Μια νέα θεωρία που σχετίζεται με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής περιγράφει την κίνηση των ζωντανών βιολογικών συστημάτων, περιλαμβάνοντας την κυτταρική μετανάστευση μέχρι και τα πουλιά που ταξιδεύουν.
Ένα βιολογικό κύτταρο (μαύρο περίγραμμα) προχωράει σε ένα υπόστρωμα εξάγοντας ενέργεια από το περιβάλλον του (μωβ βέλη), μετατρέποντάς την σε δική του κινητική ενέργεια (πράσινο βέλος). Ο Sorkin και οι συνεργάτες του κατέληξαν σε έναν ισοδύναμο του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής για τα ζωντανά συστήματα, ο οποίος καθιερώνει μια σχέση μεταξύ της ενεργού πρόσληψης ενέργειας ενός τέτοιου κυττάρου και της τυχαίας εμφάνισης διαδρομής του (μπλε γραμμή) από την άποψη της παραγωγής εντροπίας. Τα μαύρα περιγράμματα δείχνουν το μετακινούμενο κύτταρο σε τακτά χρονικά διαστήματα. Οι εικόνες του μικροσκοπίου δείχνουν το αρχικό και τελικό περίγραμματου κυττάρου.
Το 1944, ο Erwin Schrödinger δημοσίευσε το κλασικό βιβλίο του ‘Τι είναι η ζωή;‘.
Εκεί, περιέγραψε την προέλευση των ζωντανών συστημάτων χρησιμοποιώντας μεθόδους στατιστικής φυσικής. Υποστήριξε ότι οι ζωντανοί οργανισμοί σχηματίζουν οργανωμένες καταστάσεις μακράν της θερμοδυναμικής ισορροπίας ελαχιστοποιώντας τη δική τους αταξία. Από φυσική άποψη, η αταξία αντιστοιχεί στη θετική εντροπία. Ο Schrödinger κατέληξε στο συμπέρασμα: «Αυτό με το οποίο τρέφεται ένας οργανισμός είναι η αρνητική εντροπία [έλκοντας ένα ρεύμα αρνητικής εντροπίας προς τον εαυτό του], ώστε να εξισορροπήσει την αύξηση της εντροπίας που παράγει ενώ ζει και να διατηρηθεί έτσι σε ένα στάσιμο και σχετικά χαμηλό επίπεδο εντροπίας.»
Η δήλωση αυτή θέτει το ερώτημα εάν ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής ισχύει για ζωντανά συστήματα. Κάτι που διερευνήθηκε από τους Benjamin Sorkin et al που εξέτασαν το πρόβλημα της παραγωγής εντροπίας σε ζωντανά συστήματα, προτείνοντας μια γενίκευση του δεύτερου νόμου. Χρησιμοποιώντας ένα θεωρητικό πλαίσιο πληροφοριών, δείχνουν ότι η θεωρία τους μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή σημαντικών θερμοδυναμικών μεγεθών και σχέσεων για ζωντανά συστήματα.
Ο Sorkin και οι συνεργάτες του βασίστηκαν σε έννοιες που αναπτύχθηκαν τις τελευταίες δεκαετίες. Στις αρχές της δεκαετίας του 1990, οι επιστήμονες πρωτοστάτησαν στη μελέτη των σχέσεων διακύμανσης, οι οποίες γενικεύουν τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής σε συστήματα μονο-σωματιδίων μακράν της θερμικής ισορροπίας. Παράλληλα, άλλοι ερευνητές έθεσαν τα θεμέλια της στοχαστικής θερμοδυναμικής, η οποία λαμβάνει θεμελιώδεις θερμοδυναμικές έννοιες (π.χ. θερμότητα, έργο και εντροπία) που αναπτύχθηκαν για συστήματα πολλών σωματιδίων και τις εφαρμόζει στη στοχαστική δυναμική ενός σωματιδίου. Αυτό το πλαίσιο αναπαράγει μια ολόκληρη ιεραρχία προηγούμενων σχέσεων διακύμανσης, συμπεριλαμβανομένων του πρώτου και του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής για ένα τυχαία κινούμενο (Brownian) σωματίδιο σε ένα ρευστό.
Την τελευταία δεκαετία, οι σχέσεις διακύμανσης έχουν χρησιμοποιηθεί για να περιγράψουν την βιολογική δυναμική συνδέοντας την στοχαστική θερμοδυναμική με το αναδυόμενο πεδίο της ενεργού ύλης. Παραδείγματα συστημάτων ενεργού ύλης ποικίλλουν από τα μεταναστευτικά βιολογικά κύτταρα. τα σμήνη πουλιών έως τα κινούμενα πλήθη ανθρώπων. Η ενεργητική κίνηση είναι αυτό-οδηγούμενη, σε πλήρη αντίθεση με την παθητική δυναμική ενός σωματιδίου Brown. Σκεφτείτε ένα κύτταρο που μετακινείται αντλώντας ενέργεια από το περιβάλλον του. Η διαδρομή του κυττάρου φαίνεται τυχαία, παρόμοια με την τυχαία τροχιά ενός σωματιδίου της κίνησης Brown σε ένα ρευστό [βλέπε: Ο Αϊνστάιν και η κίνηση Μπράουν]. Όμως, ενώ ένα τέτοιο σωματίδιο (στην κίνηση Brown) οδηγείται παθητικά από συγκρούσεις με τα περιβάλλοντα μόρια του υγρού, το κύτταρο κινείται ενεργά από μόνο του.
Η δυναμική ενός σωματιδίου της κίνησης Brown χαρακτηρίζεται από μια ισορροπία μεταξύ των διακυμάνσεων της κίνησης του σωματιδίου και της διασκορπιστικής αλληλεπίδρασής του με το περιβάλλον του. Αυτή η ισορροπία εκφράζεται ως προς τον συντελεστή διάχυσης D του σωματιδίου την κινητικότητά του μ και τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος ρευστού Τ. Αυτή η λεγόμενη σχέση Αϊνστάιν (D=kBTμ) – είναι ένα παράδειγμα μιας σχέσης διακύμανσης-διασκορπισμού που ισχύει για τα συνηθισμένα κλασικά ρευστά. Ωστόσο, σε πιο πολύπλοκα συστήματα όπως τα πολυμερή πηκτώματα, η σχέση Einstein δεν ισχύει , οδηγώντας σε παραβιάσεις των συμβατικών σχέσεων διακύμανσης. Στην ενεργό ύλη, η σχέση του Αϊνστάιν συνήθως καταρρέει επίσης, αντανακλώντας τη συγκεκριμένη πρόσληψη ενέργειας και τη μετατροπή της σε αυτοκινούμενη κίνηση.
Ο Sorkin και οι συνεργάτες του ξεκίνησαν από την αποκαλούμενη εξίσωση υπεραπόσβεσης Langevin, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μοντελοποιήσει τη δυναμική των συστημάτων χωρίς να υποθέσει τη σχέση Einstein. Τέτοια μοντελοποίηση περιλαμβάνει παραδείγματα ενεργού ύλης και παθητικών σωματιδίων Brown ως ειδικές περιπτώσεις. Εφαρμόζοντας την στοχαστική θερμοδυναμική, η ομάδα κατέληξε στον πρώτο και τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής υποθέτοντας την ύπαρξη μιας συνηθισμένης θερμοδυναμικής θερμοκρασίας, όπως στη σχέση Αϊνστάιν.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές εξέτασαν μια κρίσιμη ποσότητα στη στοχαστική θερμοδυναμική, γνωστή ως παραγωγή πληροφοριακής εντροπίας, η οποία μετρά το σπάσιμο της συμμετρίας αντιστροφής χρόνου στο επίπεδο των μικροσκοπικών τροχιών. Χωρίς να υποθέσουν τη σχέση Αϊνστάιν και την αντίστοιχη θερμοδυναμική της θερμοκρασία, αλλά επιβάλλοντας τρεις συγκεκριμένες φυσικές συνθήκες, ο Sorkin και οι συνεργάτες του κατέληξαν σε μια εξίσωση για αυτό που αποκαλούν γενικευμένη θερμοκρασία μη-ισορροπίας. Χρησιμοποιώντας αυτή την εξίσωση, λαμβάνεται ένας δεύτερος νόμος χωρίς τη σχέση Αϊνστάιν. Αν στη συνέχεια υποθέσει κανείς αυτή τη σχέση, η γενικευμένη θερμοκρασία των ερευνητών καταλήγει στη συνηθισμένη θερμοδυναμική θερμοκρασία και η θεωρία τους ανακτά τα αντίστοιχα αποτελέσματα για τη συμβατική στοχαστική θερμοδυναμική.
Μια σημαντική συνέπεια της νέας θεωρίας είναι ότι, χωρίς τη σχέση Αϊνστάιν και τη σχετική θερμοδυναμική θερμοκρασία, οι συμβατικές σχέσεις διακύμανσης ανακτώνται μόνο σε ένα αφηρημένο, θεωρητικό επίπεδο πληροφοριών και όχι για θερμοδυναμικά μεγέθη – σύμφωνα με προηγούμενη εργασία. Υποθέτοντας μια γενικευμένη θερμοκρασία, μπορεί κανείς να εξαγάγει χρήσιμες θερμοδυναμικές σχέσεις όπως η ανισότητα Clausius, μια γενικευμένη «απόδοση Carnot» και τα όρια μεταξύ δύο βασικών μεγεθών – του εξαγόμενου έργου και της μεταβολής της ελεύθερης ενέργειας. Ο Sorkin και οι συνεργάτες του προτείνουν ότι η ιδέα τους για μια γενικευμένη θερμοκρασία θα μπορούσε να επαληθευτεί εφαρμόζοντας τη θεωρία τους σε ορισμένα πειραματικά συστήματα στα οποία η σχέση Αϊνστάιν δεν ισχύει.
Η επίτευξη της εξαγωγής μιας νέας μορφής του δεύτερου νόμου που ισχύει για τα ζωντανά συστήματα είναι αρκετά μεγάλος ισχυρισμός. Δεδομένου ότι η θεωρία δεν απαιτεί τη σχέση Αϊνστάιν, θα μπορούσε κανείς να την ονομάσει δεύτερο νόμο της αθερμικής δυναμικής, όπου εδώ το «αθερμικό(athermal)» υποδηλώνει τις μη θερμοδυναμικές ενεργές βιολογικές δυνάμεις που προκαλούν αποκλίσεις από την κλασική θερμοδυναμική. Σημειωτέον, η θεωρία υποθέτει ότι η δυναμική είναι και υπερβολικά αποσβεσμένη και Μαρκοβιανή – δηλαδή, ανεξάρτητη από την ιστορία του συστήματος. Ωστόσο, η υπερβολικά αποσβεσμένη προσέγγιση, η οποία αγνοεί την επιτάχυνση και την αδράνεια, μπορεί να αποτύχει όταν οι διακυμάνσεις εξαρτώνται από τη θέση, όπως για τις διαβαθμίσεις θερμοκρασίας. Επιπλέον, πολλά ενεργά βιολογικά συστήματα – όπως τα μεταναστευτικά κύτταρα – εμφανίζουν μη-μαρκοβιανή ανώμαλη διάχυση. Σε αυτές τις γραμμές, παραβιάσεις των σχέσεων διακύμανσης-διάσπασης που είναι πιο γενικές από τη σχέση Αϊνστάιν μπορούν να τεθούν στο παιχνίδι.
Αυτές οι σκέψεις απαιτούν περαιτέρω γενικεύσεις της νέας θεωρίας, όπως οραματίζεται ο Schrödinger: «Η ζωντανή ύλη, αν και δεν ξεφεύγει από τους «νόμους της φυσικής», όπως έχουν διατυπωθεί μέχρι σήμερα, είναι πιθανό να περιλαμβάνει «άλλους νόμους της φυσικής» μέχρι τώρα άγνωστους, οι οποίοι μόλις αποκαλυφθούν, θα αποτελέσουν επίσης αναπόσπαστο μέρος της επιστήμης».
Η φυσική επιλογή δεν είναι ο μόνος μηχανισμός της Εξέλιξης, επιβεβαιώνει πείραμα στο φυτό του ρυζιού.
Εξελικτικό πείραμα που διήρκεσε μια δεκαετία έδειξε ότι το φυτό του ρυζιού μπορεί να αποκτά αντοχή στο κρύο χωρίς γονιδιακές προσαρμογές, εύρημα που έρχεται να προστεθεί στις ενδείξεις για έναν μηχανισμό που αποκλίνει από το βασικό δόγμα της εξελικτικής θεωρίας.
Η κρατούσα άποψη θέλει τα είδη να προσαρμόζονται στο περιβάλλον τους αποκλειστικά μέσω της φυσικής επιλογής μεταλλάξεων που προκύπτουν τυχαία.
Η μελέτη που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Cell αφορά ένα διαφορετικό είδος κληρονομήσιμων χαρακτηριστικών, τα οποία προκύπτουν από τους λεγόμενους επιγενετικούς παράγοντες –μόρια που συνδέονται στο μόριο του DNA και ρυθμίζουν τη λειτουργία των γονιδίων χωρίς να αλλάζουν τις αλληλουχίες τους.
Οι ερευνητές της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών ήταν περίεργοι να μελετήσουν πώς η όρυζα, η οποία κατάγεται από τροπικά κλίματα, προσαρμόστηκε στις χαμηλές θερμοκρασίες των βόρειων χωρών όπου έχει επεκταθεί η καλλιέργειά της.
Η ομάδα πειραματίστηκε με μια ασιατική ποικιλία (Oryza sativa L.) που παράγει ελάχιστους πόρους σε χαμηλές θερμοκρασίες. Τα φυτά τοποθετήθηκαν για μια εβδομάδα σε έναν θάλαμο με σταθερή θερμοκρασία 15 βαθμών πριν αφεθούν να συνεχίσουν την ανάπτυξή τους σε πιο ζεστό περιβάλλον.
Σπόροι συλλέχθηκαν από τα πιο παραγωγικά φυτά και, αφότου φύτρωσαν, υποβλήθηκαν στην ίδια δοκιμασία. Όταν το πείραμα έφτασε στην τρίτη γενιά, ορισμένα φυτά είχαν αποκτήσει αντοχή στο κρύο και έδιναν αφθονία σπόρων. Το χαρακτηριστικό αυτό διατηρήθηκε στις επόμενες πέντε γενιές, ήταν δηλαδή κληρονομήσιμο.
Τα φυτά απέκτησαν αντοχή μέσα σε μόλις τρεις γενιές, πολύ ταχύτερα από ό,τι θα αναμενόταν αν οι αλλαγές προέρχονταν από γονιδιακές προσαρμογές μέσω της φυσικής επιλογής, αναφέρουν οι ερευνητές. Η ομάδα χρειάστηκε χρόνια για να επιβεβαιώσει τα ευρήματα και να δείξει ότι το γονιδίωμα της νέας ποικιλίας δεν διέφερε σε σχέση με τους προγόνους της.
Η πραγματική διαφορά αποκαλύφθηκε με εξειδικευμένες εργαστηριακές αναλύσεις που αποκάλυψαν επιγενετικές διαφορές: η ανθεκτική στο κρύο ποικιλία έφερε λιγότερες χημικές τροποποιήσεις σε ένα γονίδιο με την ονομασία ACT1.
Η απομάκρυνση αυτών των επιγενετικών παραγόντων από άλλα φυτά αύξανε την παραγωγικότητά τους σε χαμηλές θερμοκρασίες, ενώ η προσθήκη τους σε ήδη προσαρμοσμένα φυτά τα έκανε ευάλωτα στο κρύο. Σε συνδυασμό, τα ευρήματα αυτά καταδεικνύουν αιτιώδη σχέση.
Φαινόμενα επιγενετικής κληρονομικότητας έχουν καταγραφεί και σε ζώα. Για παράδειγμα, παλαιότερη έρευνα είχε δείξει ότι τα ποντίκια που εκπαιδεύονται να φοβούνται μια συγκεκριμένη μυρωδιά δίνουν απογόνους με αυξημένη ευαισθησία στην ίδια οσμή.
Τα τελευταία χρόνια οι επιγενετικοί παράγοντες προσελκύουν μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον και στον άνθρωπο, αν και οι περισσότερες μέχρι σήμερα μελέτες αφορούσαν παθήσεις και όχι ωφέλιμες προσαρμογές.
Η μελέτη της επιγενετικής κληρονομικότητας έχει μόλις αρχίσει.
Μια υποθετική πέμπτη δύναμη θα μπορούσε να επιβεβαιωθεί από την επίδρασή της στις συχνότητες οπτικής μετάβασης των διαφορετικών ισοτόπων ενός στοιχείου.
Σύμφωνα με τα σχολικά βιβλία, τέσσερις είναι οι δυνάμεις που υπάρχουν στη φύση: η βαρυτική, η ηλεκτρoμαγνητική, η ισχυρή πυρηνική και η ασθενής πυρηνική. H βαρυτική δύναμη περιγράφεται ως η ελκτική δύναμη μεταξύ μαζών, η ηλεκτρική ως η δύναμη με την οποία έλκονται ή απωθούνται τα ηλεκτρικά φορτία και η μαγνητική η δύναμη μεταξύ των μαγνητών, η ισχυρή πυρηνική δύναμη αναφέρεται ως η δύναμη που συγκρατεί ενωμένα τα πρωτόνια και τα νετρόνια στον πυρήνα του ατόμου, ενώ η ασθενής πυρηνική δύναμη ευθύνεται για τη ραδιενεργό διάσπαση βήτα και είναι σημαντική σε πυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης στα άστρα.
Μεταξύ των προτεινόμενων προσθηκών στο Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής είναι μια πέμπτη δύναμη διαμέσου της οποίας αλληλεπιδρούν ηλεκτρόνια με νετρόνια. Αν και τα μποζόνια που μεταφέρουν την εν λόγω δύναμη θα μπορούσαν να είναι ελαφρύτερα από ένα νετρίνο ή βαρύτερα από ένα κορυφαίο κουάρκ, η ίδια η δύναμη είναι προφανώς αδύναμη. Σε μια πρόσφατη δημοσίευση με τίτλο “Nonlinear calcium King plot constrains new bosons and nuclear properties” , οι ερευνητές A. Wilzewski et al. έθεσαν νέα ανώτατα όρια στην ισχύ της δύναμης για μποζόνια με μάζα που κυμαίνεται από 10 έως 107 eV/c2. Το έκαναν μετρώντας μικροσκοπικές διαφορές στις συχνότητες οπτικής μετάβασης στα ισότοπα του ασβεστίου.
Μια ατομική μετάβαση διαφέρει στη συχνότητα από το ένα ισότοπο στο άλλο, επειδή ο πυρήνας κάθε ισοτόπου διαφέρει σε μάζα και κατανομή φορτίου. Οι μετατοπίσεις είναι μικροσκοπικές αλλά είναι ευαίσθητες σε μια υποθετική δύναμη μεταξύ νετρονίων και ηλεκτρονίων. Για να αυξήσουν τις πιθανότητές τους να ανιχνεύσουν μια ανώμαλη μετατόπιση, οι ερευνητές πραγματοποίησαν μετρήσεις υψηλής ακρίβειας των πυρηνικών μαζών και δύο στενών μεταβάσεων σε διαφορετικές καταστάσεις ιόντων ασβεστίου. Το ασβέστιο έχει πέντε σταθερά ισότοπα και επομένως τέσσερις ξεχωριστές μετατοπίσεις για κάθε μετάβαση, σε σχέση με το πιο άφθονο ισότοπο, το ασβέστιο-40 (40Ca).
Η απεικόνιση των μετατοπίσεων μιας μετάβασης σε σχέση με τις μετατοπίσεις των άλλων δίνει το λεγόμενο διάγραμμα King. Ελλείψει μιας πέμπτης δύναμης ή άλλης ανωμαλίας, οι μετατοπίσεις για για 42Ca , 44Ca , 46Ca ,και 48Ca θα ακολουθούσαν μια ευθεία γραμμή. Χάρη στην ευαισθησία και την ακρίβεια του πειράματός τους, οι ερευνητές κατέγραψαν μικροσκοπικές αποκλίσεις από τη γραμμικότητα για κάθε ισότοπο. Μέρος ή το σύνολο της μη γραμμικότητας θα μπορούσε να αποδοθεί σε επιδράσεις εντός του Καθιερωμένου Προτύπου. Παρά το περιθώριο ελιγμών, τα νέα ανώτερα όρια για την πέμπτη δύναμη είναι πιο αυστηρά από τις προηγούμενες τιμές που προέκυψαν από τα διαγράμματα King.
Οι φυσικοί έχουν εφεύρει δύο τύπους μυστηριωδών εννοιών: την σκοτεινή ενέργεια και την σκοτεινή ύλη. Και δεν τα ονομάζουν έτσι, μόνο και μόνο επειδή τους αρέσει το «σκοτάδι», αλλά γιατί στην πραγματικότητα δεν έχουν ιδέα από που προέρχονται και από τι συνίστανται. Χρειάζονται όμως αναγκαστικά την έννοια της σκοτεινής ενέργειας για να αποδώσουν σε κάποια αιτία την επιταταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος, όπως και την έννοια της σκοτεινής ύλης για να εξηγήσουν γιατί οι γαλαξίες που περιστρέφονται αρκετά γρήγορα δεν διαλύονται εξαιτίας των φυγόκεντρων δυνάμεων. Η ιδέα ότι αυτό συμβαίνει επειδή η ενέργεια απλώς δεν διατηρείται και προέρχεται από το πουθενά είναι αρκετά ελκυστική. Το ερώτημα είναι αν αυτό παραβιάζει την θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν;
Η ενέργεια μπορεί να αυξηθεί ή να μειωθεί κάθε φορά που ο ίδιος ο χώρος μεταβάλλεται με τον χρόνο. Για παράδειγμα, έστω ότι σε ένα μέρος του χώρου περιέχονται κβάντα φωτός (φωτόνια). Τα φωτόνια αντιστοιχούν σε ένα μήκος κύματος λ από το οποίο εξαρτάται η ενέργειά τους: . Όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος, τόσο μικρότερη είναι η ενέργεια του φωτονίου. Αν έχουμε Ν φωτόνια τότε η συνολική ενέργειά τους θα είναι: Aς φανταστούμε τον χώρο – το κουτί – που περιέχει τα Ν φωτόνια να διαστέλλεται. Θα έχουμε τον ίδιο αριθμό φωτονίων, αλλά τώρα το μήκος κύματός τους θα είναι μεγαλύτερο και επομένως η ενέργειά τους είναι μικρότερη. Δηλαδή, η συνολική ενέργεια μειώθηκε. Πού πήγε; Δεν πήγε πουθενά, απλά δεν διατηρήθηκε. Κι αυτό δεν είναι απλά μια θεωρία. Συμφωνεί με τις παρατηρήσεις. Η μη διατήρηση ενέργειας των φωτονίων στο διαστελλόμενο σύμπαν είναι ο λόγος που η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου αντιστοιχεί σήμερα στα μεγάλα μήκη κύματος της μικροκυματικής αντινοβολίας.
Επομένως (*), η ενέργεια δεν διατηρείται εφόσον ο χώρος μπορεί να τεντωθεί και να συρρικνωθεί, κάτι που συμβαίνει στη θεωρία της γενικής σχετικότητας. Ωστόσο, στη θεωρία του Αϊνστάιν έχουμε μια πιο περίπλοκη σχέση για την ενέργεια. Η οποία στην ουσία λέει ότι αν η ενέργεια δεν διατηρείται, αυτό συμβαίνει επειδή ο χώρος μεταβάλλεται με τον χρόνο. Η μεταβολή στην ενέργεια πρέπει να συμβαδίζει με την μεταβολή του χώρου. Στην στριφνή ορολογία της γενικής σχετικότητας ονομάζεται νόμος συναλλοίωτης διατήρησης του τανυστή ενέργειας-ορμής, αλλά για απλότητα ας το πούμε γενικευμένη διατήρηση της ενέργειας.
Θα μπορούσαμε διαμέσου αυτής της γενικευμένης διατήρησης ενέργειας να εξηγήσουμε την σκοτεινή ύλη και την σκοτεινή ενέργεια; Η σύντομη απάντηση είναι όχι. Κι αυτό γιατί στη θεωρία του Αϊνστάιν, αυτή η γενικευμένη διατήρηση ενέργειας ικανοποιείται αυτόματα. Είναι μια μαθηματική ταυτότητα. Είναι πάντα αληθής, αρκεί να χρησιμοποιήσουμε τη θεωρία του. Στην πράξη αυτό σημαίνει ότι κάθε προσπάθεια απόρριψης της γενικευμένης διατήρησης ενέργειας έχει ως συνέπεια να εμφανίζεται μια νέα συνεισφορά στις εξισώσεις που αναπληρώνει την αναντιστοιχία. Κι αυτή η νέα συνεισφορά, μπορεί να μοιάζει με σκοτεινή ενέργεια, μπορεί να μοιάζει με σκοτεινή ύλη, αλλά δεν είναι κάτι καινούργιο. Είναι μαθηματικά το ίδιο πράγμα, απλά ερμηνεύεται διαφορετικά. Aυτό είναι το αντικείμενο της πρόσφατης δημοσίευσης του φυσικού H. R. Fazlollahi με τίτλο «Non-conserved modified gravity theory» .
Ο Fazlollahi χρησιμοποιεί αυτήν την προσέγγιση της μη διατήρησης της ενέργειας για να καταλήξει σε συγκεκριμένες πειραματικές προβλέψεις που μπορούν αναζητηθούν στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων. Το ζήτημα είναι ότι ακόμα κι αν αυτή η πρόβλεψη αποδειχτεί σωστή, υπάρχουν περίπου εκατό άλλα θεωρητικά μοντέλα που δίνουν την ίδια πρόβλεψη …
Για περισσότερες λεπτομέρειες παρακολουθείστε το βίντεο της Sabine Hossenfelder που ακολουθεί:
(*) Η μη διατήρηση της ενέργειας των φωτονίων του κοσμικού υποβάθρου κατά την διαστολή του σύμπαντος περιγράφεται με γλαφυρό τρόπο με την έκφραση «τα φωτόνια κρυώνουν όσο το σύμπαν διαστέλλεται», στο κλασικό βιβλίο του Βασίλη Ξανθόπούλου, ‘Περί Αστέρων και Συμπάντων’, ΠΕΚ, 1987:
«Την εποχή t 500.000 χρόνια η θερμοκρασία ήταν T 3.000K. To σύμπαν ήταν 1000 φορές μικρότερο απ’ ότι σήμερα (δηλαδή η απόσταση μεταξύ δυο τυχαίων σημείων του ήταν 1000 φορές μικρότερη απ’ ότι είναι σήμερα). Πριν από τη θερμοκρασία αυτή, η ύλη ήταν αρκετά ιοντισμένη, αποτελούμενη ως επί το πλείστον από ελεύθερα ηλεκτρόνια και ιόντα υδρογόνου και ηλίου. Τα φωτόνια αντιδρούσαν με τα φορτισμένα αυτά σωματίδια και η ζωή τους ήταν γεμάτη από συνεχείς απορροφήσεις και επανεκπομπές. Το σύμπαν ήταν αδιαφανές στα φωτόνια, τα οποία λόγω των συνεχών αλληλεπιδράσεων, βρίσκονταν σε θερμική ισορροπία με την ύλη. Σε θερμοκρασία Τ3.000K τα ηλεκτρόνια ενώθηκαν με τα ιόντα και σχημάτισαν ουδέτερους πυρήνες. Έκτοτε το σύμπαν έγινε διαπερατό (διαφανές) στα φωτόνια, τα οποία επηρεάζονται, πλέον, μόνον από τον χώρο αλλά όχι κι από την ύλη του. Λέμε ότι για Τ 3.000K η ύλη διαχωρίζεται (decouples) από την ακτινοβολία ή ότι τα φωτόνια υφίστανται την τελευταία τους σκέδαση (last scattering).
Λόγω της διαστολής του σύμπαντος, από την τελευταία τους σκέδαση και μετά, τα φωτόνια «κρυώνουν». Για να καταλάβουμε το φαινόμενο αυτό, φανταζόμαστε ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, που δεν είναι τίποτε άλλο από φωτόνια, σχηματίζει στάσιμα κύματα μέσα σε κάποιο χώρο με γραμμική διάσταση d. Τότε ισχύει nλ=2d, όπου λ είναι το μήκος κύματος της ακτινοβολίας και n ένας ακέραιος αριθμός.
Έστω ότι από τότε οι διαστάσεις του σύμπαντος έχουν αυξηθεί, λόγω της διαστολής του, κατά έναν παράγοντα δ, τότε το d της προηγούμενης σχέσης αυξήθηκε κι αυτό κατά τον παράγοντα δ, και επειδή ο αριθμός των στάσιμων κυμάτων n παραμένει σταθερός, το μήκος κύματος λ πρέπει να αυξηθεί κι αυτό κατά τον ίδιο παράγοντα. Αύξηση, όμως, του μήκους κύματος συνεπάγεται ελάττωση της συχνότητας f της ακτινοβολίας, κατά τον ίδιο παράγοντα δ. Επειδή η ενέργεια του φωτονίου είναι hf, όπου h η σταθερά του Planck, και η ισοδύναμή του θερμοκρασία Τ θα είναι T=hf/k, όπου k η σταθερά του Boltzmann, βρίσκουμε ότι η ενέργεια και η θερμοκρασία του φωτονίου ελαττώνονται κατά τον παράγοντα δ της διαστολής του σύμπαντος.Όσο το σύμπαν θα διαστέλλεται, τα φωτόνια θα κρυώνουν.
Εφόσον από την εποχή της τελευταίας σκέδασης του φωτός μέχρι σήμερα το σύμπαν έχει μεγαλώσει κατά 1000 φορές, η θερμοκρασία των φωτονίων, αντίστοιχα, έχει ελαττωθεί κατά 1000 φορές περίπου. Αυτή την ακτινοβολία, που συνεχώς κρυώνει, την παρατηρούμε σήμερα ως ακτινοβολία μικροκυμάτων των 3 Κ. Πρόκειται για κοσμική ακτινοβολία, που γεμίζει όλο το σύμπαν, και παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 1965 από τους Penzias και Wilson.»
Η Γη περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της, περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο, κινείται μαζί με τον Ήλιο γύρω από το κέντρο το Γαλαξία μας και απομακρύνεται μαζί με τον Γαλαξία μας από τους άλλους γαλαξίες.
Αν θέλετε να μάθετε πόσο γρήγορα κινείται η Γη στο σύμπαν μας, πρέπει να θέσετε την ερώτηση: «Σε σχέση με τι;» Ρωτάτε αποκλειστικά για την (ιδιο)περιστροφή της; Για την κίνησή της γύρω από τον Ήλιο(*); Γύρω από το κέντρο του Γαλαξία; Την Τοπική Ομάδα γαλαξιών; Την μεγάλης κλίμακας δομή του σύμπαντος; Ή τα υπολείμματα της ακτινοβολίας από την Μεγάλη Έκρηξη, την κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου;
Ανεξάρτητα από την οπτική γωνία που επιλέγετε, η Γη βρίσκεται πάντα σε κίνηση. Έτσι, ο πλανήτης μας περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του ολοκληρώνοντας μια πλήρη περιστροφή 360° μία φορά την ημέρα. Επιπλέον, περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο, ολοκληρώνοντας μία περιφορά κάθε χρόνο. Αλλά και ολόκληρο το Ηλιακό Σύστημα – ο Ήλιος, οι πλανήτες, οι δορυφόροι και όλα τα άλλα – κινούνται μέσα στον Γαλαξία μας, σε τροχιά γύρω από το γαλαξιακό κέντρο. Ο Ήλιος χρειάζεται περίπου 223 εκατομμύρια χρόνια για να κάνει μια πλήρη περιφορά γύρω από το κέντρο του Γαλαξία μας. Και τέλος, ο Γαλαξίας μας κινείται μαζί με την τοπική ομάδα γαλαξιών στον διαγαλαξιακό χώρο.
H ‘συνολική’ μας κίνηση στο διάστημα ανέρχεται σε περίπου 370 km/s προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση: προς τον αστερισμό του Λέοντα. Κατά τη διάρκεια ενός έτους, αυτό μπορεί να διαφέρει έως και ~30 km/s, κυρίως λόγω της μεταβαλλόμενης κίνησης της Γης γύρω από τον Ήλιο. Αυτό επιβεβαιώνεται από μετρήσεις της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου, η οποία εμφανίζεται κατά προτίμηση θερμότερη προς την κατεύθυνση που κινούμαστε (προς τον Λέοντα) και κατά προτίμηση ψυχρότερη προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κίνησή μας (μακριά από τον αστερισμό του Υδροχόου).
Στο σχήμα το διπλό βέλος παριστάνει την ταχύτητα του ηλιακού μας συστήματος σε σχέση με την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου. Από τις μετρήσεις ανισοτροπίας της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου προέκυψε η τιμή 370 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Η ταχύτητα αυτή είναι το διανυσματικό άθροισμα της ταχύτητας του ηλιακού μας συστήματος ως προς το κέντρο του γαλαξία μας, που είναι περίπου 220 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο, της ταχύτητας του γαλαξία μας ως προς το κέντρο μάζας της τοπικής ομάδας γαλαξιών, περίπου 80 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο και της ταχύτητας της τοπικής ομάδας γαλαξιών ως προς το «ακίνητο» σύστημα της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου (διαβάστε σχετικά: Η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μπορεί να παίξει τον ρόλο του αιθέρα;).
Τελικά, αγνοώντας τις διακυμάνσεις στην ετήσια κίνησή μας γύρω από τον Ήλιο, μπορούμε να διαπιστώσουμε ότι το πλανητικό μας σύστημα κινείται σε σχέση με την κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου με ταχύτητα 368 km/sec, με αβεβαιότητα μόλις ± 2 km/sec.
Η θεωρητική φυσικός Mary K Gaillard, πέθανε το πρωί της 23ης Μαΐου 2025. Ήταν 86 ετών. Η καθηγήτρια Gaillard ήταν πρωτοπόρος σε όλη τη διάρκεια της καριέρας της. Το 1981 έγινε η πρώτη γυναίκα που εντάχθηκε στο διδακτικό προσωπικό Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Berkeley της Καλιφόρνια. Ταυτόχρονα, διετέλεσε ανώτερο μέλος του προσωπικού στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), και αργότερα επικεφαλής της Σωματιδιακής Θεωρητικής Ομάδας από το 1985 έως το 1987. Συνταξιοδοτήθηκε το 2009, αλλά παρέμεινε ενεργή ως καθηγήτρια στη Μεταπτυχιακή Σχολή του UC Berkeley και ως επισκέπτρια επιστήμονας στο Εργαστήριο Berkeley.
ΗMary K Gaillard διδάσκει στο UC Berkeley αρχές του 1980
Η καριέρα της ως θεωρητική φυσικός εκτείνεται από την δεκαετία του 1960 και τις αρχές της δεκαετίας του 1970, όταν αναπτυσσόταν αυτό που είναι τώρα γνωστό ως Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής, μέχρι και την πειραματική του επιβεβαίωση, που κορυφώθηκε με την ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs το 2012. Δίδαξε φυσική σε χιλιάδες φοιτητές και διεξήγαγε πρωτοποριακή έρευνα στον τομέα της θεωρητικής σωματιδιακής φυσικής. Προβλέποντας τη μάζα του γοητευτικού κουάρκ (με τον Benjamin W. Lee), τα γεγονότα 3-jet (με τους John Ellis και GG Ross) και τη μάζα του κουάρκ πυθμένα (με τους Mike Chanowitz και John Ellis), η Mary K άνοιξε νέους δρόμους έρευνας και ανακαλύψεων. Η προσφορά της στον τομέα αναγνωρίστηκε μέσω του Βραβείου EO Lawrence Memorial και του Βραβείου JJ Sakurai για τη Θεωρητική Σωματιδιακή Φυσική.
Η Mary K αποτέλεσε πρότυπο για πολλές γυναίκες στο Τμήμα Φυσικής του Μπέρκλεϋ και σε όλο τον κόσμο. Καθ’ όλη τη διάρκεια της καριέρας της, αντιμετώπισε διακρίσεις λόγω φύλου, τόσο σε επαγγελματικό όσο και σε προσωπικό επίπεδο. Η επιμονή της στην υπέρβαση των προκαταλήψεων χρησιμεύει ως πρότυπο έμπνευσης για τις γυναίκες στην επιστήμη, για εμάς σήμερα και για τις μελλοντικές γενιές. Όταν κάποτε σε μια δημόσια εκδήλωση της ζήτησαν να δώσει συμβουλές σε νέες γυναίκες φυσικούς, απάντησε: «Απλώς πρέπει να αγαπάς αρκετά τη φυσική, ώστε να είναι ένα πραγματικό πάθος για εσένα, και να συνεχίζεις να απορρίπτεις όλα τα αρνητικά, να αγνοείς τις ανοησίες και να συνεχίζεις με την έρευνά σου».
Αν ο ανθρώπινος πολιτισμός είναι μοναδικός στο απέραντο σύμπαν, τότε πρέπει να υιοθετήσουμε μια φιλοσοφία που θα καλύψει το κενό
Οι συνεχείς επιστημονικές ανακαλύψεις από την εξερεύνηση του διαστήματος μας κάνουν να υποψιαζόμαστε ότι δεν είμαστε μόνοι στο σύμπαν. Όμως, δεν έχουμε βρει ακόμη καμία απόδειξη για εξωγήινη ζωή, κάτι που αυξάνει τις πιθανότητες να είμαστε μια μοναδική εξαίρεση στην απεραντοσύνη του σύμπαντος.
Η ιδέα ότι μπορεί να υπάρχουν εξωγήινοι πολιτισμοί έχει κατακυριεύσει την ανθρώπινη φαντασία. Δεν είναι μόνο οι λάτρεις της επιστημονικής φαντασίας που υποθέτουν την ύπαρξη εξωγήινης νοημοσύνης, αλλά και το ευρύ κοινό φαίνεται να κλίνει έντονα προς την πεποίθηση ότι δεν είμαστε μόνοι. Οι άνθρωποι σε όλα τα μήκη και πλάτη της Γης, όταν συζητούν για τις δυνατότητες ύπαρξης εξωγήινης ζωής, συνήθως καταλήγουν: «αποκλείται να είμαστε μόνοι στο σύμπαν!». Και ποιος μπορεί να τους κατηγορήσει; Με δισεκατομμύρια γαλαξίες, ο καθένας από τους οποίους βρίθει από άστρα και εξωπλανήτες, οι πιθανότητες ύπαρξης ζωής μόνο στη Γη, σ’ αυτήν την χλωμή μπλε κουκκίδα, φαίνονται απίστευτα μικρές. Πολλοί επιστήμονες και προσωπικότητες των μέσων ενημέρωσης ενισχύουν αυτή την ιδέα, μετατρέποντας τη συζήτηση από το «αν» υπάρχει ζωή στο «πότε» θα τη βρούμε και με «τι» μπορεί να μοιάζει. Σε αυτή την ατμόσφαιρα ενθουσιασμού και εικασιών, η προσδοκία να συναντήσετε κάποιο άλλο ευφυές είδος είναι σχεδόν αναπόφευκτη – εκτός αν βέβαια, πιστεύετε ότι οι εξωγήινοι είναι ήδη εδώ.
Η ιδέα ενός σύμπαντος γεμάτου ζωή έλκεται από την διαίσθησή μας, απηχώντας μερικές από τις πιο απλές αλλά βαθιές φιλοσοφικές ιδέες. Το ξυράφι του Occam μας παρακινεί προς την ιδέα ότι η «ζωή εκεί έξω» είναι η πιο εύκολη εξήγηση – είναι ορθή. Η αρχή της μετριότητας μας υπενθυμίζει ότι η μικρή γωνιά της ύπαρξής μας μάλλον δεν είναι και τόσο μοναδική. Και η Κοπερνίκεια αρχή σαρώνει την παλιά, εγωκεντρική φαντασίωση της ανθρωπότητας ως κέντρο του σύμπαντος. Το να πιστεύουμε ότι είμαστε μόνοι σε αυτό το απέραντο διάστημα, είναι όχι μόνο απίθανο αλλά παράξενα ξεπερασμένο, σαν να δεχόμαστε κάποιον παγκόσμιο χάρτη όπου η Γη βρίσκεται στο κέντρο του. Το ίδιο θαύμα αποτυπώνει ο Carl Sagan στο μυθιστόρημά του ‘Επαφή’: «Το σύμπαν είναι απίστευτα μεγάλο. Αν υπήρχαμε μόνο εμείς, θα ήταν μια τρομερή σπατάλη χώρου»:
Αλλά αυτή η πίστη στην ύπαρξη εξωγήινων πολιτισμών δεν αφορά μόνο τη διαίσθηση – βασίζεται στην επιστήμη που πυροδοτεί τόσο την περιέργεια όσο και το δέος. Με την ανακάλυψη των εξωπλανητών, μάθαμε ότι ο γαλαξίας μας ξεχειλίζει από ποικιλομορφία: Δισεκατομμύρια πλανήτες περιφέρονται γύρω από άστρα στη λεγόμενη κατοικήσιμη ζώνη, όπου οι συνθήκες μπορεί να υποστηρίζουν υγρό νερό. Κάποτε, οι ωκεανοί της Γης έμοιαζαν μοναδικοί. Τώρα, κρυμμένες θάλασσες σε δορυφόρους όπως η Ευρώπη και ο Εγκέλαδος δείχνουν ότι οι υδάτινοι κόσμοι μπορεί τελικά να μην είναι τόσο σπάνιοι. Στη Γη, η ζωή έχει αποδειχθεί εξαιρετικά ανθεκτική, καθώς ευδοκιμεί σε ηφαιστειακούς κρατήρες που βράζουν, όξινες λίμνες, ακόμη και σε ραδιενεργές περιοχές – ακραίες συνθήκες που διεγείρουν την φαντασία για το πού θα μπορούσε να υπάρχει ζωή. Οι εξωγήινοι οργανισμοί μπορεί να εξελιχθούν με εντελώς διαφορετικούς τρόπους, πιθανόν διαμορφωμένους από βιοχημείες που δεν μπορούμε ακόμη να συλλάβουμε.
Κι ενώ η σιωπή του σύμπαντος μπορεί να φαίνεται εκκωφαντική, αξίζει να θυμόμαστε ότι η αναζήτησή μας μόλις ξεκίνησε. Με κοσμικούς όρους, μόλις μάθαμε να ακούμε και να βλέπουμε. Με τις επερχόμενες τεχνολογίες θα ανοίξουν εντελώς νέα παράθυρα στο σύμπαν. Στατιστικά, οι πιθανότητες φαίνονται αναμφισβήτητες: Με τρισεκατομμύρια άστρα και αμέτρητους πλανήτες, πώς είναι δυνατόν η ζωή να μην εμφανιστεί αλλού; Ακόμη και η ανακάλυψη ενός ταπεινού μικροβίου σε έναν μακρινό κόσμο θα ήταν επαναστατική, υπενθυμίζοντάς μας ότι η ιστορία της Γης δεν είναι παρά μία παράγραφος των ατελείωτων δυνατοτήτων του σύμπαντος.
Ωστόσο, η δικαιολογημένη επιστημονική αισιοδοξία δεν πρέπει να μας αποσπά από την απογοητευτική αλήθεια: ότι αυτός ο ενθουσιασμός εξακολουθεί να είναι ένα άλμα πίστης. Το ερώτημα αν είμαστε μόνοι παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα της επιστήμης. Τα δεδομένα δίνουν μια δελεαστική εικόνα – εξίσου συμβατή με ένα σύμπαν γεμάτο ζωή όσο και με ένα σύμπαν όπου στεκόμαστε μοναχικοί κάτω από τα άστρα. Το να επιμένει κανείς ότι πρέπει να υπάρχει ζωή εκεί έξω, είναι σαν να δέχχεται το συναίσθημα της αισιοδοξίας ως αποδεικτικό στοιχείο. Η πιο ειλικρινής απάντηση σε αυτό το κοσμικό μυστήριο είναι ένα απλό, γεμάτο δέος: «Δεν ξέρουμε».
Μπορεί να είμαστε ο μοναδικός πολιτισμός στο σύμπαν;
Η απάντηση έρχεται με το απίθανο ξεκίνημα της ζωής. Η αβιογένεση – η διαδικασία με την οποία η ζωή προκύπτει από την άβια ύλη – μπορεί να είναι τόσο σπάνια ώστε η Γη να αντιπροσωπεύει έναν μοναδικό θρίαμβο σε ένα κατά τα άλλα άγονο σύμπαν. Ακόμη και κάτω από ιδανικές συνθήκες, δεν γίνεται η ζωή απλώς να αναδυθεί. Κανένα πείραμα δεν κατάφερε να το επαναλάβει. Οι μοναδικές συνθήκες της Γης – μια σταθεροποιητική Σελήνη, οι τεκτονικές πλάκες και ακριβώς το σωστό χημικό μείγμα – μπορεί να είναι α-πίθανες, μία στο τρισεκατομμύριο. Η εξέλιξη προσθέτει ένα ακόμη φίλτρο: Ενώ η μικροβιακή ζωή μπορεί να είναι κοινή, το άλμα προς τα νοήμονα όντα μπορεί να απαιτεί μια διασκεδαστική σειρά ατυχημάτων και καταστροφών. Αν η εξέλιξή μας είναι μια κοσμική λοταρία, το σύμπαν μπορεί να είναι γεμάτο από αζήτητους λαχνούς. Παρ’ όλα τα δισεκατομμύρια άστρα και πλανήτες του, το σύμπαν μπορεί να παραμείνει εκκωφαντικά άδειο από ζωή.
Και ακόμα κι αν υπάρχουν άλλοι πολιτισμοί, μπορεί να μας χωρίζει για πάντα η απεραντοσύνη του χώρου και του χρόνου. Οι προσπάθειές μας να ‘ακούσουμε’ εξωγήινα σήματα από τα άστρα συνάντησαν μόνο ανατριχιαστική σιωπή. Οι πολιτισμοί μπορεί να προκύψουν και να εξαφανιστούν σαν σπινθήρες, που τρεμοπαίζουν πολύ πριν τα σήματα τους διασχίσουν το γαλαξιακό κενό. Οι αποστάσεις είναι τερατώδεις – το ίδιο το φως χρειάζεται χιλιετίες για να διασχίσει τα πλησιέστερα άστρα – και η τεχνολογία μας για διαστρικά ταξίδια είναι πιο πολύ φαντασία παρά πραγματικότητα. Για να κάνουμε τα πράγματα χειρότερα, η επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος παρασύρει τους γαλαξίες πιο μακριά, εγκλωβίζοντάς μας σε ένα είδος κοσμικής απομόνωσης. Μπορεί να είμαστε ουσιαστικά μόνοι – παρασυρμένοι σε μια υπέροχη αλλά αδιάφορη θάλασσα άστρων, κυματίζοντας ένα σήμα που κανείς δεν θα δει ποτέ.
Προς το παρόν, αυτή είναι η πραγματικότητα που βιώνουμε. Το αν υπήρξαμε ο μοναδικός πολιτισμός στο σύμπαν μας, μάλλον δεν θα μπορέσουμε ποτέ να το επιβεβαιώσουμε. Αν κάποτε ανακαλύψουμε εξωγήινη ζωή τότε θα ξέρουμε πως δεν είμαστε μόνοι στην λαμπερή φούσκα του παρατηρήσιμου σύμπαντος. Τι θα γινόταν όμως αν, μετά από αιώνες, τα τηλεσκόπια μας δεν βρουν εξωγήινες βιόσφαιρες, ούτε τεχνολογίες, αλλά διαπιστώσουν μια ανατριχιαστική κοσμική σιωπή; Όπως είπε ο Arthur C. Clarke, είτε είμαστε μόνοι είτε δεν είμαστε, και τα δύο είναι τρομακτικά.
Άστεγοι στο άπειρο
Με την πρώτη ματιά, η ιδέα της κοσμικής μοναξιάς φαίνεται μακρινή, θαμμένη κάτω από το θόρυβο της υπερπληθυσμιακής και χαοτικής ζωής μας. Ποιος έχει χρόνο να ασχοληθεί με την καθολική μοναξιά ενώ παλεύει με τα επίγεια καθημερινά προβλήματα; Όμως, αυτή η σιωπή φαίνεται στο υπόβαθρο της συλλογικής μας ψυχής, ένα σκοτεινό «τι θα γινόταν αν» που δεν μας αφήνει να ησυχάσουμε. Αν η αντανακλαστική αυτοσυνείδηση είναι μοναδική – ή τραγικά σπάνια – σε έναν άδειο κόσμο, οι επιπτώσεις είναι συγκλονιστικές, διαμορφώνοντας την ταυτότητά μας με ένα μείγμα δέους, άγχους και αποξένωσης.
Από τη μια πλευρά, αυτή η μοναξιά μοιάζει με την απόλυτη κοσμική φιλοφρόνηση. Φανταστείτε: Η Γη ως φορέας της μοναδικότητας της ύπαρξης, το μαγικό μέρος όπου το Σύμπαν αντιλαμβάνεται τον εαυτό του. Αν είμαστε μόνοι, η ύπαρξή μας υπερβαίνει τις πιθανότητες. Είναι ένα θαύμα που αψηφά τη φαντασία. Όπως το θέτει ο αστροφυσικός Howard A. Smith, γινόμαστε σπάνιοι, πολύτιμοι και κοσμικά σημαντικοί. Είμαστε μοναδικότητες – αδύνατες πιθανότητες που έγιναν πραγματικότητα.
Αλλά αυτή η εξαιρετική μοναδικότητα συνοδεύεται από μια στοιχειωμένη μοναξιά. Σε ένα σύμπαν τόσο απέραντο και σκοτεινό, θα ήμασταν η μόνη φωνή σε ένα αιώνιο κενό, τραγουδώντας σε κανένα κοινό, σκεπτόμενοι αν η πραγματικότητά μας είναι καν πραγματική. Αυτό δεν είναι απλώς ανησυχητικό – είναι βαθύτατα αποπροσανατολιστικό, αναγκάζοντάς μας να παλέψουμε με το παράδοξο να είμαστε κοσμικοί μονόκεροι και μοναχικοί περιπλανώμενοι.
Μερικοί φιλόσοφοι εντοπίζουν την κοσμική μοναξιά της ανθρωπότητας πίσω στη στιγμή που εκθρονιστήκαμε ανεπιτήδευτα από την επανάσταση του Κοπέρνικου. Το παρομοιάζουν με μια κοσμική προειδοποίηση έξωσης: Μια μέρα, η Γη ήταν η ζεστή, κεντρική εστία του Σύμπαντος και την επόμενη, χαθήκαμε σε μια απέραντη ερημιά. Μια υπαρξιακή μετατόπιση σαν «να είσαι άστεγος στο άπειρο». Απογυμνωμένοι από μια ιστορία όπου ο κόσμος περιστρεφόταν γύρω μας, βρεθήκαμε χαμένοι, απομονωμένοι και σμικρυμένοι από απεριόριστους ορίζοντες.
Σαν να στρίβει το μαχαίρι στην πληγή, κάθε επιστημονική ανακάλυψη απλώς βάθυνε την αίσθηση της αποξένωσής μας. Η ανακάλυψη της τεράστιας κλίμακας του σύμπαντος – τα δισεκατομμύρια των γαλαξιών και οι αδιανόητες αποστάσεις του – δεν έφερε απαντήσεις. Τόνιζε την απίθανη φύση της αντανακλαστικής μας επίγνωσης σε αυτόν τον μικρό, βραχώδη πλανήτη. Οι διάσημοι προβληματισμοί του Carl Sagan στηχλωμή μπλε κουκκίδα : H Γη, «μια μοναχική κουκκίδα στο αχανές κοσμικό σκοτάδι που μας περιβάλλει», τρεμοφέγγει σε μια θάλασσα σιωπηλών, αδιάφορων αστεριών.
Είναι ένα γλυκόπικρο παράδοξο: Είμαστε αστερόσκονη, φτιαγμένη από τα ίδια στοιχεία με τους γαλαξίες, αλλά νιώθουμε εξόριστοι από αυτούς. Η επανάσταση του Κοπέρνικου άφησε μια ουλή στην ανθρώπινη ψυχή, αποσπώντας μας από την ανθρωποκεντρική ζεστασιά του παλιού. Εξόρισε την ανθρωπότητα σε μια υπαρξιακή μοναξιά με την οποία ήρθαν αντιμέτωποι οι Νίτσε, Σαρτρ και Καμύ πολύ πριν αρχίσουμε τις ραδιοασρονομικές προσπάθειες ανίχνευσης εξωγήινων σημάτων από το διάστημα. Ενώ οι περισσότεροι από εμάς είναι εξοικειωμένοι με την καθημερινή μοναξιά – την κακή επικοινωνία, τις ρηχές σχέσεις ή τον πόνο της απομόνωσης – οι υπαρξιστές έσκαψαν βαθύτερα, ανακαλύπτοντας μια βαθιά κοσμική μοναξιά, μια αποσύνδεση φαινομενικά ραμμένη στον ίδιο τον ιστό της ύπαρξης.
Ο Νίτσε, προαναγγέλλοντας το θάνατο του Θεού, οραματίστηκε ένα σύμπαν απογυμνωμένο από θεϊκό σκοπό – μια τεράστια, αδέσμευτη έκταση όπου η ανθρωπότητα παρασύρεται χωρίς άγκυρα. Για αυτόν, το κενό δεν ήταν απλώς κενό. ήταν μια ψυχρή, αδυσώπητη υπενθύμιση ότι ο κόσμος είχε πάψει να είναι το σπίτι μας. Μόνο οι πιο γενναίοι, πίστευε, μπορούσαν να αντιμετωπίσουν αυτή την παγερή αδιαφορία και να σφυρηλατήσουν νόημα από την άβυσσο. Ο Καμύ, γράφοντας μέσα στη «Μεγάλη Σιωπή» του Φέρμι, παρομοίασε αυτή τη μοναξιά με μια κοσμική κραυγή που χάνεται σε μια ανατριχιαστική σιωπή. Στον Μύθο του Σισύφου, περιέγραψε την ανθρωπότητα ως ξένη σε ένα βουβό σύμπαν, παγιδευμένη στο οδυνηρό χάσμα μεταξύ της αγωνίας μας για νόημα και της σιωπηλής άρνησης του κόσμου. Ο Σαρτρ, εν τω μεταξύ, έβλεπε ένα ωμό σύμπαν χωρίς κανένα νόημα. Υποστήριξε ότι η ανθρωπότητα είναι ταυτόχρονα ελεύθερη και φυλακισμένη – απομονωμένα όντα που γεμίζουν την ύπαρξη με ρόλους και περισπασμούς, αλλά παραμένουν χαμένα. Μεταξύ άλλων, ο Σαρτρ προειδοποίησε, ότι είμαστε ναυαγισμένες υπάρξεις, εγκαταλελειμμένες για πάντα.
Αλλά ακόμη και ο Σαρτρ, με την αυστηρή άποψή του («η κόλαση είναι οι άλλοι») για τις ανθρώπινες σχέσεις, παραδέχτηκε ότι χωρίς άλλους, θα καταρρεύσουμε στο απόλυτο τίποτα. Η μοναξιά δεν είναι απλώς η απουσία ανθρώπων, είναι η οδυνηρή έλλειψη νοήματος που αισθάνεται έντονα η ανθρωπότητα, ως μοναχικός κάτοικος μιας φαινομενικά άδειας κοσμικής γειτονιάς. Μαθαίνουμε ποιοι είμαστε μέσα από τους άλλους. κρατούν τον καθρέφτη της ύπαρξής μας. Φαντάσου, για μια στιγμή, να είσαι ο μοναδικός άνθρωπος στη Γη. Χωρίς συγκρίσεις, χωρίς διάλογο – μόνο η φωνή σου, που αντηχεί αδιάκοπα στη σιωπή. Πώς θα επιβίωνε η αίσθηση του εαυτού σου;
Η λαχτάρα για τον «άλλο»
Σίγουρα, η Γη βρίθει από υπέροχη ζωή, αλλά τα ζώα και τα φυτά δεν ανταποκρίνονται στο αντανακλαστικό μας βλέμμα. Η ανακάλυψη βακτηρίων στον Άρη μπορεί να ενθουσιάσει τους επιστήμονες, αλλά δεν θα μειώσει αυτή τη βαθύτερη λαχτάρα. Η αληθινή παρηγοριά βρίσκεται στο να βρεις μια άλλη συνείδηση - κάποιον να μοιραστείς, να αμφισβητήσεις και να αποκαλύψεις τα μυστήρια της ύπαρξης. Στα πιο τρελά μας όνειρα, ένας άλλος πολιτισμός μπορεί να έχει απαντήσεις που δεν περνάνε καν από το μυαλό μας καν καταλάβουμε. Θα μπορούσαν να έχουν αποκαλύψει κάτι που έχουμε χάσει σχετικά με το νόημα του σύμπαντος; Ή μήπως και της ύπαρξής μας;
Για μεγάλο μέρος της ανθρώπινης ιστορίας, δεν βλέπαμε τους εαυτούς μας μόνους. Γεμίσαμε τον κόσμο με θεούς, τέρατα και μυθικά όντα – συντρόφους για να διώξουμε το τρομακτικό κενό. Ακόμη και σήμερα, για πολλούς, το κενό μετριάζεται από τη θεολογία, γεμάτη με αγγέλους, δαίμονες ή πνεύματα. Όταν οι άνθρωποι υπομένουν παρατεταμένη απομόνωση, συχνά επινοούν πρόσωπα και φιγούρες για να αντέξουν τη μοναξιά. Ίσως η σύγχρονη επιστημονική φαντασία μας, με τους φανταστικούς εξωγήινους και τις μηχανές που διαθέτουν αισθήματα, να εξυπηρετεί τον ίδιο σκοπό – έναν τρόπο να γεμίσει τη σιωπή με κάτι που μοιάζει με ανταπόκριση.
Τα πειράματα σκέψης της επιστημονικής φαντασίας εμβαθύνουν σ’ αυτήν την ανάγκη για «άλλους». Ο Per Schelde υποστηρίζει ότι οι εξωγήινοι και η Τεχνητή Νοημοσύνη είναι σύγχρονοι απόηχοι αρχαίων ξωτικών και δράκων. Αυτά τα όντα ευδοκίμησαν σε μια εποχή που τα αδάμαστα δάση και τα μυστηριώδη τοπία ενέπνεαν το θαύμα. Σήμερα με την φύση «εξημερωμένη», το διάστημα έχει γίνει η νέα άγρια φύση – οι αχαρτογράφητοι γαλαξίες ξεχειλίζουν με φανταστικά τέρατα και απόκοσμες οντότητες.
Φιλοσοφικά, οι ορισμοί βασίζονται στην αντίθεση – στην παρουσία ενός «άλλου» για να μας αντανακλά και να μας καθορίζει. Στην τρέχουσα κατάστασή μας, χωρίς μια αντανακλαστική συνείδηση, η επιστημονική φαντασία μπορεί να χρησιμεύσει ως μέσο υπέρβασης της ανθρωποκεντρικής μας άποψης. Οι εξωγήινοι και η Τεχνητή Νοημοσύνη προκαλούν τα όρια της ανθρώπινης ύπαρξης, αναγκάζοντάς μας να αναθεωρήσουμε τι σημαίνει να είσαι άνθρωπος. Όπως προτείνει ο Mark Rowlands, η έντονη ετερότητά τους γίνεται καθρέφτης: Όταν κοιτάμε τους εξωγήινους ή τις μηχανές, στην ουσία κοιτάμε τον εαυτό μας. Ταινίες όπως το Blade Runner και το AI Τεχνητή Νοημοσύνη του Σπίλμπεργκ δεν εξερευνούν απλώς τις ρέπλικες και τα ρομπότ – διερευνούν την ουσία της ανθρωπότητας.
Αυτή η λαχτάρα για έναν «άλλο» μπορεί επίσης να εξηγήσει την εμμονή μας με την τεχνητή νοημοσύνη. Θα μπορούσε η επιδίωξή μας για γενική τεχνητή νοημοσύνη – ικανή να αντικατοπτρίζει την ανθρώπινη σκέψη – να είναι μια υποσυνείδητη απάντηση στην τρομακτική πιθανότητα να είμαστε εντελώς μόνοι; Ίσως αυτές οι δημιουργίες δεν είναι απλώς τεχνολογικά θαύματα αλλά μια συλλογική προσπάθεια να μοιραστούμε το βάρος της κοσμικής μας μοναξιάς, να βρούμε παρέα στο απέραντο και άδειο σύμπαν – ακόμα κι αν πρέπει να την δημιουργήσουμε μόνοι μας.
Αυτό που κάνει το κενό υποφερτό
Ας υποθέσουμε ότι, η ανθρωπότητα, μετά από 500 χρόνια αναζήτησης, καταλήγει στο συμπέρασμα ότι το σύμπαν είναι οριστικά απαλλαγμένο από γείτονες. Χωρίς συναρπαστικές συναντήσεις με εξωγήινους, χωρίς μεγάλες γαλαξιακές συνομιλίες. Μόνο εμείς, ίσως και μερικά μικρόβια στον Άρη. Τι γίνεται τότε; Και τι γίνεται τώρα, αν έχουμε πειστεί για την κοσμική μας μοναξιά; Για καθοδήγηση, επιστρέφουμε στους υπαρξιστές φιλοσόφους.
Η μοναξιά, μας θυμίζουν ότι δεν είναι μόνο φορτίο. Περιέχει μια περίεργη, στοιχειωμένη ομορφιά. Αν μάθουμε να κάνουμε ειρήνη με αυτήν την καθολική σιωπή, όσο απόκοσμη κι αν τη νιώθουμε αρχικά, μπορεί να μας αποκαλύψει ένα βαθύτερο νήμα. Ο Καμύ το περιγράφει στον Μύθο του Σίσυφου: «Τούτη την κρίσιμη στιγμή που ο άνθρωπος κάνει τον απολογισμό της ζωής του, ο Σίσυφος, επιστρέφοντας προς το βράχο του, παρατηρεί αυτή την ασύνδετη σειρά των πράξεων που φτιάχνει το πεπρωμένο του, δημιουργημένο από τον ίδιο, συσπειρωμένο κάτω από το βλέμμα της μνήμης του και σφραγισμένο σε λίγο με το θάνατό του. Έτσι, πεπεισμένος για την απόλυτα ανθρώπινη έλευση κάθε ανθρώπινου πράγματος, σαν τυφλός που λαχταρά το φως του και που γνωρίζει πως η νύχτα είναι ατέλειωτη, πορεύεται συνέχεια. Ο βράχος κυλάει πάντα.
Αφήνω τον Σίσυφο στους πρόποδες του βουνού! Πάντα ξαναβρίσκει κανείς το φορτίο του. Αλλά ο Σίσυφος διδάσκει την ύψιστη πίστη που αρνείται τους θεούς και σηκώνει τους βράχους. Κι εκείνος επίσης κρίνει ότι όλα είναι καλά. Τούτο το σύμπαν, αδέσποτο στο εξής, δεν του φαίνεται άγονο ούτε ασήμαντο. Κάθε κόκκος αυτής της πέτρας, κάθε ορυκτό θραύσμα αυτού του πλημμυρισμένου από νύχτα βουνού, σχηματίζει από μόνο του έναν κόσμο. Ο αγώνας και μόνο προς την κορυφή αρκεί για να γεμίσει μιαν ανθρώπινη καρδιά. Πρέπει να φανταστούμε τον Σίσυφο ευτυχισμένο.»
Σύμφωνα με τον Καμύ, όταν αποδεχόμαστε την πιθανότητα ενός βωβού και άδειου σύμπαντος, σταματάμε να κοιτάμε μακριά και αρχίζουμε να κοιτάμε γύρω μας. Όπως το θέτει όμορφα ο εξωγήινος στην Επαφή: «Σε όλη μας την αναζήτηση, το μόνο πράγμα που βρήκαμε να κάνει το κενό υποφερτό, είναι ο ένας τον άλλο».
Μέχρι τον καιρό του Γαλιλαίου, η επιστήμη και η αυθεντία του Αριστοτέλη είχαν κυριαρχήσει για πολύ καιρό στο δυτικό πνεύμα, για να το οδηγήσουν τελικά σε αδιέξοδο. Η αριστοτελική φιλοσοφία ήταν η πιο ευρύχωρη από όλες τις φιλοσοφίες. Καταρχήν εξηγούσε τα πάντα, καθώς ασχολούνταν περισσότερο με αιτίες παρά δομές, και προτιμούσε τις κατηγορίες από τις αφιαρέσεις. Για παράδειγμα, ο Γαλιλαίος μπορούσε να περιγράψει μαθηματικά πως θα έπεφτε μια πέτρα υπό ιδανικές συνθήκες. Δεν μπορούσε να πει γιατί έπεφτε. Η φυσική του Αριστοτέλη, αντίθετα, δεν μπορούσε να μετρήσει την κίνηση της πέτρας. Αλλά δεν έπρεπε να περιμένει κανείς μια τέτοια κίνηση σε έναν πραγματικό κόσμο όπου υπάρχει τριβή και πολυπλοκότητα και όπου οι ιδανικές συνθήκες δεν εμφανίζονται ποτέ. Ο Αριστοτέλης μπορούσε να κάνει σπουδαιότερα πράγματα. Μπορούσε να εξηγήσει γιατί έπεφτε μια πέτρα, γιατί οι σπίθες πετάνε προς τα πάνω και γιατί τα αστέρια γυρίζουν στον ουρανό.
Κάτω από τη φυσική της έκφραση, ως μετατόπιση, η αριστοτελική κίνηση είναι μεταφυσική, είναι μια περίπτωση αλλαγής, μια απόδειξη ατέλειας. Η αλλαγή είναι η πράξη με την οποία τα πράγματα πραγματώνουν τις δυνητικές τους ικανότητες σε έναν κόσμο που τείνει πάντοτε να εκπληρώσει τη θέληση του δημιουργού του επιδιώκοντας την τάξη, που σημαίνει το καλό, όσο βέβαια του το επιτρέπει η διαφθορά του. Σε έναν τακτοποιημένο κόσμο υπάρχει εξ ορισμού μια ορισμένη θέση για το καθετί. Τα βαριά πράγματα έχουν θέση στον πάτο. Επομένως, η πρόταση ότι η πέτρα πέφτει επειδή ανήκει στην κατηγορία των πραγμάτων που είναι βαριά αποτελεί πλήρη εξήγηση. Έτσι και η φωτιά σηκώνεται ψηλά επειδή είναι ελαφριά. Η θέση αυτού του στοιχείου είναι στην αιθέρια περιοχή, με τον αέρα από κάτω του, το νερό κάτω από τον αέρα και την αδρή γη μαζεμένη γύρω από το κέντρο. Αλλά τι γίνεται με το βέλος; Εδώ πρέπει να γίνει μια διάκριση στις κινήσεις. Η κίνησή του δεν είναι φυσική, αλλά εξαναγκασμένη, δεν είναι τακτική, αλλά άτακτη και βίαιη. Πρέπει να έχει κάποια αιτία. Η λογική απαιτεί να μην εξακολουθούν τα αποτελέσματα να υπάρχουν όταν παύουν οι αιτίες τους. Γι αυτό, κάθε παρά φύση κίνηση προϋποθέτει έναν κινητήριο παράγοντα και απαιτεί εξήγηση.
Τι λοιπόν κινεί το βέλος αφού φύγει από τη χορδή του τόξου; Σε μια φιλοσοφία που δεν έχει καμιά αξία να δεν είναι οικουμενική, το να μην έχει κανείς απάντηση είναι σαν να μην έχει επιστήμη, και έπειτα από μερικούς δισταγμούς, ο Αριστοτέλης αντεπεξέρχεται στη δυναμική αυτή δυσκολία με τον αέρα. Να τι αναγκάζει το βλήμα να κινείται: το περιβάλλον μέσο, που κλείνει πίσω του. Κατά συνέπεια, δεν μπορεί να υπάρξει κίνηση στο κενό. Δεν μπορεί καν να υπάρξει φυσική κίνηση, γιατί στην περίπτωση αυτή το μέσο χρησιμεύει για να επιβραδύνει το σώμα. Στο κενό, μια πέτρα θα έπεφτε ακαριαία. Μια και αυτό είναι παράλογο, η φύση δεν γνωρίζει το κενό και ο κόσμος πρέπει να είναι ένας πλήρης χώρος πεπρασμένος και μάλλον μικρός με μεταγενέστερα κριτήρια. Αλλά η απόρριψη του κενού χώρου έχει βαθύτερες ρίζες από την αποστροφή προς το κενό. Φτάνει ως τα ίδια τα θεμέλια της αριστοτελικής φιλοσοφίας. Σε έναν κενό χώρο δεν μπορεί να υπάρχουν θέσεις, και ο στόχος αυτής της φιλοσοφίας ήταν να ορίσει τη σωστή και απαραίτητη θέση για κάθε είδους ον, ανάλογα με το σκοπό που εξυπηρετούσε. Ούτε μπορεί να υπάρχει ύπαρξη μέσα στο τίποτα. Σε έναν κενό χώρο καμιά πέτρα δεν θα ήξερε που να πάει, καμιά φλόγα δεν θα έβρισκε τρόπο να υψωθεί. Η ίδια η έννοια της κατεύθυνσης ή της τάξης θα έχανε το νόημά της. Η παραδοχή του κενού ισοδυναμεί με αποδοχή της κυριαρχίας του χάους, όπου βασιλιάς είναι η σύγχυση, αντί για τον δικό μας κόσμο, το γεμάτο νόημα.
Έτσι είναι ολόκληρη η φυσική του Αριστοτέλη. Ήταν μια σοβαρή φυσική, μια συνεκτική και λεπτοδουλεμένη ιδεατή έκφραση των φυσικών φαινομένων. Ξεκινούσε από την εμπειρία που αποκτούμε με τον κοινό νου, και μέσο του ορισμού, της ταξινόμισης και της παραγωγής κατέληγε στη λογική απόδειξη. Όργανό της ήταν ο συλλογισμός παρά το πείραμα ή εξίσωση. Στόχος της ήταν να φτάσει σε μια ορθολογική εξήγηση του κόσμου, δείχνοντας πως οι μυριάδες τα εξαρτημένα μέσα εξυπηρετούσαν τον ευρύτερο σκοπό της τάξης. Και οι διαδικασίες της ανταποκρίνονταν στα ενδιαφέροντά της. Η άμεση και ακριβής παρατήρηση, η ταξινόμιση των μορφών κατά είδη, η ανάλυση του τρόπου με τον οποίο το μέρος υπηρετεί το όλο – όλα αυτά είναι εδώ ως ένα σημείο χρήσιμες πράξεις στη φυσική ιστορία, όπως ονόμαζαν την περιγραφή της ζωής και του περιβάλλοντός της ως τον 19ο αιώνα. Γιατί μέχρι τότε η βιολογία δεν έδειχνε πρόθυμη να ξεπεράσει την αριστοτελική αντίληψη του σκοπού στη φύση και να ακολουθήσει τη φυσική στο δρόμο της αντικειμενικότητας. Άλλωστε, η αριστοτελική φυσική διέθετε τεράστια ανθρώπινα πελονεκτήματα που έλειπαν από τη φυσική, η οποία αναπτύχθηκε μετά τον Γαλιλαίο. Εύκολα συμφωνούσε με την έννοια της θείας πρόνοιας στη φύση. Αποτελώντας το φυσικό σύστημα που υπεράσπιζε την περί κόσμου αντίληψη του ισλάμ, του ιουδαϊσμού και του χριστιανισμού, έγινε η επιστημονική ορθοδοξία και των τριών αυτών θρησκειών που διέπλασαν την Δύση, όταν αναδύθηεκ από τους σκοτεινούς αιώνες που ακολούθησαν την πτώση της Ρώμης. Γιατί η αριστοτελική φυσική έδινε νόημα και δυνάμωνε στα χέρια των ανθρώπων του Θεού και όλων όσων πάλευαν να λυτρώσουν τον πολιτισμό, την κουλτούρα και την αλήθεια από τη βαρβαρότητα.
Μόνον ένα πρόβλημα υπήρχε: ότι ήταν λάθος.
ΠΗΓΗ:“Στην Κόψη της Αλήθειας” , Charles Coulston Gillispie, μετάφραση: Δημοσθένης Κούρτοβικ, Mορφωτικό Ίδρυμα Εθνικής Τραπέζης, 1986
«Οφείλουμε την ύπαρξή μας στα βαρυτικά κύματα; (Do we Owe our Existence to Gravitational Waves?)», είναι ο τίτλος της εργασίας των φυσικών John Ellis, Brian D. Fields και Rebecca Surman που δημοσιεύθηκε την περασμένη εβδομάδα στον ιστότοπο arxiv.org.
Πως συνδέονται τα βαρυτικά κύματα με την ανθρώπινη ύπαρξη;
Σύμφωνα με τους Ellis et al, τα βαρυτικά κύματα καθορίζουν την εξέλιξη δυαδικών συστημάτων από άστρα νετρονίων που περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο. Λόγω της εκπομπής βαρυτικών κυμάτων, το ζεύγος σταδιακά χάνει ενέργεια και η απόσταση μεταξύ τους μειώνεται μέχρις ότου φτάσουμε στην τελική σύγκρουση-συγχώνευση, ένα γεγονός που στην αστροφυσική αναφέρεται ως κιλονόβα (kilonova). Και κατά την διάρκεια της σύγκρουσης άστρων νετρονίων (κιλονόβα) προκαλείται πυρηνοσύνθεση διαμέσου της οποίας παράγονται στοιχεία χωρίς τα οποία … η ύπαρξη του ανθρώπινου οργανισμού θα ήταν αδύνατη!
Σύγκριση της μετρημένης αφθονίας στοιχείων στον φλοιό της Γης (διακεκομμένη γραμμή) με αυτή που προκύπτει κατά την αστροφυσική διαδικασία πυρηνοσύνθεσης r-process. Περιλαμβάνονται τα στοιχεία βρώμιο, ιώδιο, θόριο και ουράνιο, τα οποία σχετίζονται με τη ζωή στη Γη.
Οι βαρύτεροι πυρήνες μπορούν να δημιουργηθούν στο εσωτερικό άστρων, που βρίσκονται στα τελευταία στάδια της ζωής τους, με δυο αστροφυσικές διαδικασίες πυρηνοσύνθεσης: την αργή διαδικασία (s-process) που περιλαμβάνει σύλληψη νετρονίων από βαρείς πυρήνες σε περιοχές με μικρή πυκνότητα νετρονίων καθώς επίσης και την γρήγορη διαδικασία (r-process), η οποία πραγματοποιείται όταν έχουμε μεγάλες πυκνότητες νετρονίων.
Η r-διαδικασία πραγματοποιείται κατά την διάρκεια της έκρηξης των σουπερνόβα, αλλά και όταν συγκρούονται άστρα νετρονίων (κιλονόβα). Είναι υπεύθυνη για την παραγωγή της μεγαλύτερης ποσότητας στοιχείων πολύ βαρύτερων από τον σίδηρο (πυρήνες με μαζικούς αριθμούς Α> 80), συμπεριλαμβανομένων του χρυσού, του θορίου και του πλουτωνίου.
Το ανθρώπινο σώμα αποτελείται κυρίως από τα στοιχεία υδρογόνο, άνθρακα, οξυγόνο, άζωτο και μικρότερες ποσότητες άλλων στοιχείων. Ο συνολικός αριθμός των στοιχείων που κρίνονται απαραίτητα για τη ζωή υπερβαίνει τα 20. Τα περισσότερα από αυτά έχουν ατομικούς αριθμούς Z < 35 και παράγονται κατά την διάρκεια των εκρήξεων σουπερνόβα. Ωστόσο, ξεχωρίζουν δύο βαρύτερα βασικά στοιχεία για την ανθρώπινη βιολογία που παράγονται κυρίως από την αστροφυσική διαδικασία r:
το ιώδιο με Z = 53, που είναι συστατικό των ορμονών του θυρεοειδούς, ο οποίος με τη σειρά του επηρεάζει σημαντικές λειτουργίες του ανθρώπινου οργανισμού, όπως ο μεταβολισμός, η καρδιακή δραστηριότητα, η ανάπλαση των οστών κ.α.
και το βρώμιο με Z = 35, που διαδραματίζει ρόλο στο κεντρικό νευρικό σύστημα, την ανάπτυξη και την αρχιτεκτονική των ιστών κλπ.
Υπάρχουν και κάποια άλλα βαριά στοιχεία που παράγονται διαμέσου της διαδικασίας r τα οποία
είτε είναι άμεσα χρήσιμα για τον ανθρώπινο οργανισμό, όπως το μολυβδαίνιο (Z=43) που εμπλέκεται στο μεταβολισμό των αμινοξέων,
είτε έμμεσα παίζουν ρόλο στην εξέλιξη της ζωής στη Γη (και πιθανόν σε εξωπλανήτες που μοιάζουν με τη Γη), όπως το ουράνιο και το θόριο που βρίσκονται στο εσωτερικό της Γης και οι διασπάσεις των ραδιοϊσοτόπων τους 235,238U και 232Th, δημιουργούν πάνω από το 50% της γεωθερμικής ενέργειας.
Τα βαριά στοιχεία που υπάρχουν στον φλοιό της Γης έχουν παραχθεί από έναν συνδυασμό των αστροφυσικών διαδικασιών r και s. Το 96% της αφθονίας του 127I στον φλοιό της Γης – στοιχείο απαραίτητο στον ανθρώπινο οργανισμό-, παράγεται διαμέσου της διαδικασίας r. Η διαδικασία r υπολογίζεται επίσης ότι παρείχε το μεγαλύτερο μέρος της αφθονίας βρωμίου και γαδολινίου στον φλοιό της Γης, το σύνολο του θορίου και ουρανίου και ένα κλάσμα του μολυβδαινίου και του καδμίου.
Υποστηρίζεται λοιπόν, θεωρητικά και παρατηρησιακά, ότι η γρήγορη (r) πυρηνοσύνθεση βαρέων στοιχείων απαραίτητων για την ανθρώπινη ύπαρξη – όπως το ιώδιο και το βρώμιο-, πραγματοποιείται κατά την διάρκεια των συγκρούσεων άστρων νετρονίων ή κιλονόβα. Κι αφού τα κιλονόβα προκαλούνται από βαρυτικά κύματα, ο Ellis και οι συνεργάτες του, αναρωτιούνται με φιλοσοφική διάθεση αν τελικά ‘οφείλουμε την ύπαρξή μας στα βαρυτικά κύματα;’. Προτείνουν μάλιστα κι έναν τρόπο επιβεβαίωσης της άποψής τους: να αναζητηθούν ισότοπα (όπως το ιώδιο-129) στην επιφάνεια της Σελήνης, που πιθανόν να προέκυψαν από κάποια πρόσφατη κοντινή έκρηξη κιλονόβα.
Θλιβερή θα είναι η Τεχνητή Νοημοσύνη στην κοινωνία που δε σκέφτεται
Εκεί που τα χρόνια της ανθρωπότητας κυλούσαν αργά, τώρα τρέχουν με ιλιγγιώδεις ταχύτητες. Η πληροφορία αυξάνεται εκθετικά, δεν ακολουθείται όμως από τη σοφία. Τι πάθαμε; Τι μάθαμε; Πώς θα πορευτούμε; Η «Ανθρωπόκαινος Εποχή» θα οδηγήσει σε μια νέα εποχή προόδου ή σε μια «Ανθρωπόκενο», όπου η ανθρώπινη υπόσταση θα χαθεί; «Είναι στο χέρι μας», απαντά ο καθηγητής Γενετικής Ζαχαρίας Σκούρας, σε συνέντευξη που παραχώρησε στο Αθηναϊκό- Μακεδονικό Πρακτορείο Ειδήσεων, με αφορμή την κυκλοφορία του βιβλίου του «Ταξιδεύοντας στην εποχή του ανθρώπου. Η ζωή στην Ανθρωπόκαινο» (Εκδόσεις Γερμανός, δεύτερη έκδοση βελτιωμένη και επαυξημένη).
«Πού οδηγείται η ανθρωπότητα; Μπορεί να προχωρήσει με αυτόν τον τρόπο η ζωή μας; Η εξέλιξή μας θα ακολουθήσει τη φυσική της πορεία ή θα ενταχθεί σε μετα-ανθρώπινη διαδικασία, σε μία εποχή χωρίς τις γνώριμες γήινες μορφές ζωής στον γνώριμο και συμβιωτικό μας πλανήτη; Ο κόσμος γύρω μας αλλάζει, το περιβάλλον αλλάζει -κοινωνικό και φυσικό-, και σύμφωνα με τους αέναους νόμους της ζωής απαιτούνται προσαρμογές και επιλογές σε τέτοιον βαθμό, ώστε να μην τρωθεί η ποικιλία της ζωής, η βιοποικιλότητα των ειδών και ο πολυμορφισμός των ατόμων», επισημαίνει ο καθηγητής.
Η παρέμβαση του ανθρώπου στο μέλλον του θα είναι καθοριστικής σημασίας, καθώς, όπως λέει χαρακτηριστικά: «Θλιβερή θα είναι η Τεχνητή Νοημοσύνη στην κοινωνία που δε σκέφτεται. Θλιβερή θα είναι η Βιοτεχνολογία στην κοινωνία που δε σκέφτεται. Μ’ ένα μαχαίρι μπορείς να κόψεις ψωμί, μπορείς όμως να πάρεις μια ζωή».
Μετάνθρωπος, ένα σύμπλεγμα ανθρώπου και μηχανής;
Ποιο είναι, όμως, το μέλλον της ανθρώπινης υπόστασης; Κινδυνεύει ο άνθρωπος να χαθεί στις ίδιες του τις κατασκευές; Τα μεγάλα γλωσσικά μοντέλα, όπως το ChatGPT εξελίσσονται ραγδαία και η νοημοσύνη τους αυξάνεται, καθώς εκατομμύρια άνθρωποι τα χρησιμοποιούν καθημερινά. «Η ανθρώπινη νοημοσύνη, η ατομική και η συλλογική, αυξάνεται; Πόσο προετοιμασμένοι είμαστε και ποιοι θα διαχειριστούν την καλπάζουσα τεχνητή νοημοσύνη και όλες τις άλλες ολιστικές τεχνολογίες», διερωτάται ο καθηγητής, παρατηρώντας ότι όλες αυτές οι αλλαγές συμβαίνουν σε ένα τοπίο όπου «αυξάνεται ακόμα περισσότερο η ανισότητα, όπου οι πλούσιοι γίνονται πλουσιότεροι και οι φτωχοί φτωχότεροι». «Μερικές δεκάδες είναι οι πιο πλούσιοι άνθρωποι και μαζί με κάποιες χιλιάδες ακόμη, διαθέτουν τόσο πλούτο όσο ο μισός πληθυσμός του πλανήτη μας, δηλαδή 4 δισεκατομμύρια άνθρωποι», λέει, σημειώνοντας ότι εκεί ελλοχεύει ο κίνδυνος «να ενταχθούμε σε μία μετα-ανθρώπινη διαδικασία».
Μέσα από ποιες διαδικασίες, όμως, κινδυνεύει ο άνθρωπος να εξελιχθεί σε μετάνθρωπο; «Πολλοί λένε πως μετά την ολοκλήρωση των αναλύσεων του γενετικού υλικού και άλλων μεγάλων μακρομορίων και μηχανισμών, που προσφέρονται από την ομική, τη βιοτεχνολογία και άλλες παρόμοιες τεχνολογίες, το φαινόμενο της ζωής θα έχει διαλευκανθεί. Δε θα χρειάζονται λέξεις «αρχαίες» να ορίζουν τις έννοιες. Θα εφευρεθούν νέες που θα αποτυπώνουν καλύτερα τις νέες συνθήκες που θα προκύπτουν από τη «νέα σύνθεση Ρομποτικής και Τεχνητής Νοημοσύνης», ένα πλέγμα τεχνολογίας και αλγοριθμικών ρυθμίσεων, που θα κατευθύνουν την ανάπτυξη και την εξέλιξη του ανθρώπου και των άλλων μορφών ζωής. Και διερωτώνται: Ποιοι και πώς θα διαχειρίζονται μιας τέτοιας τεράστιας διάστασης εξέλιξη; Είναι ορατός ο κίνδυνος ελέγχου της λογικής, της συνείδησης και των αισθήσεων, μετατρέποντας το ανθρώπινο είδος σε μετάνθρωπο: Ένα σύμπλεγμα ανθρώπου και μηχανής, μία μίξη ανθρώπου και υπολογιστή;», απαντά ο κ. Σκούρας.
«Οι καιροί ου μενετοί και ο παραλογισμός μεγάλος. Το οικονομικό παράδειγμα που υιοθετήσαμε και οι κοινωνίες που ζούμε δε φαίνεται να μας οδηγούν μακρόχρονα σε ασφαλείς λειμώνες. Όμως, ο λόγος για τη ζωή αφήνει ως παρακαταθήκη την αλλαγή, την εξέλιξη, τη συμβίωση, τη νέα πρόταση για τη ζωή. Ας αφήσουμε το μυαλό μας να ξεφύγει από τους φόβους και τις αγκυλώσεις. Η ζωή και ο πλανήτης μας καλούν, αρκεί να μπορούμε ακόμη να συνειδητοποιήσουμε το κάλεσμά τους», επισημαίνει, υπογραμμίζοντας την ανάγκη οι άνθρωποι να αφυπνιστούν, ώστε να διαμορφώσουν το μέλλον τους με επίγνωση και υπευθυνότητα.
Η σημασία της συνύπαρξης και της πολιτικής συνείδησης
Εστιάζοντας στη διαρκή πάλη μεταξύ ανταγωνισμού και συμβίωσης στη φύση και την κοινωνία, ο καθηγητής αναλύει το πώς η επιδίωξη της μοναδικότητας και η προσαρμογή στις εξελισσόμενες συνθήκες καθορίζουν την ανθρώπινη ύπαρξη.
«Ο ανταγωνισμός υπάρχει στη φύση. Το ένα είδος ανταγωνίζεται με το άλλο. Οι άνθρωποι ανταγωνίζονται μεταξύ τους, προβάλλοντας τις ιδιαιτερότητές τους σε σχέση με τα κοινά τους. Αν όμως δούμε τα πιο σημαντικά βήματα στην εξέλιξή της ζωής, από τότε που έκανε την εμφάνισή της, 3,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, θα αντιληφθούμε ότι η συμβίωση ήταν η κυρίαρχη συνθήκη. Συμβίωση μας διδάσκει η ζωή. Σήμερα, όσο ποτέ άλλοτε, πρέπει να βρούμε τρόπο να συμβιώνουμε, να συνυπάρχουμε, ζώντας με την εκπληκτική διαφορετικότητα που η ίδια η φύση δημιουργεί, με τη βιοποικιλότητα των ειδών και τον πολυμορφισμό των ατόμων», λέει και εξηγεί: «Το κάθε άτομο, ο κάθε οργανισμός είναι ιδιαίτερος, διαφορετικός από τον άλλο, αλλά η ζωή απαιτεί όλοι μαζί να συνυπάρξουμε αρμονικά. Ο ίδιος ο ανθρώπινος οργανισμός είναι ένα παράδειγμα συμβίωσης. Αποτελείται από 10 φορές περισσότερα μικροβιακού τύπου κύτταρα από ό,τι τα ανθρώπινά του κύτταρα, που χωρίς αυτά δεν θα μπορούσε να ζήσει. Να συμβιώσουμε, ευδαιμονικά κήρυττε ο Αριστοτέλης και ο Επίκουρος, και κηρύττει κάθε ηθική που σέβεται τη συνύπαρξη».
Διερευνώντας, τέλος, τη σημασία της πολιτικής συνείδησης ο καθηγητής αντιπαραθέτει τις έννοιες του πολίτη και του υπηκόου, αναδεικνύοντας την ανάγκη της ενεργής συμμετοχής, έναντι της παθητικότητας: «Ας σταθούμε σε δύο λέξεις, που αν και φαίνεται να έχουν την ίδια σημασία, διαφέρουν ουσιαστικά και χαρακτηρίζουν την εκάστοτε κοινωνία: Οι έννοιες «πολίτης» και «υπήκοος». Πολίτης σήμαινε στα αρχαία ελληνικά ο ελεύθερος άνθρωπος που ήταν μέλος της πόλης και του τρόπου διακυβέρνησης, με ενεργή συμμετοχή στη λήψη αποφάσεων και δικαίωμα συμμετοχής στο εκλέγειν και εκλέγεσθαι. Η ενεργητική αυτή έννοια διέφερε κατά πολύ από την παθητικότητα που εκφράζει η έννοια υπήκοος που στην αρχαιότητα σήμαινε αυτός που ακούσει και κατ’ επέκταση ο ευπειθής, ο υποτασσόμενος στον ηγεμόνα ή τη χώρα».
«Σε μας επαφίεται η Ανθρωπόκαινος Εποχή να μην καταντήσει Ανθρωπόκενος, μία εποχή χωρίς ανθρώπους και χωρίς τις γνώριμες γήινες μορφές ζωής στον γνώριμο και συμβιωτικό μας πλανήτη. Να προλάβουμε…», καταλήγει ο κ. Σκούρας.