Τα 15 μεγάλα ερωτήματα της επιστήμης

Από τη φύση του σύμπαντος (αν υπάρχει μόνο ένα) μέχρι το σκοπό των ονείρων, υπάρχουν πολλά πράγματα που δεν γνωρίζουμε ακόμα  - αλλά μπορεί να γνωρίζουμε σύντομα. Ένα καινούργιο βιβλίο προσπαθεί να δώσει κάποιες απαντήσεις.

1. Από τι είναι φτιαγμένο το σύμπαν;

Οι αστρονόμοι αντιμετωπίζουν ένα μεγάλο αίνιγμα : δεν ξέρουν από τι αποτελείται το 95 % του σύμπαντος . Τα άτομα, τα οποία αποτελούν όλα όσα βλέπουμε γύρω μας , αντιπροσωπεύουν μόνο ένα ευτελές 5% του συνόλου. Κατά τα τελευταία 80 χρόνια έχει καταστεί σαφές ότι το υπόλοιπο μέρος αποτελείται από δύο σκοτεινές οντότητες - τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια. Η πρώτη ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1933. Λειτουργεί σαν αόρατη κόλλα, συνδέοντας τους γαλαξίες μεταξύ τους. Η δεύτερη ανακαλύφτηκε  το 1998 και έχει ως αποτέλεσμα τη διαστολή του σύμπαντος σε ολοένα και μεγαλύτερες ταχύτητες. Οι αστρονόμοι προσπαθούν να κατανοήσουν την πραγματική ταυτότητα αυτών των αόρατο οντοτήτων.

2. Πώς άρχισε η ζωή ;

Τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια πριν, κάποιες απλές χημικές ουσίες αντέδρασαν μεταξύ τους και έκαναν "βιολογία" - εμφανίστηκαν τα πρώτα μόρια που μπορούσαν να αναπαράγουν τον εαυτό τους. Εμείς οι άνθρωποι συνδεόμαστε εξελεκτικά με αυτά τα πρώτα βιολογικά μόρια. Αλλά πώς οι βασικές χημικές ουσίες που βρέθηκαν αρχικά στη Γη κατάφεραν να δημιουργήσουν τη ζωή ; Πώς δημιουργήθηκε το DNA ; Πως έμοιαζαν τα πρώτα κύτταρα ; Έχει περάσει περισσότερο από μισός αιώνας από τότε που ο χημικός Stanley Miller πρότεινε την θεωρία της «αρχέγονης σούπας », αλλά ακόμα δεν μπορούν οι επιστήμονες να συμφωνήσουν για το τι συνέβη . Μερικοί ισχυρίζονται ότι η ζωή ξεκίνησε σε ζεστά ύδατα κοντά σε ηφαίστεια , άλλοι ότι το έναυσμα ήταν μετεωρίτες που συγκρούστηκαν με τη γη.

3. Είμαστε μόνοι μας στο σύμπαν ;

Ίσως όχι . Οι αστρονόμοι ψάχνουν το σύμπαν για μέρη όπου θα μπορούσε να αναπτυχθεί ζωή, από την Ευρώπη και τον Άρη στο ηλιακό μας σύστημα μέχρι σε πλανήτες πολλά έτη φωτός μακριά . Τα ραδιοτηλεσκόπια αναζητούν σήματα στον ουρανό, και το 1977 ανιχνεύτηκε ένα σήμα που είχε όλα τα πιθανά χαρακτηριστικά ενός εξωγήινου μηνύματος. Οι αστρονόμοι είναι πλέον σε θέση να εξετάσουν την ατμόσφαιρα των εξωγήινων κόσμων για οξυγόνο και  νερό . Τις επόμενες δεκαετίες θα είναι μια συναρπαστική εμπειρία να είναι κάποιος κυνηγός εξωγήινων κόσμων,  αφού υπάρχουν έως και 60 δισεκατομμύρια δυνητικά κατοικήσιμοι πλανήτες μόνο στο δικό μας Γαλαξία.

4. Τι μας κάνει ανθρώπους ;

Απλά κοιτάζοντας στο DNA μας, δεν θα πάρουμε την απάντηση. Το ανθρώπινο γονιδίωμα είναι ίδιο κατά 99 % με το γονιδίωμα ενός χιμπατζή, και κατά 50 % ίδιο με της μπανάνας. Όμως εμείς έχουμε μεγαλύτερο εγκέφαλο από ό, τι τα περισσότερα ζώα. Δεν έχουμε τον μεγαλύτερο εγκέφαλο, αλλά έχουμε τριπλάσιους νευρώνες από γορίλα ( 86 δισεκατομμύρια για να είμαστε ακριβείς ) . Πολλά από τα χαρακτηριστικά που κάποτε νομίζαμε ότι μας κάνουν να ξεχωρίζουμε - όπως η γλώσσα , η δυνατότητα χρήσης εργαλείων και αναγνώρισης του εαυτού μας στον καθρέφτη - έχουν βρει να υπάρχουν και σε άλλα ζώα . Ίσως η διαφορά οφείλεται στον πολιτισμό μας - και την επακόλουθη επίδρασή του στα γονίδια μας ( και το αντίστροφο ). Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η γνώση που αποκτήσαμε να  μαγειρεύουμε και να χειριζόμαστε τη φωτιά, μπορεί να μας βοήθησαν να αποκτήσουμε μεγάλο εγκέφαλο. Αλλά είναι πιθανό ότι η ικανότητά μας για συνεργασία καθώς και το εμπορικό μας δαιμόνιο, είναι οι πραγματικοί λόγοι που κυριαρχήσαμε εμείς στον πλανήτη, και όχι οι πίθηκοι .

5. Τι είναι συνείδηση;

Ακόμα δεν είμαστε σίγουροι. Γνωρίζουμε ότι έχει να κάνει με διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου που συνδέονται μεταξύ τους, και όχι μ' ένα μόνο μέρος του εγκεφάλου. Η σκέψη των επιστημόνων είναι ότι αν καταλάβουμε ποια είναι τα κομμάτια του εγκεφάλου που εμπλέκονται καθώς και πώς λειτουργεί το κύκλωμα των νευρώνων, τότε θα καταλάβουμε πώς δημιουργείται η συνείδηση. Το πιο δύσκολο και πιο φιλοσοφικό, ερώτημα είναι γιατί πρέπει να  υπάρχει συνείδηση από την πρώτη στιγμή. Μια καλή απάντηση είναι ότι με την ενσωμάτωση και την επεξεργασία των πληροφοριών που μας βομβαρδίζουν, μπορούμε να διακρίνουμε μεταξύ του τι είναι πραγματικό και τι δεν είναι, και να σκεφτούμε πολλαπλά σενάρια για το μέλλον, κάτι που μας βοηθάει να προσαρμοζόμαστε και να επιβιώνουμε .

6. Γιατί ονειρευόμαστε ;

Κοιμόμαστε περίπου το ένα τρίτο της ζωής μας. Αναλογιζόμενοι πόσο χρόνο ξοδεύουμε για να κοιμόμαστε, μπορεί να σκεφτείτε ότι θα έπρεπε να γνωρίζουμε τα πάντα για τον ύπνο. Όμως οι επιστήμονες εξακολουθούν να ψάχνουν για μια πλήρη εξήγηση γιατί κοιμόμαστε και ονειρευόμαστε. Υποστηριχτές των απόψεων του Σίγκμουντ Φρόιντ πίστευαν ότι τα όνειρα ήταν εκφράσεις ανεκπλήρωτων επιθυμιών, συχνά σεξουαλικών. Άλλοι αμφιβάλλουν αν τα όνειρα είναι κάτι διαφορετικό από τυχαίες ενεργοποιήσεις του εγκεφάλου  κατά τη διάρκεια  του ύπνου. Μελέτες σε ζώα και η πρόοδος στην τεχνολογία απεικόνισης του εγκεφάλου, μας έχουν οδηγήσει σε μια πιο σύνθετη αντίληψη σύμφωνα με την οποία τα όνειρα διαδραματίζουν κάποιο ρόλο στη μνήμη , τη μάθηση και τα συναισθήματα . Για παράδειγμα, πειράματα έδειξαν ότι οι οι αρουραίοι επαναλαμβάνουν στα όνειρα τους τις εμπειρίες που είχαν όταν ήταν ξύπνιοι, κάτι που τους  βοηθάει να λύσουν πολύπλοκα καθήκοντα όπως η πλοήγηση σε λαβύρινθους .

7. Γιατί υπάρχει ύλη ;

Πραγματικά δεν θα έπρεπε να υπάρχουμε. Είμαστε κατασκευασμένα από ύλη, για την οποία υπάρχει αντίστοιχη ύλη που ονομάζεται αντιύλη. Διαφέρουν μόνο στο ηλεκτρικό φορτίο. Όταν συναντιούνται εξαφανίζονται και οι δύο, και δημιουργείται μια λάμψη ενέργειας. Οι πιο προηγμένες θεωρίες αναφέρουν ότι το Big Bang δημιούργησε ίσες ποσότητες των δύο. Οπότε, όλη η ύλη θα μπορούσε να έχει συναντήσει την ισοδύναμη αντιύλη της , με συνέπεια να χαθούν και οι δύο και να αφήσουν το σύμπαν γεμάτο μόνο με ενέργεια. Είναι σαφές ότι η φύση έχει προνοήσει γι' αυτό το θέμα, διαφορετικά δεν θα υπήρχαμε. Οι ερευνητές μελετούν δεδομένα από πειράματα όπως το πείραμα του LHC ( Large Hadron Collider) προσπαθώντας να βρουν την εξήγηση.

8. Υπάρχουν άλλα σύμπαντα ;

Το σύμπαν μας είναι ένα πολύ περίεργο μέρος. Αν μπορούσαμε να αλλάξουμε ορισμένες από τις ρυθμίσεις του, έστω και λίγο, η ζωή όπως την ξέρουμε θα ήταν αδύνατη. Σε μια προσπάθεια να διαλευκάνουν οι φυσικοί το πρόβλημα της "τέλειας ρύθμισης ", στρέφονται όλο και περισσότερο στην έννοια των άλλων συμπάντων . Αν υπάρχει άπειρος αριθμός από αυτά μέσα σε ένα " πολυσύμπαν ", τότε κάθε συνδυασμός ρυθμίσεων θα μπορούσε να υπάρχει και αλλού, και φυσικά θα υπάρχει και άλλο σύμπαν όπου θα μπορούσαμε να υπάρχουμε. Μπορεί να ακούγεται τρελό , αλλά τα στοιχεία από την κοσμολογία και την κβαντική φυσική δείχνουν προς αυτή την κατεύθυνση .

9. Πώς μπορούμε να πάρουμε περισσότερη ενέργεια από τον ήλιο ;

Οι διαρκώς μειούμενες ποσότητες διαθέσιμων ορυκτών καυσίμων μας αναγκάζουν να σκεφτούμε νέους τρόπους για παραγωγή ενέργειας. Το κοντινότερο αστέρι μας προσφέρει περισσότερες από μία πιθανές λύσεις. Αξιοποιούμε ήδη την ενέργεια του ήλιου για την παραγωγή ηλιακής ενέργειας. Μια άλλη ιδέα είναι να χρησιμοποιήσουμε την ενέργεια στο φως του ήλιου για να διασπάσουμε το νερό στα συστατικά του: οξυγόνο και υδρογόνο, τα οποία θα μπορούσαν να προσφέρουν ένα καθαρό καύσιμο για τα αυτοκίνητα του μέλλοντος. Οι επιστήμονες εργάζονται επίσης για μια ενεργειακή λύση που στηρίζεται στην αναδημιουργία των διαδικασιών που συμβαίνουν μέσα στα αστέρια - προσπαθώντας να δημιουργήσουν ένα πυρηνικό μηχανισμό σύντηξης . Η ελπίδα είναι ότι οι λύσεις αυτές θα μπορέσουν να καλύψουν τις ενεργειακές ανάγκες μας στο μέλλον .

10. Τι είναι τόσο παράξενο με τους πρώτους αριθμούς;

Το γεγονός ότι μπορείτε να ψωνίσετε με ασφάλεια στο διαδίκτυο οφείλεται στους πρώτους αριθμούς - τους αριθμούς που μπορούν να διαιρεθούν μόνο με τον εαυτό τους και τον αριθμό ένα. H κρυπτογράφηση  "Δημόσιου κλειδιού" - η καρδιά του ηλεκτρονικού εμπορίου - χρησιμοποιεί τους πρώτους αριθμούς για να προστατεύσει τα προσωπικά δεδομένα μας από τα αδιάκριτα βλέμματα . Και όμως , παρά την θεμελιώδη σημασία τους στην καθημερινή μας ζωή , οι πρώτοι αριθμοί παραμένουν ένα αίνιγμα . Το μοτίβο που ακολουθούν - η υπόθεση Riemann - έχει βασανίσει μερικά από τα λαμπρότερα μαθηματικά μυαλά . Ωστόσο , μέχρι στιγμής, κανείς δεν κατάφερε να αποκαλύψει το μυστικό τους. Πάντως, αν το βρει κάποιος, θα δημιουργήσει τεράστιο πρόβλημα στο διαδίκτυο.

11. Πώς κερδίζουμε τα βακτήρια ;

Τα αντιβιοτικά είναι ένα από τα θαύματα της σύγχρονης ιατρικής. Η ανακάλυψη του νομπελίστα  Sir Alexander Fleming οδήγησε στη δημιουργία φαρμάκων που καταπολέμησαν κάποιες από τις πλέον θανατηφόρες ασθένειες και έκανε εφικτές κάποιες δύσκολες  χειρουργικές επεμβάσεις, τις μεταμοσχεύσεις και τις χημειοθεραπείες. Ωστόσο, αυτή η κατάσκτηση βρίσκεται σε κίνδυνο. Στην Ευρώπη πεθαίνουν κάθε χρόνο περίπου 25.000 άνθρωποι  από πολυανθεκτικά βακτήρια . Έχουμε συμβάλει στο να γίνει το πρόβλημα χειρότερο μέσω της υπερσυνταγογράφησης και της κακής χρήσης των αντιβιοτικών - περίπου το 80% των αντιβιοτικών στην Αμερική προορίζεται για την τόνωση της ανάπτυξης των ζώων στις φάρμες. Ευτυχώς , η πρόοδος στην έρευνα του DNA μας βοηθά να ανακαλύψουμε αντιβιοτικά που δεν γνωρίζαμε ότι μπορούν να παράγουν τα βακτήρια. Παράλληλα με  χρήση καινοτόμων μεθόδων όπως η μεταφύτευση "καλών" βακτηρίων από περιττώματα , και με την αναζήτηση νέων βακτηρίων βαθιά στους ωκεανούς, θα μπορέσουμε και στο μέλλον να πολεμήσουμε με επιτυχία οργανισμούς 3 δισεκατομμύρια χρόνια μεγαλύτερους από εμάς .

12. Θα καταφέρουμε ποτέ να θεραπεύσουμε τον καρκίνο;

Η σύντομη απάντηση είναι όχι . Δεν είναι μια ενιαία ασθένεια, αλλά πολλές εκατοντάδες ασθενειών.  Ο καρκίνος υπάρχει ακόμα και από την εποχή των δεινοσαύρων, και  προκαλείται από "τρελά" γονίδια , ο κίνδυνος υπάρχει σε όλους μας. Όσο περισσότερο ζούμε, τόσο πιο πιθανό είναι να πάει κάτι στραβά, με οποιοδήποτε τρόπο. Ο καρκίνος είναι ένα ζωντανό πράγμα - συνεχώς εξελίσσεται για να επιβιώσει. Ωστόσο, αν και εξαιρετικά περίπλοκος, μέσω της γενετικής μαθαίνουμε όλο και περισσότερα για το τι τον προκαλεί , πώς εξαπλώνεται και βρίσκουμε καλύτερους τρόπους για τη θεραπεία και την πρόληψή του. Αλλά πρέπει να γνωρίζουμε ότι μόνο μέχρι το ήμισυ του συνόλου των καρκίνων - 3.7 εκατομμύρια ανά έτος - μπορούν να προληφθούν. Σταματήστε το κάπνισμα και το πιοτό, τρώτε με μέτρο, παραμείνετε ενεργοί , και αποφεύγετε την παρατεταμένη έκθεση στον ήλιο το μεσημέρι .

13. Πότε μπορώ να έχω ένα ρομπότ μπάτλερ;

Τα ρομπότ μπορούν ήδη να σερβίρουν ποτά και να μεταφέρουν αποσκευές . η σύγχρονη ρομποτική μπορεί να μας προσφέρει εξατομικευμένα εξειδικευμένα ρομπότ: να ελέγχουν τις παραγγελίες μας προς παράδοση στο Amazon, να αρμέγουν τις αγελάδες, να ταξινομούν το email και να μας κατευθύνουν μεταξύ των τερματικών σταθμών των αεροδρομίων. Αλλά ένα πραγματικά "έξυπνο" ρομπότ απαιτεί να κάνουμε μεγάλη πρόοδο στην τεχνητή νοημοσύνη. Το πραγματικό ερώτημα είναι κατά πόσο θα αφήναμε ένα ρομποτικό μπάτλερ μόνο στο σπίτι με κάποιον ηλικιωμένο. Στην Ιαπωνία που έχουν θέσει ως στόχο από το 2025 να μπορούν να προσφέρουν φροντίδα για τους ηλικιωμένους τους με τη βοήθεια ρομπότ, μελετούν εντατικά αυτό το θέμα .

14. Τι υπάρχει στο κάτω μέρος του ωκεανού;

Το ενενήντα πέντε τοις εκατό των ωκεανών είναι ανεξερεύνητο. Τι βρίσκεται εκεί κάτω ; Το 1960 , ο Don Walsh και ο Jacques Piccard, κατέβηκαν σε βάθος 7 μιλίων, σε αναζήτηση της απάντησης. Το ταξίδι τους άγγιξε τα όρια του ανθρωπίνων εφικτού, αλλά τους έδωσε μόνο μια μικρή γεύση από τη ζωή στο βυθό. Είναι τόσο δύσκολο να φτάσουμε στο κατώτατο σημείο του ωκεανού, που θα πρέπει να καταφύγουμε σε αποστολή μη επανδρωμένων οχημάτων. Οι ανακαλύψεις που έχουμε κάνει μέχρι τώρα - από παράξενα ψάρια όπως ο barreleye (το ψάρι με το διάφανο κεφάλι), μέχρι μια πιθανή θεραπεία για τη νόσο Αλτσχάιμερ που μπορεί να είναι εφικτή από τα μαλακόστρακα - είναι ένα μικρό κλάσμα του παράξενου κόσμου που κρύβεται κάτω από τα κύματα .

15. Πώς μπορούμε να λύσουμε το πρόβλημα του υπερπληθυσμού;

Ο αριθμός των ανθρώπων στον πλανήτη μας έχει διπλασιαστεί από το 1960 και έχει ξεπεράσει τα 7 δισεκατομμύρια. Υπολογίζεται ότι μέχρι το 2050 θα υπάρχουν τουλάχιστον 9 δισεκατομμύρια ανθρώπων. Που θα ζήσουμε και πώς θα έχουμε αρκετά τρόφιμα και καύσιμα για το συνεχώς αυξανόμενο πληθυσμό μας; Ίσως Θα μπορούμε να στείλουμε κάποιους ανθρώπους στον Άρη ή να ξεκινήσουμε την οικοδόμηση πολυκατοικιών κάτω από το έδαφος. Θα μπορούσαμε ακόμη και να βασίσουμε τη διατροφή μας με εργαστηριακώς παραγόμενο κρέας . Αυτά μπορεί να ακούγονται λύσεις επιστημονικής φαντασίας, αλλά μάλλον θα πρέπει να αρχίσουμε να τις παίρνουμε πιο σοβαρά .

    ~ από το βιβλίο: The Big Questions in Science: The Quest to Solve the Great Unknowns

       guardianbookshop.co.uk

by Αντικλείδι , http://antikleidi.com