Παρασκευή, 16 Μαΐου 2014

Tο βανάκι του Feynman. The Feynman van

A team of Richard Feynman’s friends and fans banded together to restore the Nobel laureate’s most famous vehicle. Courtesy of Seamus Blackley.

Ένα όχημα με το οποίο μετακινούταν ο αμερικανός φυσικός Richard Feynman τη δεκαετία του 1970 στην Καλιφόρνια αποφάσισαν να ανακαινίσουν διάφοροι θαυμαστές του.

Richard Feynman lecturing in 1962 on optics and Pierre de Fermat's principle of least time.

Ο Richard Feynman ήταν στην εποχή του ένας από τους επιστήμονες με τη μεγαλύτερη επιρροή τόσο στην επιστημονική κοινότητα όσο και στον υπόλοιπο κόσμο.

Ήταν ακόμη νεαρός όταν προσελήφθη στην ομάδα του Οπενχάιμερ που κατασκεύασε την πρώτη ατομική βόμβα, φανερώνοντας την ικανότητά του στην επίλυση δύσκολων προβλημάτων.

Richard Feynman, whose diagrams provided the first intuitive way of drawing particle interactions.

Στη συνέχεια έλυσε ένα πλήθος από προβλήματα στη κβαντική θεωρία πεδίου, όντας ένας από τους τρεις πατέρες της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής (QED) μιας θεωρίας που περιγράφει με κβαντικό τρόπο όλα τις αλληλεπιδράσεις της ύλης με το φως, έργο για το οποίο τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ του 1965.

Πέρα από την επιστημονική του συνεισφορά, ο Feynman έχει μείνει στην ιστορία και για τον άμεσο τρόπο που είχε για την περιγραφή των φυσικών φαινομένων, την εμβάθυνσή του στη φυσική και την ικανότητά του στη διδασκαλία.

Οι «διαλέξεις του Feynman» (The Feynman Lectures on Physics) είναι πολύ συχνά στις βιβλιοθήκες των απανταχού φυσικών, προσφέροντας μία ξεχωριστή ματιά στους νόμους της φυσικής. Ο Feynman πέθανε το 1988, σε ηλικία 69 ετών.

Η οικογένεια Feynman. The Feynman family poses by the famous camper (Richard, center; Michelle, second from right). Courtesy of: Ralph Leighton

Το 1975, ο Feynman με τη γυναίκα του, Γκουίνεθ Χάουαρθ, είχαν αγοράσει ένα βαν το οποίο στη συνέχεια διακόσμησαν με τα διαγράμματα Feynman, αναπαραστάσεις δηλαδή των αντιδράσεων των υποατομικών σωματιδίων, που είχε επινοήσει ο επιστήμονας στο τέλος της δεκαετίας του ’40 και έκτοτε χρησιμοποιούνται κατά κόρον για τον υπολογισμό μεγεθών στη θεωρητική φυσική.

Το όχημα χρησιμοποιούνταν κυρίως για διακοπές σε κάμπινκγκ και σε άλλες οικογενειακές δραστηριότητες και σταδιακά απέκτησε μεγάλη φήμη, εξαιτίας της δημοφιλίας του ιδιοκτήτη του. Κάποια χρόνια αργότερα, αγοράστηκε από ένα φίλο του Feynman και αποθηκεύτηκε σε ένα γκαράζ όπου και ξεχάστηκε με τα χρόνια.

Το 2005 όμως ο Σίμους Μπίκλι, ένας πρώην φυσικός που αργότερα ακολούθησε καριέρα προγραμματιστή και σήμερα θεωρείται ο «πατέρας» του Xbox, μετακόμισε στην Καλιφόρνια όπου και ενημερώθηκε για το εγκαταλελειμμένο όχημα.

Έχοντας ως χόμπι την αναπαλαίωση κλασικών ιταλικών αυτοκινήτων το 2012 κατάφερε να πείσει τον ιδιοκτήτη, μαζί με άλλους φίλους του Feynman, να προσπαθήσουν να αναβιώσουν το διάσημο βαν.

Michelle Feynman poses by the restored Feynman van with her two children. Courtesy of: Seamus Blackley

Αν και τα χρόνια που μεσολάβησαν είχαν αχρηστεύσει πλήρως τις αρχικές ζωγραφιές, με τη βοήθεια ειδικών ξαναπεράστηκαν με χρώμα όλα τα σχήματα με τρόπο μάλιστα αρκετά ερασιτεχνικό ώστε θυμίζουν τις αυθεντικές.

Το διάσημο βανάκι αναβιώνει τις στιγμές της δόξας του αυτό τον καιρό, συμμετέχοντας σε εκθέσεις για τον Feynman σε όλες τις ΗΠΑ.

Η ισχυρότερη υποβρύχια ηφαιστειακή έκρηξη της ιστορίας. Havre eruption leads scientists to biggest undersea volcano

Εντοπίστηκε από επιβάτη αεροπλάνου ο οποίος παρατήρησε τα ίχνη της στον ωκεανό. A volcanic plume; the light blue area indicated submerged volcanic material in the water column.

Η μεγαλύτερη έκρηξη υποθαλάσσιου ηφαιστείου που έχει καταγραφεί ποτέ ίσως θα έμενε άγνωστη για πάντα αν μια παρατηρητική επιβάτης αεροπλάνου δεν είχε τύχει να δει τα ίχνη της στον ωκεανό. Οι ερευνητές υπολογίζουν τώρα ότι η έκρηξη πρέπει να ήταν δύο φορές ισχυρότερη από την έκρηξη του ηφαιστείου της Αγίας Ελένης το 1980 και απελευθέρωσε έως και δύο κυβικά χιλιόμετρα ηφαιστειακού υλικού.

Bathydermic map of the southern Kermadec Arc, north of New Zealand, showing the location of Havre volcano, a silicic caldera volcano.

Αυτό που είδε η επιβάτης καθώς πετούσε πάνω από τον Ειρηνικό ήταν τεράστιες μάζες ελαφρόπετρας να επιπλέουν πάνω από το Τόξο του Κέρμαντεκ, ένα ηφαιστειακό τόξο που περιλαμβάνει μια από τις βαθύτερες τάφρους της Γης.

Εξετάζοντας τον βυθό

One recent underwater volcanic eruption has thrown up new findings for vulcanologists. Science columnist Peter Spinks discusses the findings with Tasmania University earth scientist Dr Rebecca Carey.

Οι γεωλόγοι ενημερώθηκαν για τους πλωτούς σχηματισμούς και άρχισαν να διερευνούν το ενδεχόμενο υποθαλάσσιας έκρηξης. Το Εργαστήριο Γεωφυσικής της Γαλλικής Πολυνησίας ανέτρεξε στις μετρήσεις των σεισμογράφων και επιβεβαίωσε ότι μια σειρά σχετικά ισχυρών σεισμών είχε συμβεί από τις 18 έως τις 21 Ιουλίου 2012, με επίκεντρο το υποθαλάσσιο ηφαίστειο Χαβρ (Havre), το οποίο βρίσκεται 800 χλμ βορειοανατολικά της Νέας Ζηλανδίας.

A trail of pumice floating on the water indicates the volcanic activity below.

Η εξέταση δορυφορικών εικόνων επιβεβαίωσε στη συνέχεια ότι οι γιγάντιες, επιπλέουσες μάζες ελαφρόπετρας πήγασαν από αυτό το σημείο στις 18 Ιουλίου και μέσα σε λίγες μέρες είχαν εξαπλωθεί σε έκταση 400 τετραγωνικών χιλιομέτρων.

Αn undersea volcano is seen erupting off the coast of Tonga, sending plumes of steam, ash and smoke up to 100 metres into the air, in 2009 off the coast of Nuku'Alofa, Tonga. The volcano, which is about 10 kilometres off of the main Tongan island of Tongatapu, is one of about 36 undersea volcanos clustered in the area. Photo: Getty Images

Το ηφαίστειο Χαβρ βρίσκεται στο σχετικά μεγάλο βάθος των 1.500 χιλιομέτρων και οι γεωλόγοι θεωρούσαν απίθανο να είχε συμβεί εκεί μια ισχυρή έκρηξη -οι περισσότερες υποβρύχιες ηφαιστειακές εκρήξεις συνήθως συμβαίνουν σε ρηχά νερά, καθώς η μεγάλη πίεση του νερού στα βαθιά νερά καταστέλλει την ηφαιστειακή δραστηριότητα.

Vulcanologist Dr Rebecca Carey.

Ο βυθός γύρω από το Χαβρ είχε χαρτογραφηθεί λεπτομερώς το 2002 και χαρτογραφήθηκε εκ νέου μετά την έκρηξη. «Ήμασταν ενθουσιασμένοι. Είχαμε ανακαλύψει ενδείξεις αυτού που αργότερα θα αποδεικνυόταν τη μεγαλύτερη έκρηξη υποθαλάσσιου ηφαιστείου στην καταγεγραμμένη ιστορία» σχολιάζει στην εφημερίδα Sydney Morning Herald η Ρεμπέκα Κάρεϊ του Πανεπιστημίου της Τασμανίας.

«Η έρευνά μας αποκάλυψε την ύπαρξη πολλαπλών, νέων ηφαιστειακών πόρων σε βάθος 700 έως 1.500 μέτρων» αναφέρει.

Eruption of underwater volcano near Solomon Islands in Pacific Ocean.

Οι προκαταρκτικές αναλύσεις, οι οποίες δεν έχουν ακόμα δημοσιευτεί στον επιστημονικό Τύπο, δείχνει ότι η έκρηξη απελευθέρωσε δύο κυβικά χιλιόμετρα πυριτιούχου ελαφρόπετρας. Η μελέτη δείχνει ότι η εκρηκτική ενεργοποίηση ηφαιστείων είναι πιθανή σε βάθος άνω των 900 μέτρων.

An undersea volcano erupts off the coast of Tonga, tossing clouds of smoke, steam and ash thousands of meters into the sky above the South Pacific ocean, in 2009. Photo: Pesi Fonua

«Ήταν η μεγαλύτερη και βαθύτερη υποβρύχια έκρηξη που έχει καταγραφεί ποτέ, και είναι πιθανό ότι τέτοια φαινόμενα εκδηλώνονται μόνο μια φορά τον αιώνα» λέει η Δρ Κάρεϊ.

«Ήταν πιθανώς δύο φορές μεγαλύτερη από τη διάσημη έκρηξη στο Όρος για Αγίας Ελένης το 1980 και ίσως δέκα φορές μεγαλύτερη από την έκρηξη του ηφαιστείου Αγιαφγιαλαγιοκούλ της Ισλανδίας το 2012» προσθέτει.

Νέα στοιχεία για την έκρηξη ίσως προκύψουν από την αποστολή στο ηφαίστειο Χαβρ που σχεδιάζει για το 2015 το αμερικανικό Εθνικό Ίδρυμα Επιστήμης.

Η μεγάλη κηλίδα του Δία συρρικνώνεται. Hubble Sees Jupiter’s Red Spot Shrink to Smallest Size Ever

Η πάνω (δεξιά) φωτογραφία λήφθηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble το 1995 όταν η κηλίδα είχε διάμετρο περίπου 21.000 χιλιόμετρα, η πιο ενδιάμεση φωτογραφία δείχνει την κηλίδα το 2009 όταν η διάμετρός της ήταν 18.000 χιλιόμετρα και η κάτω (όπως και η μεγάλη φωτο αριστερά) δείχνει την ερυθρά κηλίδα το 2014, με διάμετρο μόλις 16.000 χιλιόμετρα. In this comparison image the photo at the top was taken by the Hubble Space Telescope in 1995 and shows the spot at a diameter of just under 13,050 miles (21,000 km); the second down shows a 2009 photo of the spot at a diameter of just under 11,180 miles (18,000 km); and the lowest shows the newest image from taken in 2014 with the spot at its smallest yet, with diameter of just 9,940 miles (16,000 km). Credit: NASA/ESA

Μια πολύ ενδιαφέρουσα διαπίστωση έκανε διεθνής ομάδα επιστημόνων με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble. Όπως φαίνεται, η περίφημη «κόκκινη κηλίδα» του Δία έχει αρχίσει να συρρικνώνεται. Η «κόκκινη κηλίδα» είναι μια γιγάντια σε εύρος και ένταση καταιγίδα που ξεκίνησε πριν από περίπου 300 χρόνια. Υπάρχουν πολλά αναπάντητα ερωτήματα για αυτό το εντυπωσιακό φαινόμενο με αποτέλεσμα να αποτελεί μόνιμο στόχο των επιστημόνων.

Καταιγίδα γίγας

Η «κόκκινη κηλίδα» είναι μια μόνιμη καταιγίδα, ένας αντικυκλώνας, που βρίσκεται 22 μοίρες νότια του ισημερινού του γίγαντα του ηλιακού μας συστήματος. Είναι τόσο μεγάλη ώστε θα μπορούσαν να «χωρέσουν» μέσα σε αυτή 2-3 πλανήτες σαν τη Γη. 

Drawing of Jupiter made on Nov. 1, 1880 by French artist and astronomer Etienne Trouvelot showing transiting moon shadows and a much larger Great Red Spot.

Στο τέλος του 19ου αιώνα η κηλίδα υπολογιζόταν ότι είχε διάμετρο σχεδόν 41.000 χιλιομέτρων. Οι παρατηρήσεις των Voyager 1 και 2 όταν πέρασαν κοντά από τον Δία το 1979 και το 1980 επέτρεψαν στους ειδικούς να μετρήσουν την διάμετρό της κηλίδας. Η κηλίδα είχε διάμετρο 22.500 χιλιομέτρων.

Η νέα μέτρηση

Μια από τις νέες εικόνες που κατέγραψε το Hubble από τον Δία και την κόκκινη κηλίδα. Οι νέες εικόνες δείχνουν ότι η γιγάντια καταιγίδα συρρικνώνεται. Jupiter’s Great Red Spot or GRS is located in a ‘bay’ or hollow south of the swirly South Equatorial Belt. A titanic storm that’s raged like hurricane-like for at least 400 years, the top of the Spot’s cloud deck rises 5 miles (8 km) above the planet’s clouds and rotates in an anticlockwise direction about once every 4 days. This photo was taken by Hubble on April 21, 2014. Credit: NASA / ESA / A. Simon

Ομάδα αμερικανών και ευρωπαίων επιστημόνων με επικεφαλής την Έιμι Σάιμον του Κέντρου Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA μελέτησε νέες εικόνες της κηλίδας που κατέγραψε το Hubble. Οι νέες παρατηρήσεις δείχνουν ότι η κηλίδα έχει πλέον διάμετρο σχεδόν 16.500 χιλιομέτρων αλλά και ότι είναι πιο στρογγυλή και όχι οβάλ. Οι ειδικοί εκτιμούν ότι η κηλίδα συρρικνώνεται κατά περίπου 1.000 χιλιόμετρα κάθε χρόνο χωρίς ωστόσο να μπορούν να δώσουν μια εξήγηση για αυτή την εξέλιξη.

Η ίδια ερευνητική ομάδα σχεδιάζει τώρα νέες έρευνες και μετρήσεις για να διαπιστωθεί τι συμβαίνει στην ταραχώδη ατμόσφαιρα του Δία. Οι επιστήμονες εικάζουν ότι πιθανώς οι ατμοσφαιρικές συνθήκες απορροφούν την ενέργεια της κηλίδας, με συνέπεια αυτή να μικραίνει συνεχώς.

Μια Ναΐάδα κρύβει το μυστικό των Αμερικανών, Was Naia the first American? Teenage girl's skeleton found deep in underwater Mexican cave dates from the last ice age 13,000 years ago and is oldest ever found in the Americas

Ένα κορίτσι ηλικίας 12-13 χιλ. ετών αποκαλύπτει την καταγωγή των κατοίκων της αμερικανικής ηπείρου. Mosa, a Mojave Girl with Face Paint. A new study could help resolve a longstanding debate about the origins of the first people to inhabit the Americas, researchers report. The study relies on genetic information extracted from the tooth of an adolescent girl who fell into a sinkhole in the Yucatan 12,000 to 13,000 years ago.

Η καταγωγή των κατοίκων της αμερικανικής ηπείρου αποτελεί ένα διαχρονικό μυστήριο.

New genetic evidence supports the hypothesis that the first people in the Americas all came from northeast Asia by crossing a land bridge known as Beringia. When sea levels rose after the last ice age the land bridge disappeared. Credit: Julie McMahon

Αν και η κρατούσα θεωρία αναφέρει ότι οι πρώτοι κάτοικοι της Αμερικής πέρασαν στην ήπειρο μέσω του Βερίγγειου Πορθμού εντούτοις δεν έχει εξακριβωθεί αν προέρχονταν από την Ασία, την Ευρώπη ή την Αυστραλία. Η ανακάλυψη του σκελετού ενός νεαρού κοριτσιού ηλικίας 12-13 χιλιάδων ετών φαίνεται ότι θα δώσει λύση στο μυστήριο.

Η «νεράιδα»

The Sac Actun cave system on Mexico's Eastern Yucatán Peninsula. About 12,000 years ago Earth experienced a great climactic change, when the melting of the ice caps caused a dramatic rise in global sea levels, which flooded low lying coastal landscapes and cave systems. Many of the subterranean spaces that once provided people and animals with water and shelter became inundated and lost until the advent of cave diving. 'Hoyo Negro is a more than 100-foot-deep, bell-shaped, water-filled void about the size of a professional basketball arena deep inside a drowned cave system,,' said James Chatters, lead author on the study. 'Only technical cave divers can reach the bottom.

Το 2007 εξερευνητές ανακάλυψαν στο Μεξικό ένα υποθαλάσσιο σπήλαιο που ονομάστηκε Hoyo Negro (μαύρη τρύπα) επειδή καλύπτεται από πολύ πυκνό σκοτάδι.

The caves of the Yucatan became a sacred place for the Mayan civilisation that established itself about 10,000 years later.

Το σπήλαιο που έχει μέγεθος όσο περίπου ένα γήπεδο μπάσκετ αποτελεί συχνό πόλο έλξης εξερευνητών. Σε μια από τις πρώτες έρευνες στο σπήλαιο εντοπίστηκε ένας ολοκληρωμένος σκελετός δίπλα σε σκελετούς διαφόρων ζώων.

Naia's skull as it was found: Hoyo Negro is a black abyss in the state of Quintana Roo that is completely filled with water. It can only be reached by divers travelling more than 4,000 feet through underwater passages using underwater propulsion vehicles, or scooters, which enable them to cover long distances.

Όπως διαπιστώθηκε, ο σκελετός αυτός ανήκει σε ένα κορίτσι εφηβικής ηλικίας που ζούσε στην περιοχή πριν από 13 χιλιάδες έτη. Σύμφωνα με τους ειδικούς, το εύρημα είναι εξαιρετικής σημασίας διότι, όπως πιστεύουν, αποτελεί τον χαμένο κρίκο της καταγωγής των Αμερικανών.

Ναϊάδα πλησιάζει τον κοιμώμενο Ύλα. Πίνακας του Τζον Γουίλιαμ Γουότερχαουζ. A Naiad by John William Waterhouse, 1893; a water nymph approaches the sleeping Hylas.

Οι ερευνητές ονόμασαν το εύρημα «Ναϊάς», από τις Ναϊάδες, τις νύμφες του νερού της Αρχαίας Ελλάδας από τις οποίες σύμφωνα με τη μυθολογία κατάγονται και οι… νεράιδες.

Χαμένος κρίκος

Assessing the skeleton's age required a novel approach given the challenging environmental conditions. The research team analyzed tooth enamel and bat-dropped seeds using radiocarbon dating and calcite deposits found on the bones using the uranium-thorium method, establishing an age of between 12,000 and 13,000 years.  Analyses of DNA extracted from the skeleton's wisdom tooth found it belonged to an Asian-derived lineage that occurs only in America (haplogroup D, subhaplogroup D1). Finding a skeleton with DNA from one of America's founding lineages in Central America greatly expands the geographic distribution of confirmed Beringians among the earliest Americans.

Οι γενετικές αναλύσεις που πραγματοποιούνται στον σκελετό έχουν αρχίσει να αποδίδουν καρπούς. Τις αναλύσεις πραγματοποιούν ερευνητές με επικεφαλής ειδικούς της Applied Paleoscience, μιας εταιρείας αρχαιολογικών και παλαιοντολογικών μελετών στην Ουάσινγκτον. Παρά τις ανατομικές διαφορές που έχει η Ναϊάς με τους σύγχρονους αυτόχθονες Αμερικανούς (αυτούς που χαρακτηρίζουμε ως «ινδιάνους») φαίνεται ότι οι πρώτοι κάτοικοι της ηπείρου και οι ινδιάνοι έχουν κοινή γονιδιακή καταγωγή.

Divers Alberto Nava and Susan Bird transport the Hoyo Negro skull to an underwater turntable so that it can be photographed in order to create a 3-D model.

«Η Ναϊάς είναι ο χαμένος κρίκος ο οποίος κλείνει το κενό που είχαμε για τις σχέσεις των πρώτων κατοίκων της ηπείρου και των ινδιάνων» αναφέρει ο Τζέιμς Τσάτερς, ιδιοκτήτης της Applied Paleoscience και επικεφαλής των ερευνών. Οι ανατομικές διαφορές που εμφανίζονται ανάμεσα στους πρώτους κατοίκους και τους ινδιάνους οφείλονται σε εξελικτικές διεργασίες που προέκυψαν κατά τη διάρκεια της αποίκησης της αμερικανικής ηπείρου.

Οι ερευνητές συνεχίζουν τις αναλύσεις στη Ναϊάδα ευελπιστώντας ότι θα αποκωδικοποιήσουν το γονιδίωμά της, γεγονός που θα αποκαλύψει νέα στοιχεία για τη καταγωγή των Αμερικανών. Οργανώνονται επίσης νέες αποστολές στο σπήλαιο για την ανακάλυψη και άλλων σκελετών. Η μελέτη της Ναΐάδας υποστηρίζεται από το National Geographic και τα ευρήματα δημοσιεύονται στην επιθεώρηση «Science».