" στο σχήμα συμβολής που θα προκύψουν, δίνοντας έτσι τα χαρακτηριστικά των μαύρων τρυπών και, στη συνέχεια, του χώρου και του χρόνου.
"Ανακαλύψαμε ότι η υπογραφή μιας τέταρτης διάστασης του χώρου εμφανίζεται στα σχέδια συμβολής", αναφέρει ο Petters. "Αυτή η πρόσθετη χωρική διάσταση δημιουργεί μια συστολή ανάμεσα στα κρόσσια συγκρινόμενων με αυτά που θα βλέπαμε στη γενική σχετικότητα."
Οι Petters και Keeton είπαν ότι πρέπει να είναι δυνατό να μετρηθούν αυτά τα προβλεφθέντα κρόσσια των ακτίνων γάμμα, αν χρησιμοποιήσουμε το διαστημικό τηλεσκόπιο Ευρείας Περιοχής ακτίνων γάμμα, το οποίο σχεδιάζεται να προωθηθεί με ένα διαστημικό σκάφος τον Αύγουστο του 2007. Το τηλεσκόπιο είναι από κοινού προσπάθεια μεταξύ της NASA, του αμερικανικού υπουργείου ενέργειας, και ιδρυμάτων στη Γαλλία, τη Γερμανία, την Ιαπωνία, την Ιταλία και τη Σουηδία.
Οι επιστήμονες είπαν ότι η πρόβλεψή τους θα ίσχυε για όλες τις μαύρες τρύπες της κοσμικής βράνης, είτε στο ηλιακό σύστημά μας είτε πέρα από αυτό.
"Εάν η θεωρία κοσμικών βρανών είναι σωστή", είπαν, "θα πρέπει να υπάρξουν πολλές, πολλές μαύρες τρύπες στο σύμπαν, που η κάθε μία θα μεταφέρει την υπογραφή της 4ης χωρικής διάστασης".
Πηγή: PhysOrg