Διαλέξεις Κβαντομηχανικής στο ΜΙΤ από τον Allan Adams. Online MIT quantum mechanics courses from Allan Adams

“You can make beautiful things starting with simple ingredients.” Allan Adams is a theoretical physicist. String is his theory of choice, and he uses it to study the history of the universe. Photo: James Duncan Davidson

1. Εισαγωγή στην υπέρθεση

Allan’s approach in this video is actually based on the first two chapters of Quantum Mechanics and Experience by philosopher David Albert. 

Δείτε τις υπόλοιπες 23 διαλέξεις ΕΔΩ: ocw.mit.edu

Πηγή: Quantum Mechanics Open Course from MIT | Sean Carroll 

Αθηνά, το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο ακτίνων Χ. Athena to study the hot and energetic Universe

Καλλιτεχνική απεικόνιση ενεργού γαλαξία. Artist’s impression of a galaxy that is releasing material via two strong jets (shown in red/orange) as well as through wide-angle outflows (shown in grey/blue). Both jets and outflows are being driven by the black hole at the galaxy’s centre. Black holes, which lurk unseen at the centres of almost all galaxies, are regarded as one of the keys to understanding galaxy formation and evolution. Credit: ESA/AOES Medialab

H Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (ESA) ενέκρινε το πλάνο για την κατασκευή του μεγαλύτερου μέχρι σήμερα διαστημικού τηλεσκοπίου ακτίνων Χ.

Το τηλεσκόπιο με το αρχαιοελληνικής προέλευσης όνομα ΑΤΗΕΝΑ (Advanced Telescope for High Energy Astrophysics), αποτελεί την δεύτερη κατά σειρά επιλογή της ESA για τις επιστημονικές αποστολές μεγάλου μεγέθους, μετά το JUICE το οποίο θα μελετήσει τους δορυφόρους του Δία. Σύμφωνα με τα παρόντα σχέδια η Αθηνά θα κοστίσει περίπου ένα δισεκατομμύριο ευρώ, θα έχει μήκος 12 μέτρων ζυγίζοντας 5 τόνους, ενώ η διακριτική της ικανότητα θα είναι 100 φορές μεγαλύτερη από όλες τις προηγούμενες αποστολές ακτίνων Χ.

Συνδυάζοντας ένα πολύ ισχυρό τηλεσκόπιο με επιστημονικά όργανα τελευταίας τεχνολογίας η Αθηνά θα είναι σε θέσει να απαντήσει σε μία σειρά από σημαντικά ερωτήματα της αστροφυσικής όπως το γιατί η ύλη συγκεντρώθηκε στους γαλαξίες και τα γαλαξιακά σμήνη που παρατηρούμε σήμερα ή το πως εξελίσσονται οι μαύρες τρύπες και τι συμβαίνει στις γειτονικές τους περιοχές.

ESA has selected the Athena advanced telescope for high-energy astrophysics as its second ‘Large-class’ science mission. The observatory will study the hot and energetic Universe and takes the ‘L2’ slot in ESA’s Cosmic Vision 2015–25 plan, with a launch foreseen in 2028. By combining a large X-ray telescope with state-of-the-art scientific instruments, Athena will address key questions in astrophysics, including: how and why does ordinary matter assemble into the galaxies and galactic clusters that we see today? How do black holes grow and influence their surroundings?

Οι επιστήμονες θεωρούν πως στο κέντρο σχεδόν όλων των γαλαξιών βρίσκονται μαύρες τρύπες με μεγάλη μάζα οι οποίες επηρεάζουν έντονα το σχηματισμό των γαλαξιών και την εξέλιξή τους. Για να ερευνήσει αυτή τη σύνδεση γαλαξιών-μελανών οπών, η Αθηνά θα παρατηρήσει την ακτινοβολία υψηλών συχνοτήτων που εκπέμπει η ύλη λίγο πριν «πέσει» εντός μιας μαύρης τρύπας όντας σε θέση να μετρήσει τις παραμορφώσεις που εισάγουν στο σήμα οι ακραίες συνθήκες βαρύτητας που επικρατούν στις περιοχές αυτές.

Οι ασύγκριτες δυνατότητες του νέου τηλεσκοπίου θα δώσουν επίσης την ευκαιρία στους επιστήμονες να μελετήσουν με ακρίβεια μία πληθώρα από άλλα αστρονομικά φαινόμενα, όπως τις εκρήξεις ακτίνων γ, τα θερμά αέρια που περιβάλλουν γαλαξιακά σμήνη, τις μαγνητικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ εξωπλανητών και των μητρικών τους άστρων, το σέλας στο Δία ή ακόμη και τους κομήτες στο Ηλιακό μας Σύστημα, συνιστώντας ένα σημαντικό βήμα προόδου στην επιστημονική γνώση.

Artist's conception of the proposed Advanced Telescope for High-Energy Astrophysics (Athena+). Credit: Athena+ Team

Η εκτόξευση της Αθηνάς υπολογίζεται γύρω στο 2028, οπότε και το γιγαντιαίο τηλεσκόπιο θα τοποθετηθεί στο σημείο Λαγκράντζ L2, 1.5 εκατομμύριο χιλιόμετρα μακριά από τη Γη σε αντίθετη κατεύθυνση από αυτή του Ήλιου, ώστε να εκμεταλλεύεται τη σκιά του πλανήτη μας. Η κατασκευή της αναμένεται να αρχίσει το 2019 αφότου ολοκληρωθούν όλες οι προκαταρκτικές μελέτες.

Το (διαστημικό) μυστικό ενός μικρού βατράχου. Hibernating frog could help astronauts conquer Mars

Ο Cyclorana alboguttata αντιμετωπίζει με επιτυχία τη μυϊκή ατροφία και οι ειδικοί προσπαθούν να βρουν το πώς τα καταφέρνει για να το εφαρμόσουν και στον άνθρωπο. A small hibernating frog may be vital in helping man conquer space, according to new research. The burrowing frog, Cyclorana alboguttata, which grows to about three inches long, has the ability to hibernate for months without suffering any muscle wastage.

Αυστραλοί επιστήμονες μελετούν τον Cyclorana alboguttata, ένα μικρό είδος βατράχου που πέφτει σε χειμερία νάρκη. Το ενδιαφέρον σε αυτό τον βάτραχο είναι ότι κατά τη πολύμηνη αδράνεια του δεν εμφανίζει όταν ξυπνά κανένα μυϊκό πρόβλημα. Η ανακάλυψη του μηχανισμού μυϊκής προστασίας του βατράχου θα βοηθήσει τους ειδικούς στην ανάπτυξη μεθόδων προστασίας του μυϊκού συστήματος των αστροναυτών αλλά και ασθενών που παραμένουν για μεγάλο χρονικό διάστημα στο κρεβάτι.

Τα γονίδια

In space, damage to human tissue is such that it is equivalent to a 30- to 50-year-old crew member's muscles deteriorating to that of an 80-year-old. Jaxa astronaut Koichi Wakata is pictured here working out on the ISS to reduce the effects of muscle wastage.

Ο Cyclorana alboguttata ζει στην Αυστραλία και το μέγεθος του δεν ξεπερνάει τα 70 χιλιοστά. Ερευνητές του Πανεπιστημίου Κουινσλαντ που τον μελετούν εντόπισαν κάποια γονίδια του τα οποία όπως φαίνεται εμποδίζουν τη μυϊκή απώλεια κατά τη διάρκεια της χειμερίας νάρκης. «Αν κατανοήσουμε τον μηχανισμό κυτταρικής επικοινωνίας ο οποίος επιφέρει ανθεκτικότητα στη μυϊκή ατροφία θα μπορούσαμε να δοκιμάσουμε να τον χρησιμοποιήσουμε και στην αντιμετώπιση της μυϊκής ατροφίας στα θηλαστικά. Θα μπορέσουμε ίσως να αναπτύξουμε θεραπείες για ασθενείς που είναι καθηλωμένοι σε κρεβάτι ή να προστατέψουμε το μυϊκό σύστημα των αστροναυτών που έχει αποδειχθεί ότι αδυνατίζει σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας όπως αυτές που επικρατούν στο Διάστημα» αναφέρει ο Μπο Ράιλι, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Ο κόσμος το 2025. The world in 2025? We'll all own a pilot licence, teleportation will take off and food shortages will disappear, experts predict

Η επιστημονική βιβλιογραφία και τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας δίνουν μια εικόνα για τον κόσμο το 2025. Analysts for New York's Thomson Reuters have made 10 future predictions. The predictions were made by looking at global patent data and trends.

Αναλύοντας ωκεανούς δεδομένων που αφορούν την επιστημονική βιβλιογραφία και τις αιτήσεις για διπλώματα ευρεσιτεχνίας, η εταιρεία Thomson Reuters, μητρική του πρακτορείου Reuters, κατέληξε σε μια λίστα δέκα καινοτομιών που υπόσχονται να έχουν μεταμορφώσει τον πλανήτη μέχρι το 2025.

Οι καινοτομίες του αύριο σύμφωνα με τις προβλέψεις της Thοmson Reuters. A new paper by Thomson Reuters compiles 10 innovation predictions for the world in 2025, based on research done by analysts. In some cases, the analysts found a growing body of work that gave additional credence to the prediction. In others, the topic was still emerging.

Το τμήμα Πνευματικής Ιδιοκτησίας και Επιστήμης σε πρώτη φάση αναγνώρισαν τους δέκα τομείς της επιστημονικής έρευνας στους οποίους συγκεντρώνονται οι περισσότερες αναφορές στην επιστημονική βιβλιογραφίας. Τα δεδομένα αυτά συνδυάστηκαν με στοιχεία για τους τομείς στους οποίους κατατίθενται τα περισσότερα αιτήματα πατεντών.

Οι δέκα καινοτομίες του 2025 σύμφωνα με την έκθεση της Thomson-Reuters:

Will solar energy be the largest source of power on the planet in 2025? The analysts say that methods for harvesting, storing and converting solar energy will become so advanced and efficient that it becomes the primary source of energy on our planet.

Ενέργεια από τη λιακάδα: Χάρη στην πρόοδο στη φωτοβολταϊκή τεχνολογία, τους φωτοκαταλύτες, τα δίκτυα διανομής και τις μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας, η ηλιακή ενέργεια θα γίνει η κύρια πηγή ενέργειας στον πλανήτη.

The evolution of nanotechnology, coupled with more widespread 'Big Data' technologies that incorporate data from many different people, make DNA-mapping at birth the norm, according to the analysts as well as part of one's annual physician exam. This allows diseases to be identified and some to be prevented.

Kids born in 2025 will be tested at the DNA level, and not just once or twice, but continually using nano-probes inserted in the body. “In 2025, humans will have their DNA mapped at birth and checked annually to identify any changes that could point to the onset of autoimmune diseases.”

Προσωπικό γονιδίωμα: Η βελτίωση των συστημάτων προσδιορισμού γενετικών αλληλουχιών και οι μέθοδοι που επιτρέπουν την εξέταση μεμονωμένων κυττάρων θα επιτρέπουν την ανάγνωση του γονιδιώματος κατά τη γέννηση.

Floating garbage patches? Not in the future. The report expects packaging made from plant-derived cellulose to dominate by 2025. “Toxic plastic-petroleum packaging that litters cities, fields, beaches and oceans, and which isn’t biodegradable, will be nearing extinction in another decade. Thanks to advancements in the technology related to and use of these bio-nano materials, petroleum-based packaging products will be history.”

Το τέλος των πλαστικών: Τα μη διασπώμενα πλαστικά από πετρέλαιο θα αντικατασταθούν με βιοδιασπώμενα υλικά κυτταρίνης, τα οποία θα παράγονται με νέες μεθόδους βιοτεχνολογίας. Η μάστιγα της πλαστικής σακούλας θα εκλείψει από τον πλανήτη.

By 2025, the internet of things will be a reality. Everything will be connected–from the fridge in your kitchen, to the remotest farmer in Africa. “Thanks to the prevalence of improved semiconductors, graphene-carbon nanotube capacitators, cell-free networks of service antenna and 5G technology, wireless communications will dominate everything, everywhere,” the report says.

Το Διαδίκτυο των Πάντων: Χάρη στην ανάπτυξη νέων ημιαγωγών, πυκνωτών από γραφένιο ή νανοσωλήνες άνθρακα και την τεχνολογία 5G, οι ασύρματες επικοινωνίες θα κυριαρχήσουν. Τα πάντα γύρω μας θα είναι δικτυωμένα.

Type 1 diabetes strikes at an early age and isn’t as prevalent as Type 2 diabetes (which comes on in middle age). But cases have been rising fast nonetheless, for reasons that aren’t fully explained . The report gives hope that kids of the future won’t have to give themselves daily insulin shots. It expects “genomic-editing-and-repairing” to fix the problem before it sets in. “The human genome engineering platform will pave the way for the modification of disease-causing genes in humans, leading to the prevention of type I diabetes, among other ailments,” it says.

Παρέμβαση στα ανθρώπινα γονίδια: Η ανάπτυξη θεραπειών που βασίζονται σε μόρια RNA για τη διόρθωση ελαττωματικών γονιδίων σημαίνει ότι το 2025 ο διαβήτης τύπου Ι θα είναι θεραπεύσιμος.

Prevailing opinion says dementia could be one of our most serious future health challenges. The World Health Organization expects the number of cases to triple  by 2050. Thomson Reuters is more optimistic in its report. It says a focus on pathogenic chromosomes that cause neuro-degenerative disease will result in more timely diagnosis, and earlier, more effective treatment. “In 2025, the studies of genetic mutations causing dementia, coupled with improved detection and onset-prevention methods, will result in far fewer people suffering from this disease,” it says.

Θεραπεία για την άνοια: Η ανακάλυψη και κατανόηση των γονιδίων που σχετίζονται με τις νευροεκφυλιστικές ασθένειες θα μειώσουν τον αριθμό των ανθρώπων που ζουν με ασθένειες όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ.

From the first three ideas, you may have noticed the report has a largely positive bent. This continues with the fourth idea: No more food shortages and no more food insecure people. The innovation? Lighting. “In 2025, genetically modified crops will be grown rapidly and safely indoors, with round-the-clock light, using low energy LEDs that emit specific wavelengths to enhance growth by matching the crop to growth receptors added to the food’s DNA,” the report says. “Crops will also be bred to be disease resistant. And, they will be bred for high yield at specified wavelengths.”

Τροφή για όλους: Η καλλιέργεια γενετικά τροποποιημένων φυτών σε κλειστούς χώρους, φωτισμένους από LED που εκπέμπουν μόνο τα μήκη κύματος που απαιτεί η φωτοσύνθεση, θα προσφέρει διατροφική ασφάλεια σε όλο τον πλανήτη. Παράλληλα θα εξαλειφθούν οι διακυμάνσεις στις τιμές των τροφίμων.

By 2025, we’ll have sophisticated personalized medicine. “Drugs in development are becoming so targeted that they can bind to specific proteins and use antibodies to give precise mechanisms of action,” the report notes. “Knowledge of specific gene mutations will be so much more advanced that scientists and physicians can treat those specific mutations. Examples of this include HER2 (breast cancer), BRAF V600 (melanoma), and ROS1 (lung cancer), among many others.”

Λιγότερο τοξικές χημειοθεραπείες: Ο σχεδιασμός φαρμάκων που στοχεύουν σε συγκεκριμένα μόρια και η εξατομίκευση των θεραπειών θα μειώσουν την τοξικότητα των αντικαρκινικών φαρμάκων και τις βλάβες σε υγιείς ιστούς.

Beam me up, Scotty? Not quite. But the report says research into teleportation will be underway. “We are on the precipice of this field’s explosion; it is truly an emerging research front. Early indicators point to a rapid acceleration of research leading to the testing of quantum teleportation in 2025.”

Τηλεμεταφορά δεδομένων: Χάρη και στην πρόοδο της Φυσικής έπειτα από την επιβεβαίωση της ύπαρξης του μποζονίου του Χιγκς, οι επιστήμονες θα είναι σε θέση το 2025 να δοκιμάσουν τεχνολογίες κβαντικής τηλεμεταφοράς δεδομένων -η τηλεμεταφορά ανθρώπων πάντως δεν φαίνεται στον ορίζοντα.

When you choose how to get around in 2025, they’ll be a new option: small electric aircraft. The report says advances in lithium-ion batteries and hydrogen storage will make electric transport a reality. “These aircraft will also utilize new materials that bring down the weight of the vehicle and have motors with superconducting technology. Micro-commercial aircraft will fly the skies for short-hop journeys,” the authors write.

Οι ηλεκτρικές μεταφορές απογειώνονται: Η πρόοδος στις μπαταρίες ιόντων λιθίου και η ανάπτυξη ελαφρών σύνθετων υλικών άνθρακα θα οδηγήσουν στην εξάπλωση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων και την ανάπτυξη εμπορικών ηλεκτρικών αεροπλάνων.

Το πλήρες κείμενο της έκθεσης της Thomson Reuters είναι διαθέσιμο εδώ.