Φυσική & Φιλοσοφία (199 άρθρα)

Οι φυσικοί του Πανεπιστημίου της Βρέμης, στη Γερμανία έφτασαν στην χαμηλότερη θερμοκρασία που έχει καταγραφεί ποτέ σε εργαστήριο. Το πέτυχαν ως μέρος ενός πειράματος που περιλάμβανε την ελεύθερη πτώση κβαντικού αερίου (συμπύκνωμα Bose-Einstein) και επιβράδυνση της κίνησής του με μαγνητικά πεδία.

Το απόλυτο μηδέν, Τ=0 Κ ή θ=-273,15°C είναι η χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία σύμφωνα με την θερμοδυναμική. Αν κάποιο σώμα μπορούσε να φτάσει σ’ αυτή τη θερμοκρασία, τότε τα άτομα που το αποτελούν θα έπρεπε να είναι ακίνητα. Όμως κάτι τέτοιο είναι αδύνατο να συμβεί σύμφωνα με την αρχή της αβεβαιότητας της κβαντική φυσικής, επομένως είναι αδύνατη η επίτευξη του απολύτου μηδενός. Μπορούμε όμως να το πλησιάσουμε. Πειράματα όπως αυτά που διεξήχθησαν στο Cold Atom Lab του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού έφτασαν στην θερμοκρασία των 50 picokelvins, ή 50∙10^-12Κ.

Ρεκόρ χαμηλότερης θερμοκρασίας σε εργαστήριο

Η ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου της Βρέμης έχει καταρρίψει τα προηγούμενα ρεκόρ, καταγράφοντας στα πειράματά της θερμοκρασία Τ=38 picoKelvin, ή 38∙10^-12Κ. Καθώς μελετούσαν τις κυματικές ιδιότητες των ατόμων, δημιουργήθηκε για λίγα δευτερόλεπτα ένα από τα «ψυχρότερα μέρη του σύμπαντος» στο Κέντρο Εφαρμοσμένης Διαστημικής Τεχνολογίας και Μικροβαρύτητας (ZARM) στο Πανεπιστήμιο της Βρέμης.

Για τα πειράματά της, η ομάδα παγίδευσε σε θάλαμο κενού με μαγνητικό πεδίο ένα νέφος αερίου αποτελούμενο από 100.000 άτομα ρουβιδίου. Στη συνέχεια ψύχθηκε για να μετατραπεί σε ένα κβαντικό αέριο που ονομάζεται συμπύκνωμα Bose-Einstein. Καθώς τα άτομα στα συμπυκνώματα Bose-Einstein κινούνται συλλογικά, οι επιστήμονες τα χρησιμοποιούν σε πειράματα για να παρατηρήσουν ασυνήθιστες κβαντικές επιδράσεις στη μακροκλίμακα, διευρύνοντας έτσι τις γνώσεις τους για την κβαντική στατιστική φυσική.

Προκειμένου να επιτευχθεί η χαμηλότερη θερμοκρασία-ρεκόρ, οι ερευνητές άφησαν το συμπύκνωμα Bose-Einstein να πέσει από ύψος 120 μέτρων στην ερευνητική εγκατάσταση του Bremen Drop Tower. Ταυτόχρονα ενεργοποίησαν έναν συλλογικό τρόπο ταλάντωσης στο συμπύκνωμα Bose-Einstein χρησιμοποιώντας μαγνητικούς φακούς, επιτυγχάνοντας τελικά, σχεδόν την πλήρη ακινητοποίηση των ατόμων ρουβιδίου. Στην ουσία μείωσαν δραστικά την θερμοκρασία τους λόγω της ελάχιστης ταχύτητας των ατόμων.

Οι ερευνητές μπόρεσαν να διατηρήσουν τη χαμηλή θερμοκρασία ρεκόρ για 2 δευτερόλεπτα, αν και πραγματοποίησαν προσομοιώσεις που δείχνουν ότι θα μπορούσε να διατηρηθεί για περίπου 17 δευτερόλεπτα σε ένα περιβάλλον χωρίς βαρύτητα, όπως ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός. Αυτό σημαίνει ότι ενδεχομένως να διεξαχθεί περαιτέρω έρευνα στο εργαστήριο του Διαστημικού Σταθμού Cold Atom Lab (CAL).

Πηγή

Μεγάλο μέρος της αστροβιολογίας επικεντρώνεται στην αναζήτηση εξωγήινων οργανισμών των οποίων η χημεία είναι παρόμοια με τη δική μας – κάτι το οποίο θα μπορούσε κάλλιστα να μην ισχύει.

Το προηγούμενο εξάμηνο, στο σεμινάριο των πρωτοετών φοιτητών μου στο Harvard, ανέφερα ότι το πλησιέστερο άστρο στον ήλιο, ο Εγγύτατος του Κενταύρου, εκπέμπει κυρίως υπέρυθρη ακτινοβολία και ότι στην λεγόμενη κατοικίσιμη ζώνη του διαθέτει έναν πλανήτη, τον Εγγύτατο b. Έκανα την εξής ερώτηση στους φοιτητές: «Αν υποθέσουμε ότι υπάρχουν πλάσματα που βρίσκονται στην επιφάνεια του Proxima b, πώς θα ήταν τα μάτια τους που είναι ευαίσθητα στο υπέρυθρο; » Ο πιο γρήγορος φοιτητής στην τάξη απάντησε μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα με μια εικόνα της γαρίδας μάντης, η οποία διαθέτει υπέρυθρη όραση. Τα μάτια της γαρίδας είναι σαν δυο μπαλάκια του πινγκ-πονγκ που εξέχουν στο κεφάλι της. «Μοιάζει με εξωγήινο», ψιθύρισε.

Όταν προσπαθούμε να φανταστούμε κάτι που δεν έχουμε δει ποτέ, συχνά επιλέγουμε κάτι που έχουμε ήδη δει. Για το λόγο αυτό, στην αναζήτησή μας για εξωγήινη ζωή συνήθως ψάχνουμε τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε. Όμως, υπάρχει τρόπος για να προεκτείνουμε τη φαντασία μας όσον αφορά την άγνωστης μορφής εξωγήινη ζωή;

Στη φυσική, ένας τέτοιος τρόπος είχε ήδη καθιερωθεί πριν από έναν αιώνα και αποδείχθηκε επιτυχής. Περιλαμβάνει τη διεξαγωγή εργαστηριακών πειραμάτων που αποκαλύπτουν τους νόμους της φυσικής, οι οποίοι με τη σειρά τους ισχύουν για ολόκληρο το σύμπαν. Για παράδειγμα, περίπου την ίδια εποχή που ο James Chadwick το 1932 ανακάλυψε το νετρόνιο στο εργαστήριο του, ο Lev Landau ισχυρίστηκε ότι μπορεί να υπάρχουν άστρα φτιαγμένα από νετρόνια. Οι αστρονόμοι στη συνέχεια συνειδητοποίησαν ότι τελικά υπάρχουν περίπου 100 εκατομμύρια άστρα νετρονίων μόνο στον γαλαξία μας – και ένα δισεκατομμύριο φορές περισσότερο στο παρατηρήσιμο σύμπαν. Πρόσφατα, το πείραμα LIGO ανίχνευσε σήματα βαρυτικών κυμάτων από συγκρούσεις μεταξύ άστρων νετρονίων σε κοσμολογικές αποστάσεις. Μάλιστα, θεωρείται ότι σε τέτοιες συγκρούσεις παράγονται πολλά βαριά στοιχεία όπως ο πολύτιμος χρυσός. Το μήνυμα αυτής της ιστορίας είναι ότι οι φυσικοί μπόρεσαν να φανταστούν κάτι νέο στο σύμπαν και να το αναζητήσουν στον ουρανό, ακολουθώντας τις γνώσεις που αποκτήθηκαν από εργαστηριακά πειράματα στη Γη.

Η αναζήτηση εξωγήινης ζωής μπορεί να ακολουθήσει παρόμοια προσέγγιση. Δημιουργώντας συνθετική ζωή με διάφορους τρόπους από μια σούπα χημικών στοιχείων στο εργαστήριο, θα μπορούσαμε να φανταστούμε νέα περιβάλλοντα όπου η ζωή θα μπορούσε να υπάρξει διαφορετικά από ότι στη Γη. Η κατάσταση είναι παρόμοια με το γράψιμο ενός βιβλίου συνταγών με συνταγές για το ψήσιμο διαφορετικών τύπων κέικ. Για να γράψουμε ένα τέτοιο ‘βιβλίο συνταγών’, πρέπει να πειραματιστούμε με πολλά είδη χημικών στοιχείων. Και επίσης, όπως αναφέρω σε μια εργασία με τον Manasvi Lingam, αυτός ο πειραματισμός μπορεί να χρησιμοποιήσει κι άλλα υγρά εκτός από το νερό, το οποίο θεωρείται απαραίτητο για τη ζωή που γνωρίζουμε.

Ένας από τους συναδέλφους μου στο Harvard, ο νομπελίστας Jack Szostak, βρίσκεται πολύ κοντά στην δημιουργία συνθετικής ζωής στο εργαστήριό του. Οποιαδήποτε επιτυχία με μια μόνο συνταγή μπορεί να προτείνει παραλλαγές που θα παρήγαγαν μια ποικιλία αποτελεσμάτων, για να ενταχθούν στο βιβλίο συνταγών μας για συνθετική ζωή. Με τον προσδιορισμό των κατάλληλων περιβαλλοντικών συνθηκών από τα εργαστηριακά μας πειράματα, μπορούμε αργότερα να αναζητήσουμε πραγματικά συστήματα όπου πραγματοποιούνται στο διάστημα, όπως στην περίπτωση των άστρων νετρονίων.

Ακολουθώντας αυτήν την προσέγγιση, θα πρέπει να είμαστε τόσο προσεκτικοί όσο και στην χρήση της πυρηνικής ενέργειας. Η δημιουργία τεχνητών παραλλαγών ζωής στα εργαστήριά μας φέρνει τον κίνδυνο πρόκλησης καταστροφής, όπως στην ιστορία του Φρανκενστάιν. Τέτοιοι πειραματισμοί πρέπει να εκτελούνται σε απομονωμένα εργαστήρια, έτσι ώστε τα ατυχήματα με τις μορφές ζωής που δεν γνωρίζουμε να μην θέτουν σε κίνδυνο την μορφή της ζωή που γνωρίζουμε.

Παρότι οι επιφάνειες των πλανητών και των αστεροειδών μπορούν να εξερευνηθούν εξ αποστάσεως για βιολογικές υπογραφές, η εξωγήινη ζωή μπορεί να είναι πιο άφθονη κάτω από την επιφάνειά τους. Θα μπορούσαν να υπάρχουν συνθήκες που ευνοούν την ανάπτυξη ζωής στους ωκεανούς που βρίσκονται κάτω από παγωμένες επιφάνειες, όχι μόνο σε δορυφόρους όπως ο Εγκέλαδος του Κρόνου ή η Ευρώπη του Δία, αλλά και μέσα σε αντικείμενα που κινούνται ελεύθερα στον διαστρικό χώρο. Σε άλλη έρευνα με τον Lingam, δείξαμε ότι ο αριθμός των αντικειμένων που φέρουν ζωή θα μπορούσε να υπερβαίνει τον αριθμό των πλανητών στην κατοικήσιμη ζώνη γύρω από άστρα κατά πολλές τάξεις μεγέθους.

Η προσαρμογή της ζωής σε ακραία περιβάλλοντα θα μπορούσε να λάβει εξωτικές μορφές, όπως για παράδειγμα τα ακραιόφιλα στη Γη. Πρόσφατα ανακαλύφθηκε κατεψυγμένη μικροσκοπική μορφή ζωής που επιβίωσε 24.000 χρόνια στον μόνιμο παγετό της Σιβηρίας και βρέθηκε ότι η μικροβιακή ζωή επιμένει 100 εκατομμύρια χρόνια κάτω από τον θαλάσσιο βυθό. Αυτά τα μικρόβια γεννήθηκαν κατά τη διάρκεια της θερμής Κρητιδικής περιόδου, όταν οι δεινόσαυροι κυριαρχούσαν στη Γη.

Στο ηλιακό σύστημα, οι συνθήκες παρόμοιες με την Γη πραγματοποιήθηκαν στους πλησιέστερους γείτονές της, την Αφροδίτη και τον Άρη. Η NASA επέλεξε πρόσφατα δύο νέες αποστολές για τη μελέτη της Αφροδίτης και το διαστημικό όχημα Perseverance ψάχνει ίχνη ζωής στον Άρη. Αν βρεθεί εξωγήινη ζωή, το επόμενο ερώτημα θα είναι αν πρόκειται για «ζωή όπως τη γνωρίζουμε». Αν όχι, θα συνειδητοποιήσουμε ότι υπάρχουν πολλαπλά χημικά μονοπάτια προς την φυσική ζωή. Αλλά αν βρούμε στοιχεία για τη ζωή του Άρη ή της Αφροδίτης που μοιάζουν με τη γήινη ζωή, τότε αυτό μπορεί να υποδηλώνει μια ιδιαίτερη προτίμηση για τη «ζωή όπως τη γνωρίζουμε». Εναλλακτικά, η ζωή θα μπορούσε να έχει μεταφερθεί από αστεροειδείς που ταξίδευαν μεταξύ των πλανητών μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται πανσπερμία. Ο μαθητής μου Amir Siraj και εγώ γράψαμε μια εργασία στην οποία δείχνουμε ότι η μεταφορά της ζωής θα μπορούσε να έχει μεταφερθεί από αστεροειδείς που διέρχονται πολύ κοντά, μέσα από την ατμόσφαιρα των πλανητών. Θα πρέπει επίσης να έχουμε στο μυαλό μας και την πολύ μικρή πιθανότητα η ζωή να φυτεύτηκε στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα από έναν «εξωηλιακό κηπουρό», δηλαδή μέσω «κατευθυνόμενης πανσπερμίας».

Η πιο ζωντανή ανάμνηση της παιδικής μου ηλικίας είναι οι συζητήσεις στις οποίες οι μεγάλοι προσποιούνταν ότι γνώριζαν πολύ περισσότερα από ό,τι στην πραγματικότητα. Και αν διατύπωνα μια ερώτηση για την οποία δεν είχαν έτοιμη απάντηση, θα την απέρριπταν ως άσχετη. Η εμπειρία μου ως επιστήμονας δεν διαφέρει, ειδικά όταν θέτω την ερώτηση: «Are We Really the Smartest Kid on the Cosmic Block?;«

Η επιστήμη μας προσφέρει το προνόμιο να διατηρήσουμε την παιδική μας περιέργεια. Η πρόοδος της επιστημονικής γνώσης μέσω πειραματισμού δεν μπορεί να σταματήσει. Εδώ ελπίζουμε ότι θα βρούμε μια συνταγή για τεχνητή ζωή που θα μας επιτρέψει να φανταστούμε κάτι πολύ πιο έξυπνο από τη φυσική ζωή που συναντήσαμε μέχρι τώρα. Κι αυτό θα είναι μια ταπεινωτική εμπειρία. Αλλά ακόμα κι αν δεν ανακαλύψουμε αυτήν την υπέρτατη νοημοσύνη στα εργαστήριά μας, τα υποπροϊόντα της μπορεί να εμφανιστούν στον ουρανό μας ως αλληλογραφία που αποστέλλεται από τις μακρινές γειτονιές του Γαλαξία μας. Και θα τα ψάξουμε μέσα από τα τηλεσκόπια του προγράμματος Galileo. που ανακοινώθηκε προσφάτως.

Πηγή

Παλαιότερα το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble είχε παρατηρήσει την συρρίκνωση της μεγάλης ερυθράς κηλίδας του Δία. Τώρα διαπιστώνει ότι αυξάνεται και η ταχύτητα περιστροφής της.

Αναλύοντας τις εικόνες που έλαβε το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble από το 2009 έως το 2020, οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι η μέση ταχύτητα της θύελλας ακριβώς εντός των ορίων της μεγάλης κόκκινης κηλίδας, που ξεκινά από το εξωτερικό του πράσινου κύκλου (βλέπε παραπάνω σχήμα), αυξήθηκε έως και 8% από το 2009 έως το 2020 και ξεπερνά τα 400 μίλια την ώρα. Αντίθετα, οι άνεμοι κοντά στην εσωτερική περιοχή της καταιγίδας, που ξεκινούν από τον μικρότερο πράσινο δακτύλιο, κινούνται πολύ πιο αργά. Και οι δύο κινούνται αριστερόστροφα.

Υπενθυμίζεται ότι η η μεγάλη ερυθρά κηλίδα είναι μια επίμονη περιοχή υψηλών πιέσεων («βαρομετρικό υψηλό σύστημα») στην ατμόσφαιρα του πλανήτη Δία, που συντηρεί μια αντικυκλωνική θύελλα, την μεγαλύτερη σε ολόκληρο το ηλιακό σύστημα, 22^ο νοτίως του ισημερινού του Δία. Παρατηρείται συνεχώς από το έτος 1830 και μετά. Υπάρχουν ιστορικές αναφορές για μία «μόνιμη κηλίδα» στην επιφάνεια του Δία, οι οποίες ξεκινούν ήδη από το 1665 έως το 1713, αν και οι σημερινοί αστρονόμοι διαφωνούν κατά πόσο όντως επρόκειτο από τότε για την ίδια «μεγάλη ερυθρά κηλίδα». Αν αυτό αληθεύει, τότε η κηλίδα υπάρχει εδώ και τουλάχιστον 360 έτη.

Δείτε το σχετικό βίντεο της ΝΑSA:

Αφού οι παλαιότερες παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου έδειξαν ότι η ερυθρά κηλίδα του Δία συρρικνώνεται, μήπως λοιπόν η παρατηρούμενη αύξηση της ταχύτητας οφείλεται στην αρχή διατήρησης της στροφορμής; (όπως ακριβώς συμβαίνει στο βίντεο που ακολουθεί)

Πηγή

Το Διάστημα είναι εν γένει σιωπηλό. Συνήθως, τα δεδομένα που συλλέγονται από τηλεσκόπια μετατρέπονται σε αθόρυβους χάρτες, γραφήματα και εικόνες. Όμως, οι αστρονόμοι του Παρατηρητηρίου Ακτίνων Χ Chandra και ερευνητές της NASA έχουν ξεκινήσει ένα πρόγραμμα ‘ηχοποίησης’ που σκοπό έχει να μετατρέπει δεδομένα από τα πιο ισχυρά τηλεσκόπια του κόσμου σε ήχο. Αυτή η προσπάθεια καθιστά δυνατή την εμπειρία δεδομένων από κοσμικές πηγές με μια διαφορετική αίσθηση: την ακοή. Αυτή η προσπάθεια μας επιτρέπει να «ακούσουμε» κοσμικές πηγές, όπως φαίνονται μέσα από τις ακτίνες Χ, ορατό και υπέρυθρο φως.

Η τελευταία έκδοση αυτού του προγράμματος ηχοποιεί τρεις περιοχές, όπου σε κάθε περίπτωση εφαρμόζεται διαφορετική τεχνική για να μεταφράσει τα αστρονομικά δεδομένα σε ήχους που μπορούν να ακούσουν οι άνθρωποι:

1. Μια περιοχή του διαστήματος όπου γεννιούνται άστρα (Westerlund 2):

2. Τα υπολείμματα από την έκρηξη του σουπερνόβα Tycho:

3. Την περιοχή γύρω από την πιο γνωστή μαύρη τρύπα Messier 87:

Πηγή

Στην κλασική θεωρία της γενικής σχετικότητας, οι μαύρες τρύπες είναι σχετικά απλά αντικείμενα. Μπορούν να περιγραφούν με τρεις μόνο ιδιότητες: την μάζα, το ηλεκτρικό φορτίο και την ιδιοπεριστροφή. Γνωρίζουμε όμως ότι η γενική σχετικότητα δεν είναι μια τελική θεωρία. Η κβαντική μηχανική που περιγράφει με επιτυχία την συμπεριφορά μικροσκοπικών αντικειμένων, παίζει επίσης ρόλο σε μεγάλα αντικείμενα όπως οι μαύρες τρύπες. Για να περιγράψουμε τις μαύρες τρύπες σε κβαντικό επίπεδο, χρειαζόμαστε μια θεωρία κβαντικής βαρύτητας. Δεν έχουμε ακόμη μια πλήρη θεωρία, αλλά αυτό που γνωρίζουμε μέχρι τώρα είναι ότι η κβαντομηχανική κάνει τις μαύρες τρύπες πιο περίπλοκες, δίνοντάς τους ιδιότητες όπως εντροπία, θερμοκρασία, ίσως ακόμα και πίεση.

Είναι γεγονός ότι οι μαύρες τρύπες μπορούν να περιγραφούν με νόμους αντίστοιχους των νόμων της θερμοδυναμικής. Για να περιγραφεί θερμοδυναμικά ένα σύστημα από κανονική ύλη, χρειάζονται οι έννοιες της θερμοκρασίας ή της εντροπίας, αλλά και της πίεσης.

Οι ερευνητές Xavier Calmet και Folkert Kuipers στην εργασία τους ‘Quantum Gravitational Corrections to the Entropy of a Schwarzschild Black Hole‘ εξετάζουν την εντροπία των μαύρων τρυπών. Γενικά, η εντροπία είναι μια λεπτή έννοια, που συχνά περιγράφεται ως το μέτρο της αταξίας ενός συστήματος ή της ποσότητας των πληροφοριών που απαιτούνται για να περιγραφεί ένα σύστημα και σχετίζεται με τη θερμοκρασία του συστήματος. Στις μαύρες τρύπες, η εντροπία σχετίζεται με την εμβαδόν του ορίζοντα γεγονότων της. Οι φυσικοί μελετούν την εντροπία της μαύρης τρύπας επειδή θα μπορούσε να μας βοηθήσει να απαντήσουμε σε θεμελιώδη ερωτήματα στην κβαντική βαρύτητα, όπως το αν μια μαύρη τρύπα μπορεί να εξαφανίσει πληροφορίες.

Οι Calmet και Kuipers εφάρμοσαν τις εξισώσεις εντροπίας σε μια απλή μαύρη τρύπα, προσπαθώντας να καταλάβουν τι συμβαίνει όταν υπεισέρχονται οι εξισώσεις του Αϊνστάιν στην κβαντική θεωρία. Αυτό αποτελεί ένα συνηθισμένο τέχνασμα γνωστό ως ημι-κλασική προσέγγιση. Με έκπληξη διαπίστωσαν ότι προέκυπταν παράξενοι επιπλέον όροι στις εξισώσεις τους που δεν περίμεναν. Αυτοί οι όροι αρχικά φαίνονταν να μην έχουν κάποιο φυσικό νόημα, αλλά στη συνέχεια αποδείχθηκε ότι οι επιπλέον όροι θα μπορούσαν να εκφράζουν την πίεση μιας μαύρης τρύπας, όπως η πίεση που δημιουργούν τα άτομα αερίου σε ένα δοχείο.

Η πίεση μιας μαύρης τρύπας: , όπου ο αριθμητικός παράγοντας  μπορεί να είναι θετικός ή αρνητικός.

Με άλλα λόγια, όταν εφαρμόζεται η κβαντική θεωρία σε μια μαύρη τρύπα, προκύπτει και θερμοκρασία και πίεση.

Όπως και με τη θερμοκρασία Hawking, αυτή η κβαντική πίεση για μια μαύρη τρύπα είναι εξαιρετικά μικρή. Είναι πολύ μικρή για να επηρεάσει τα γνωστά είδη των μαύρων τρυπών στο σύμπαν. Αλλά το γεγονός ότι υπάρχει, θα μπορούσε να έχει πραγματικές συνέπειες για τις αφάνταστα ακραίες συνθήκες που επικρατούσαν κατά την μεγάλη έκρηξη. Το συγκεκριμένο μοντέλο που αναπτύχθηκε είναι πολύ απλό για να εφαρμοστεί σε πραγματικά συστήματα, ίσως όμως να αποτελέσει ένα μικρό βήμα προς μια πληρέστερη θεωρία της κβαντικής βαρύτητας.

Πηγή 

Τα τελευταία χρόνια όταν κάποιος επιχειρεί να προβλέψει ποιοι θα μπορούσαν να βραβευθούν με το Νόμπελ Φυσικής περιλαμβάνει οπωσδήποτε τους τρεις φυσικούς: Alain Aspect, John Clauser και Anton Zeilinger. Στην ουσία πρόκειται για ένα βραβείο Νόμπελ στους θεμελιωτές της 2ης Κβαντικής Επανάστασης που εισήγαγε νέες επιστημονικές έννοιες στην ζωή μας, όπως κβαντική σύμπλεξη, κβαντική τηλεμεταφορά, κβαντικοί υπολογιστές, κβαντική οπτική, κβαντική κρυπτογραφία, κβαντική μετρολογία κλπ (Χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στους διάφορους απατεώνες οι οποίοι χρησιμοποιούν την λέξη «κβαντικός» για να εντυπωσιάσουν, να ψαρώσουν και να ψαρέψουν τα θύματά τους. Εκμεταλλευόμενοι την άγνοια και την αφέλεια των ανθρώπων, τους εξαπατούν μιλώντας για κβαντική ιατρική, κβαντική ψυχανάλυση, κβαντικές θεραπείες, κβαντική θεολογία, κβαντική ηθοποιία κ.ο.κ.)

Στο βίντεο που ακολουθεί η Sabine Hossenfelder μας μιλάει για την Κβαντική Τηλεμεταφορά που βασίζεται στο φαινόμενο της Κβαντικής Σύμπλεξης (entanglement), η οποία έγινε γνωστή από το πείραμα σκέψης που πρότειναν οι Einstein-Podolsky-Rosen (ή παράδοξο EPR). Εικάζει επίσης για το Νόμπελ Φυσικής 2021 και εξηγεί γιατί πιστεύει πως έπρεπε ήδη να έχουν τιμηθεί με αυτό οι Aspect, Clauser και Zeilinger.

Περιεχόμενα: 0:00 Intro – 1:00 From Einstein to Bell – 3:39 From Bell to Quantum Teleportation – 7:13 Quantum Teleportation – 9:33 A Nobel Prize is due – 10:37 Sponsor Message

Σύμφωνα με το βίντεο που ακολουθεί, η ταχύτητα περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της (ενός σημείου της στον ισημερινό) είναι 0,46 km/s, η ταχύτητα περιφοράς της Γης γύρω από τον Ήλιο 29,8 km/s, η ταχύτητα περιφοράς του Ήλιου (και συνολικά του ηλιακού μας συστήματος) γύρω από το γαλαξιακό κέντρο είναι 230 km/s και η ταχύτητα  του Γαλαξία μας ως προς ως προς το «ακίνητο» σύστημα της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου 600 km/s:

Το σύστημα αναφοράς στο οποίο η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου φαίνεται ισοτροπική θα μπορούσε να θεωρηθεί ως το απολύτως ακίνητο σύστημα αναφοράς του σύμπαντος δημιουργώντας προβλήματα στην θεωρία της σχετικότητας; Διαβάστε την απάντηση ΕΔΩ: «Η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μπορεί να παίξει τον ρόλο του αιθέρα;«

Πηγή

Ως βαρυτικός φακός χαρακτηρίζεται μια κατανομή ύλης που βρίσκεται ανάμεσα σε μία μακρινή πηγή φωτός και έναν παρατηρητή, η οποία καμπυλώνει την διαδρομή του φωτός από την πηγή μέχρι τον παρατηρητή. Το φαινόμενο ονομάζεται βαρυτική εστίαση και αποτελεί μία από τις προβλέψεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας. Όταν η μακρινή πηγή φωτός και ο παρατηρητής τυχαίνει να είναι κατάλληλα ευθυγραμμισμένοι, τότε το φως φαίνεται σαν δακτύλιος που ονομάζεται δακτύλιος Einstein–Chwolson.

Σε μια νέα εκπληκτική φωτογραφία από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble (που δεν το βάζει κάτω μέχρι να πάρει τα πρωτεία το επερχόμενο τηλεσκόπιο Webb) βλέπουμε ένα σχεδόν τέλειο δαχτυλίδι του Αϊνστάιν, ως αποτέλεσμα του φαινομένου της βαρυτικής εστίασης.

Αυτό το σπάνιο φαινόμενο προκαλείται από την παρουσία δύο γαλαξιών με τεράστια μάζα στο προσκήνιο που λειτουργούν ως βαρυτικοί φακοί στο φως του μακρινού κβάζαρ 2M1310-1714. Παρατηρείστε τα έξι φωτεινά σημεία – τέσσερα στην περιφέρεια και δυο στο μέσον του δακτυλίου. Τα δυο φωτεινά σημεία στο κέντρο είναι το ζεύγος των γαλαξιών, ενώ τα τέσσερα φωτεινά σημεία στην περιφέρεια (συν ένα ακόμα στο κέντρο που υποδεικνύουν τα δεδομένα του Hubble), είναι στην πραγματικότητα πέντε ξεχωριστές μεγεθυμένες εικόνες του ίδιου μακρινού κβάζαρ.

Πηγή

Αστρονόμοι του Καίμπριτζ διερεύνησαν μια νέα κατηγορία κατοικήσιμων πλανητών, οι οποίοι καλύπτονται από ωκεανούς και διαθέτουν ατμόσφαιρες πλούσιες σε υδρογόνο, που ονομάζονται Υκεάνιοι (Υδρογον-ωκεάνιοι) πλανήτες. Πρόκειται για υδάτινους κόσμους που είναι παρόμοιοι σε μέγεθος και πυκνότητα με άλλους εξωπλανήτες, όπως οι υπερ-γαίες ή μίνι-ποσειδώνες. Ένας υκεάνιος πλανήτης μπορεί να είναι έως και 2,6 φορές μεγαλύτερος από τη Γη και να έχει ατμοσφαιρική θερμοκρασία έως 200 ^οC. Όμως, οι ωκεάνιες συνθήκες του θα μπορούσαν να είναι παρόμοιες με αυτές που ευνοούν την μικροβιακή ζωή στους ωκεανούς της Γης.

Oι ερευνητές Nikku Madhusudhan, Anjali A. A. Piette και Savvas Constantinou δημοσίευσαν μια εργασία με τίτλο ‘Habitability and Biosignatures of Hycean Worlds‘, όπου μελετώντας τα χαρακτηριστικά εξωπλανητών όπως ο μίνι-ποσειδώνας K2-18b διαπίστωσαν ότι σε ορισμένες συνθήκες αυτοί οι πλανήτες θα μπορούσαν να υποστηρίξουν ζωή. Το αποτέλεσμα αυτό τους οδήγησε σε λεπτομερή έρευνα για το πλήρες εύρος των πλανητικών και αστρικών ιδιοτήτων για τις οποίες είναι δυνατές αυτές οι συνθήκες, και κατά πόσον οι ‘βιο-υπογραφές’ τους μπορεί να είναι παρατηρήσιμες. Ας σημειωθεί ότι στον γαλαξία μας υπάρχει πολύ μεγάλος αριθμός τέτοιων εξωπλανητών, οι οποίοι μάλιστα εντοπίζονται σχετικά εύκολα.

Πηγή

Αστρονομικές παρατηρήσεις ακριβείας από τον Λόφο των Νυμφών

Ο Γερμανός αστρονόμος Ιούλιος Σμιτ ή Johann Friedrich Julius Schmidt (1825 –1884) ήταν ο διευθυντής του αστεροσκοπείου Αθηνών από το 1858 μέχρι το θάνατό του.

Μαθητής ακόμη στο κολέγιο του Αμβούργου ασχολήθηκε με την αστρονομία και διακόπτοντας τις σπουδές του το 1845, πραγματοποίησε τις πρώτες τις παρατηρήσεις του στο αστεροσκοπείο του Bilk.

Στη συνέχεια ανέλαβε την επίσημη θέση του βοηθού αστρονόμου στο αστεροσκοπείο της Βόννης υπό την εποπτεία του Friedrich Wilhelm Argelander. Από τότε άρχισε τις συστηματικές παρατηρήσεις κομητών και πλανητών κυρίως.

Το 1853 ανέλαβε την διεύθυνση του αστεροσκοπείου στο Olmütz (βρίσκεται στη σημερινή Τσεχία), στην οποία έμεινε μέχρι το 1858, όταν του ανετέθη η διεύθυνση του αστεροσκοπείου Αθηνών.

Στην Αθήνα ο Σμιτ απέδειξε τις μεγάλες ικανότητές του στις παρατηρήσεις όλων των τομέων της τότε αστρικής έρευνας, αλλά και αξιόλογη οργανωτική ικανότητα στο νεοσύστατο αστεροσκοπείο Αθηνών. Με τις δαπάνες της οικογένειας Σίνα εξόπλισε το αστεροσκοπείο με τα απαραίτητα όργανα.

Ο ουρανός της Αθήνας εκείνη την εποχή είχε εξαιρετική διαύγεια, μηδενική φωτορύπανση και εξαιτίας των ιδανικών καιρικών συνθηκών, το αστεροσκοπείο των Αθηνών ήταν ιδανικό για τις αστρονομικές μελέτες, σχεδόν και στις τέσσερις εποχές του χρόνου.

Οι παρατηρήσεις του Σμιτ αναφέρονταν στους πλανήτες, τους κομήτες, του διάττοντες, τον ήλιο, τις εκλείψεις, τους διπλούς και μεταβλητούς αστέρες, τα νεφελώματα και κυρίως στη Σελήνη. Tο 1862 ανακάλυψε έναν κομήτη, και στα επόμενα χρόνια μερικούς μεταβλητούς αστέρες.

Ο Ιούλιος Σμιτ εκτός των άλλων προσόντων που διέθετε είχε μεγάλη ευχέρεια στο σχέδιο. Χάρη σ’ αυτή του τη δεξιοτεχνία πραγματοποίησε πολυάριθμες περιγραφικές παρατηρήσεις, των ηλιακών κηλίδων, κομητών, πλανητών και κυρίως της επιφάνειας της Σελήνης.

Μέχρι τα μέσα του 19ου αιώνα η χαρτογράφηση της Σελήνης (Σεληνογραφία) δεν είχε ολοκληρωθεί. Έλλειπαν πολλές λεπτομέρειες αλλά και ορισμένες περιοχές. Ο Ιούλιος Σμιτ, ήταν αυτός που συμπλήρωσε τις λεπτομέρειες και σχεδίασε τις περιοχές που έλλειπαν. Η σχεδίαση αυτού του χάρτη διήρκησε 34 έτη (1840 – 1874) και θεωρείται ακόμα και σήμερα ως ένας από τους αξιολογότερους του είδους.

Ο χάρτης που εκδόθηκε το 1878 περιείχε απίστευτες λεπτομέρειες για την εποχή του. Χωρίζονταν σε 25 τμήματα και ο δίσκος της Σελήνης στον χάρτη είχε διάμετρο 1,9 μέτρα.

Ο χάρτης του Ιουλίου Σμιτ έδειχνε 32856 τοπογραφικές λεπτομέρειες (εκ των οποίων οι 2100 ήταν καινούργιες) και πήρε την σκυτάλη ως του καλύτερου χάρτη της Σελήνης από τους Beer και Mädler. Κράτησε τη θέση αυτή μέχρι το 1910, όταν ο Walter Goodacre κατασκεύασε έναν νέο χάρτη 1,5 μέτρων με μεγαλύτερη ακρίβεια.

«… Ύστερα απ΄ αυτούς τους επιστήμονες (Beer και Mädler) πρέπει να πάρουν θέση τα σεληνογραφικά ανάγλυφα του Γερμανού Ιουλίου Σμιτ …
(…) Σε μερικά σημεία το πράσινο χρώμα ήταν πολύ ζωηρό και σύμφωνα με τον Ιούλιο Σμιτ περισσότερο έντονο φαίνεται στις θάλασσες της Ηρεμίας και των Δακρύων…»
Αναφορές στον Ιούλιο Σμιτ από το βιβλίο του Ιουλίου Βερν «Γύρω απ’ τη Σελήνη», εκδόσεις Μ. Πεχλιβανίδης Α.Ε.

O Ιούλιος Σμιτ αναζωογόνησε την Σεληνογραφία και ώθησε πολλούς αστρονόμους να ασχοληθούν μ’ αυτή. Στη βιβλιογραφία αναφέρεται ένα επεισόδιο σχετικά με έναν μικρό κρατήρα στη Σελήνη που ονομάζεται Linné, που ήταν καταγεγραμμένος ως βαθύς κρατήρας στον παλαιότερο χάρτη των Beer and Mädler. Ο Σμιτ το 1866 ισχυρίστηκε πως ο κρατήρας είχε εξαφανιστεί! Στη θέση του εμφανιζόταν μια κηλίδα φωτός. Όπως θα περίμενε κανείς η δήλωση αυτή ώθησε πολλούς κορυφαίους αστρονόμους να στρέψουν τα τηλεσκόπιά τους προς τη Σελήνη. Επακολούθησαν έντονες αντιπαραθέσεις, δεδομένου ότι αν ίσχυε ο ισχυρισμός του Σμιτ, τότε θα ήταν η πρώτη παρατηρηθείσα μεταβολή στην επιφάνεια της Σελήνης.

Σήμερα γνωρίζουμε ότι ο κρατήρας Linné είναι πράγματι ένας μικρός κρατήρας που περιβάλλεται από μια φωτεινή περιοχή. Μπορεί ο Ιούλιος Σμιτ να έκανε λάθος – δεν υπήρξε καμία μεταβολή στο σεληνιακό τοπίο -, όμως το λάθος αυτό χρειαζόταν εκείνη την εποχή για να δοθεί μεγαλύτερο ενδιαφέρον στην παρατήρηση της Σελήνης, που μετά τον χάρτη των Beer και Mädler θεωρείτο ως ένας νεκρός και πληκτικός κόσμος.

Για να τιμηθεί η προσφορά του Ιουλίου Σμιτ στην αστρονομία, δόθηκε το όνομα Σμιτ (Schmidt), σε δυο κρατήρες. Ο ένας βρίσκεται στη Σελήνη κι ο άλλος στον Άρη.

Ο μεγάλος χάρτης της Σελήνης που σχεδίασε ο Ιούλιος Σμιτ εξεδόθη, μαζί με τον τόμο που τον συνόδευε, από την κυβέρνηση της Πρωσίας. Σύμφωνα με την αστροφυσικό Φιόρη – Αναστασία Μεταλληνού, που ήταν υπεύθυνη στο Κέντρο Επισκεπτών του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών, σήμερα μόνο κάποια θραύσματα του πρωταρχικού χάρτη σώζονται σε αρχείο στο Βερολίνο, όπου βρίσκονται συγκεντρωμένα χειρόγραφα του Ιουλίου Σμιτ. Υπάρχει όμως αντίγραφο, ολόκληρου χάρτη το οποίο εκτίθεται στο Μουσείο Γεωαστροφυσικής, στις εγκαταστάσεις του Εθνικού Αστεροσκοπείου στο Θησείο. Έχει διάσταση 2 x 2 μέτρα και αποτελείται από 25 τμήματα, που αντιπροσωπεύουν την σεληνιακή επιφάνεια, την ορατή βεβαίως από τη Γη.

Στη συνέχεια βλέπουμε τον χάρτη της Σελήνης του Ιουλίου Σμιτ και διάφορες λεπτομέρειές του:

πηγές
1. «Observing the Moon: The Modern Astronomer’s Guide» , Gerald North
2. The Observatory, Vol. 7, p. 117-120 (1884)
3. «An Introduction to the Study of the Moon«, Zdenek Kopal
4. Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό «Ηλίου»
5. Οι εικόνες του χάρτη της Σελήνης του Ιουλίου Σμιτ προέρχονται από το site sciencemuseum.org.uk

Πηγή