Επιστήμη και "υπερήρωες"

Θα γίνουμε όλοι υπερήρωες;

Γροθιές που ρίχνουν τον αντίπαλο κάτω μονομιάς, μαχητές που παραμένουν άτρωτοι ενώ οι σφαίρες πέφτουν επάνω τους σαν βροχή, άνθρωποι που πετάνε. Αυτά γίνονται μόνο στα κόμικς και στις ταινίες, θα πείτε. Και όμως, ίσως στο κοντινό μέλλον όλοι να μπορούμε να αποκτήσουμε κάποιες από τις μαγικές ιδιότητες των υπερηρώων. Με τη βοήθεια της επιστήμης, φυσικά. 

Ακόμη και αν δεν πετάμε ακριβώς όπως ο Σούπερμαν ή δεν εξαφανιζόμαστε σαν την Αόρατη Γυναίκα, μπορούμε να δανειστούμε τη φιλοσοφία του Iron Man και να καταφύγουμε σε ειδικές στολές, εξωσκελετούς και βοηθήματα: οι επιστήμονες έχουν ήδη προχωρήσει στην έρευνα για την ανάπτυξη συσκευών που θα μας κάνουν... ιπτάμενους, τεχνητών μυών που θα μας κάνουν πιο δυνατούς, υλικών που θα μας προστατεύουν από κάθε είδους χτυπήματα και μεταϋλικών που θα μας κάνουν αόρατους. Σύντομα, όχι απλώς στις οθόνες αλλά στη ζωή σας!

«The Science of Super-heroes»

Η παραγωγός του BBC Ελεν Κιν και η νανοχημικός του Imperial College Σουτζάτα Κούντου, προσκε-κλημένες του «Hub Science» και του British Council, παρουσιάζουν την επιστήμη των υπερηρώων. The Hub, Αλκμήνης 5 (μετρό Κεραμεικός), 30 Νοεμ­βρίου, ώρα 20.00. Η συζήτηση θα γίνει στα αγγλικά.
  Οσο και αν σας εκπλήσσει, δεν είναι καθόλου λίγοι εκείνοι που πιστεύουν ότι σύντομα όλοι θα μπορούμε να γίνουμε υπερήρωες. Ακόμη και αν δεν γίνουμε ακριβώς σαν τον Σούπερμαν ή τον Μπάτμαν, υποστηρίζουν, δεν απέχουμε πολύ από την εποχή όπου θα μπορούμε να οικειοποιηθούμε κάποιες από τις θαυμαστές ιδιότητές τους. Σε αυτούς συγκαταλέγονται η δρ Σουτζάτα Κούντου, νανοχημικός η οποία διδάσκει Επιστήμη των Υλικών στο Imperial College του Λονδίνου, και η Ελεν Κιν, βραβευμένη ραδιοφωνική παραγωγός επιστημονικών εκπομπών του BBC. Οι δύο κυρίες θα βρεθούν αύριο, Δευτέρα, στην Αθήνα για να συζητήσουν τα πάντα γύρω από την επιστήμη των υπερηρώων.
   «Οι υπερήρωες συναρπάζουν τη φαντασία των ανθρώπων όλων των ηλικιών και αποτελούν ένα διασκεδαστικό μέσο για να μιλήσει κάποιος στο κοινό για την πραγματική έρευνα που γίνεται σε όλον τον κόσμο γύρω από θέματα που σχετίζονται με αυτούς» λέει στο «Βήμα» η δρ Κούντου. «Είναι σημαντικό να ξέρει κάποιος ότι αυτά γίνονται τώρα και ότι μέσα στο διάστημα της ζωής μας ενδέχεται να γίνουν πραγματικότητα. Νομίζω ότι σήμερα βρισκόμαστε σε μια εποχή όπου πολύ γρήγορα η επιστημονική φαντασία γίνεται πραγματικότητα, η φανταστική ιδέα γίνεται επιστημονικό γεγονός».

Ανάλογη είναι η άποψη της Ελεν Κιν, η οποία φέρνει ως παράδειγμα ότι πριν από μερικές δεκαετίες κανείς δεν φανταζόταν ότι θα μπορούσε να αντικαταστήσει το ισχίο ή το γόνατό του ενώ σήμερα μιλάμε πλέον σοβαρά για βιονικά μέλη. «Για να δούμε, ίσως σε λίγο, αντί να κάνουμε λέιζερ για να έχουμε τέλεια όραση, να μπορούμε να κάνουμε μια επέμβαση για να αποκτήσουμε υπερ-τέλεια όραση» μας λέει. «Θέλω πολύ να δω πόσο θα μας εκπλήξουν οι ικανότητες που μπορεί να αποκτήσουμε μέσα στο διάστημα της ζωής μας. Ανυπομονώ να γίνω μια γιαγιά υπερήρωας».

Θα γίνουμε αόρατοι;

Λιγότερο ή περισσότερο έχουν υπάρξει στη ζωή όλων μας στιγμές στις οποίες έχουμε ευχηθεί να μπορούσαμε να γίνουμε αόρατοι. Αυτό είναι κάτι που όχι μόνο υπερήρωες όπως η Αόρατη Γυναίκα από το «4 Φανταστικοί» αλλά και ο Χάρι Πότερ με τον μανδύα αορατότητας πετυχαίνουν έτσι απλά, με χαρακτηριστική άνεση. Αν και απέχουμε ακόμη από κάτι τέτοιο, η επιστήμη έχει κάνει σημαντικά βήματα προς αυτή την κατεύθυνση.

«Προς το παρόν μπορούμε να επιτύχουμε κάτι ανάλογο με δύο τρόπους» λέει η δρ Κούντου. «Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε υλικά τα οποία έχουν τον ίδιο δείκτη ανακλαστικότητας: το φως αλληλεπιδρά με αυτά ακριβώς με τον ίδιο τρόπο, οπότε δεν μπορούμε να διακρίνουμε το ένα από το άλλο».

Ενα τέτοιο υλικό που εξετάζεται, όπως εξηγεί, είναι το πολυακρυλικό νάτριο, το οποίο έχει ευρύτατες εφαρμογές στη βιομηχανία, από τα απορρυπαντικά ως τα καλλυντικά. «Είναι μικροσκοπικά μπαλάκια από υδρογέλη τα οποία μπορούν να απορροφήσουν νερό σε ποσότητες εκατονταπλάσιες από τον όγκο τους. Και αν τα ρίξουμε στο νερό γίνονται αόρατα, δεν μπορούμε να τα διακρίνουμε επειδή έχουν τον ίδιο δείκτη ανακλαστικότητας με αυτό».

Η άλλη μέθοδος αορατότητας που εξετάζεται είναι πιο εξεζητημένη, περνώντας από τα υλικά στα λεγόμενα «μεταϋλικά» - στην ανάπτυξη, δηλαδή, υλικών με ιδιότητες οι οποίες, τουλάχιστον εξ όσων γνωρίζουμε ως τώρα, δεν υπάρχουν στη φύση.

«Μια άλλη οδός που διερευνάται αυτή τη στιγμή είναι η δημιουργία υλικών τα οποία μπορούν να κάμπτουν το φως γύρω από ένα αντικείμενο» αναφέρει η νανοχημικός.

«Και το τελευταίο τέτοιο που έχω δει είναι ένα υλικό καλυμμένο με μικροσκοπικές χρυσές κεραίες. Οι κεραίες αυτές είναι υπερβολικά μικρές, βρίσκονται στην κλίμακα του νανομέτρου, δηλαδή μέσα στο μήκος κύματος του ορατού φωτός, και μπορούν να κάμψουν το φως γύρω από ένα αντικείμενο κάνοντάς το αόρατο. Προς το παρόν αυτό είναι το καλύτερο που έχουμε επιτύχει. Γιατί μπορούμε να κάμπτουμε τη μικροκυματική ακτινοβολία γύρω από ένα αντικείμενο, αλλά αυτή έχει πολύ μεγαλύτερο μήκος κύματος από το φως. Πρέπει λοιπόν να δημιουργήσουμε μεταϋλικά τα οποία θα μπορούν να διαχειριστούν το κατά πολύ μικρότερο μήκος κύματος του φωτός».

Τι μεγέθους αντικείμενα μπορούμε να κάνουμε αόρατα με τις παρούσες μεθόδους; Πάρα πολύ μικρά, απαντά η δρ Κούντου, επισημαίνοντας ότι μια «μεσοβέζικη» μέθοδος για να γίνει κάποιος αόρατος που είναι εφαρμόσιμη αυτή τη στιγμή είναι με κάμερες στην πλάτη του οι οποίες «τραβάνε» την εικόνα που βρίσκεται πίσω του και την προβάλλουν μπροστά του.

«Για να δημιουργήσουμε κάτι το οποίο πραγματικά θα κάνει αόρατο ένα μεγάλο αντικείμενο χρειάζεται ακόμη πολλή έρευνα. Είμαστε όμως σε πολύ καλό δρόμο».

Θα μπορούμε να πετάμε;

Το πιθανότερο είναι ότι δεν θα μπορέσουμε ποτέ να πετάξουμε με απόλυτη φυσικότητα σαν τον Σούπερμαν, είναι όμως εφικτό να σκίσουμε τους αιθέρες με βοηθήματα.

«Στον τομέα της πτήσης η μία οδός που διερευνάται είναι με τις συσκευές τύπου jetpack, οι οποίες βασίζονται στους νόμους κίνησης του Νεύτωνα και στο ότι για κάθε δύναμη υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση» λέει η δρ Κούντου.

 «Εμένα όμως μου φαίνεται πολύ ενδιαφέρον το ότι βρισκόμαστε στο 2015, τη χρονιά του hoverboard στην οποία είχε πάει η ταινία "Επιστροφή στο μέλλον" - μάλιστα η ακριβής ημερομηνία ήταν πριν από μερικές εβδομάδες (σ.σ.: στις 21 Οκτωβρίου). Εμείς ωστόσο αυτή τη στιγμή δεν είμαστε ικανοί να δημιουργήσουμε ένα τέτοιο hoverboard που να μπορεί να χρησιμοποιείται παντού».

Οπως επισημαίνει, η τεχνολογία για ένα τέτοιου είδους ιπτάμενο σκέιτμπορντ ή ιπτάμενο πατίνι, όπως το ονομάζουν πολλοί, υπάρχει: χρησιμοποιείται ήδη στα τρένα maglev και βασίζεται στην αρχή της μαγνητικής ανύψωσης.

«Είναι περίπου σαν να έχεις αντίθετα μαγνητικά πεδία τα οποία αλληλοαπωθούνται σε βαθμό ώστε το ένα να ίπταται επάνω από το άλλο» εξηγεί.

«Προσπαθούμε να κάνουμε κάτι ανάλογο για τα hoverboards. Ενας τρόπος είναι να δημιουργήσουμε έναν μηχανισμό που βασίζεται στην υπεραγωγιμότητα, βασικά να κάνουμε μια κεραμική πλάκα να αιωρείται επάνω από έναν μαγνήτη. Και αυτό είναι συναρπαστικό, όμως αυτή τη στιγμή έχουμε ένα βασικό πρόβλημα το οποίο εμποδίζει την εφαρμογή του: το γεγονός ότι οι δρόμοι και τα πεζοδρόμιά μας δεν έχουν την κατάλληλη υποδομή. Είναι από άσφαλτο, ουσιαστικά είναι ένα απλό, φυσιολογικό έδαφος. Αυτή τη στιγμή δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε υπεραγωγούς κατ' αυτόν τον τρόπο, θα πρέπει να τους διατηρούμε σε απίστευτα ψυχρές θερμοκρασίες. Αν όμως μπορούσαμε να βρούμε έναν τρόπο ώστε να δημιουργήσουμε δρόμους με μαγνητικό πεδίο, τότε ίσως θα βλέπαμε τα hoverboards γύρω μας στους δρόμους και στα πεζοδρόμια. Και κατά κάποιον τρόπο θα μπορούσαμε να πετάμε».

Μια γεύση από ένα τέτοιο μέλλον, προσθέτει, προσέφερε στο κοινό η Lexus, η οποία για διαφημιστικούς λόγους δημιούργησε ένα hoverboard και έβαλε έναν επαγγελματία του σκέιτμπορντ να το δοκιμάσει σε ένα ειδικά διαμορφωμένο μαγνητικό πάρκο. «Το βίντεο υπάρχει στο YouTube και εξ όσων γνωρίζω είναι όλο πραγματικό, δεν υπάρχει κανενός είδους επεξεργασία ή μοντάζ».

Θα γίνουμε σούπερ δυνατοί;

Ολοι οι υπερήρωες είναι πανίσχυροι, αυτό είναι ένα κατ' εξοχήν σήμα κατατεθέν τους. Μπορούμε εμείς οι απλοί άνθρωποι να αποκτήσουμε μια τόσο χρήσιμη ιδιότητα και μάλιστα χωρίς να χρειαστεί να «φουσκώσουμε» ή να λιώσουμε κάτω από το μηχάνημα με τα βάρη;

«Η δύναμη είναι κάτι που μπορεί να ενισχυθεί με τεχνητούς μυς» απαντά η δρ Κούτζου. «Στην ταινία "Batman vs Superman: Η αυγή της Δικαιοσύνης" που θα βγει του χρόνου, το 2016, αν οι συντελεστές έχουν μείνει πιστοί στο κόμικ, ο Μπάτμαν θα φοράει έναν εξωσκελετό. Ο εξωσκελετός αυτός θα έχει ένα σωρό καταπληκτικές δυνάμεις και θα περιλαμβάνει προφανώς κάτι ανάλογο με τους τεχνητούς μυς» λέει.

«Οι ανθρώπινοι μύες είναι σπουδαίοι, προσφέρουν πολλή δύναμη, μπορούμε να δώσουμε με αυτούς μια πολύ γερή γροθιά, όμως η δύναμη ενός ανθρώπου που φοράει έναν εξωσκελετό μπορεί να ενισχυθεί πολύ περισσότερο με τους τεχνητούς μυς». Ενα υλικό που προσφέρεται ιδιαίτερα για κάτι τέτοιο είναι το ανθρακόνημα - αρκεί να δημιουργηθεί με τέτοιον τρόπο ώστε να συμπεριφέρεται όπως ένας μυς.

«Προς το παρόν οι τεχνητοί μύες από ίνες άνθρακα που δοκιμάζονται όταν δεχθούν ηλεκτρική φόρτιση συσπώνται πάρα πολύ γρήγορα - περίπου διακόσιες φορές πιο γρήγορα από ό,τι οι ίνες των ανθρώπινων μυών. Αυτό τους κάνει πολύ πιο αποτελεσματικούς, τα ανακλαστικά τους είναι πολύ πιο γρήγορα και μπορούν να κάνουν κάποιον πάρα πολύ δυνατό».

Το να είναι κάποιος σούπερ δυνατός δεν σημαίνει όμως μόνο να δίνει πολύ γερές γροθιές αλλά και να είναι άτρωτος στα χτυπήματα που δέχεται. «Δείτε τον Χαλκ ή τον Κάπτεν Αμέρικα. Δέχονται απίστευτα χτυπήματα αλλά είναι απίστευτα δυνατοί» επισημαίνει η ερευνήτρια. «Και αυτό είναι κάτι που επίσης μπορεί να ενσωματωθεί σε έναν εξωσκελετό.

Μπορεί κάποιος να δημιουργήσει πραγματικά ανθεκτικές αλλά και πολύ άνετες προστατευτικές στολές χρησιμοποιώντας μη νευτώνεια υλικά». Τα νευτώνεια ρευστά είναι τα «φυσιολογικά» υγρά, όπως το νερό, εξηγεί, η πυκνότητά τους δεν αλλάζει όταν δέχονται πίεση.

«Αν γεμίσετε ένα γιλέκο με νερό και του δώσετε μια γροθιά, το νερό θα φύγει από τη μέση και η γροθιά θα περάσει απευθείας σε αυτόν που το φοράει. Αν όμως το γεμίσετε με κορνφλάουρ ανακατεμένο σε νερό, τα πράγματα αλλάζουν».

Το διάλυμα του κορνφλάουρ σε νερό είναι ένα μη νευτώνειο ρευστό, το οποίο δεν υπακούει στους «φυσιολογικούς» νόμους της φυσικής και της μηχανικής.

«Αντί να διατηρεί την ίδια σύσταση όταν δέχεται μια πρόσκρουση γίνεται πολύ πυκνό, υπάρχει ένα σημείο στο οποίο τα άτομα κλειδώνουν μεταξύ τους και έτσι για ένα διάστημα συμπεριφέρεται σαν στερεό. Ετσι η ενέργεια από την πρόσκρουση εξαπλώνεται και αμβλύνεται και η γροθιά δεν θα πονέσει τόσο αυτόν που φοράει το γιλέκο».

Το κορνφλάουρ με νερό είναι ένα καλό παράδειγμα, δεν είναι όμως το ιδανικό υλικό για να γεμίσει κάποιος ένα προστατευτικό γιλέκο. Ετσι οι ερευνητές προσπαθούν να αναπτύξουν μη νευτώνεια υλικά τα οποία θα συμπεριφέρονται με έναν ανάλογο τρόπο αλλά θα είναι αρκετά λεπτά και ελαφρά ώστε να μπορούν να ενσωματωθούν σε ύφασμα ή άλλα υλικά και να παρέχουν ταυτόχρονα τη μέγιστη προστασία και άνεση.

«Κάποια τέτοια υλικά έχουν ήδη αναπτυχθεί, ο τομέας όμως βελτιώνεται διαρκώς» λέει η δρ Κούντου.tovima