Πέμπτη, 4 Φεβρουαρίου 2016

Η βιομηχανική επανάσταση των αρχαίων Ελλήνων. The industrial revolution of the ancient Greeks

Η αιολόσφαιρα του Ήρωνα. Οι γνώσεις των μηχανικών και εφευρετών στην Αρχαία Ελλάδα ίσως τους είχαν οδηγήσει στην δημιουργία ατμοκίνητων συστημάτων. The Aeolipile of Heron exploits the pressure of vapour converting it into circular power, it is a precursor of steam engine. With a little more work on that, the Industrial Revolution could have happened a thousand years before.

Οι επιστήμονες, μηχανικοί και εφευρέτες της Ελληνιστικής εποχής έφθασαν μια ανάσα πριν την αφετηρία της σύγχρονης Βιομηχανικής Επανάστασης: τη δημιουργία της ατμοκίνητης εμβολοφόρου υδραντλίας. Αυτό ανέφεραν ο καθηγητής του ΕΜΠ Θεοδόσης Τάσιος και ο ομότιμος καθηγητής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης Μιχάλης Τιβέριος σε εκδήλωση στο Μέγαρο Μουσικής με τίτλο «Άραγε είχαν ατμοκίνητη υδραντλία οι Πτολεμαίοι;».

Τι γνώριζαν;

Automatic Gates of a temple – Heron. Heron from Alexandria lived probably in the first century BC. He taught at the museum of Alexandria. In his book "Pneumatics and Automat's making" he compiled all available technological knowledge on automats, ie, on self-mobile devices operating like "real beings" and making use of the properties of liquids and gases, he created sophisticated mechanical systems and ingenious programming.

Όπως είπε ο κ.Τάσιος, τον καιρό των Πτολεμαίων, οι μηχανικοί είχαν εφεύρει διαδοχικά όλα τα αναγκαία μηχανολογικά εξαρτήματα (ιμάντες, σωλήνες, γρανάζια, στρόβιλοι κ.α.), που τους επέτρεπαν να αξιοποιούν την ενέργεια του αέρα και του νερού για τη δημιουργία αντλιών, εκμεταλλευόμενοι έτσι τόσο την αιολική, όσο και την υδροδυναμική ενέργεια. Επιπλέον, είχαν κάνει το αρχικό βήμα για την ατμοκίνηση με την μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε κινητική, επιτυγχάνοντας την περιστροφική κίνηση μέσω ατμού.

Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις του κ.Τάσιου, οι αρχαίοι έλληνες μηχανικοί απείχαν ελάχιστα -από δέκα έως το πολύ 100 χρόνια- από το να εφεύρουν μια κανονική ατμοκίνητη υδραντλία, οπότε θα είχαν εκείνοι ξεκινήσει τη βιομηχανική επανάσταση πολύ πριν την ώρα της. Τελικά, αυτό συνέβη το 1776, όταν ο σκωτσέζος μηχανικός Τζέημς Βατ εφηύρε μια τέτοια ατμοκίνητη αντλία.

Αν και ο κ.Τιβέριος επεσήμανε πως από το αρχαία ιστορικά κείμενα έχει διασωθεί μόνο το 2,5% περίπου, συνεπώς δεν μπορεί να αποκλεισθεί ότι ίσως το τελικό βήμα της ατμοκίνησης είχε γίνει, έστω κι αν κατασκευάσθηκε μία μόνο πρωτότυπη αντλία ως παιγνίδι και μετά η σχετική τεχνολογία ξεχάσθηκε, όμως -μέχρι στιγμής τουλάχιστον- δεν υπάρχουν οι σχετικές μαρτυρίες και τα αποδεικτικά στοιχεία.

Πόσο κοντά είμασταν;

Αριστερά: Μιχάλης Τιβέριος, Ομότιμος Καθηγητής στη Φιλοσοφική Σχολή (Τμήμα Ιστορίας και Αρχαιολογίας) του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Δεξιά:  Θεοδόσης Τάσιος, Καθηγητής Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, επίτιμος Διδάκτωρ του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, Μέλος της Ακαδημίας Επιστημών του Τορίνο, επίτιμος Διδάκτωρ του Πανεπιστημίου της Λιέγης, του Πανεπιστημίου του Νανκίν, του Δημοκριτείου Πανεπιστημίου, του Πανεπιστημίου Κύπρου και της Φιλοσοφικής Σχολής του Πανεπιστημίου Αθηνών.

Ο κ.Τάσιος -που είναι και πρόεδρος της Εταιρείας Μελέτης της Αρχαίας Ελληνικής Τεχνολογίας- εκτίμησε ότι οι πρόγονοί μας έφθασαν πολύ κοντά στην «πηγή», χάρη στις εντυπωσιακές επιστημονικές και τεχνολογικές προόδους τους, όμως δεν είχαν τελικά προχωρήσει στην αξιοποίηση του ατμού για την κίνηση μιας αντλίας και τελικά μιας μηχανής.

Το υδραυλικό ρολόι (ένα θαύμα του αυτοματισμού με συνεχή λειτουργία χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση) που επινοήθηκε από τον Κτησίβιο ήταν το πρώτο ρολόι που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί τη νύχτα, ή όταν η ημέρα είναι νεφελώδης. Βασίστηκε στην αρχή της κλεψύδρας και όπως περιγράφεται από τον Βιτρούβιο, είχε τρία συστατικά μέρη: μια δεξαμενή συλλέκτη, μια κλεψύδρα και μια δεξαμενή για να επιπλέει ένας πλωτήρας. Ctesibius' water clock, as visualized by the 17th-century French architect Claude Perrault.

Οι κ.κ. Τάσιος και Τιβέριος αναφέρθηκαν στο σημαντικό τεχνολογικό έργο του Κτησίβιου (3ος αι. π.Χ., ιδρυτής της Σχολής Μηχανικών και Μαθηματικών στην Αλεξάνδρεια), του Φίλωνα από το Βυζάντιο (μαθητή του Κτησίβιου) και του Ήρωνα (μάλλον 1ος αι. μ.Χ), οι οποίοι με τις εφευρέσεις τους έδειξαν πόσο προχωρημένη ήταν η ελληνική εφαρμοσμένη επιστήμη και τεχνολογία. Πολλά έργα των ελλήνων μηχανικών, όπως επεσήμανε ο κ.Τιβέριος, διασώθηκαν σε αραβικές μεταφράσεις.

The Antikythera Mechanism. It is a mechanism which is considered as the first portable calculator/computer and was used for astronomical calculations. It was found in a shipwreck in the Aegean Sea and has been studied a lot by various scientists. It is exhibited at the Archeological Museum of Athens.

Ο κ.Τάσιος τόνισε το πάθος των αρχαίων Ελλήνων για την τεχνολογία και επεσήμανε ότι, ήδη στα έπη του Ομήρου, γίνεται αναφορά σε αυτόματα και πλοία-ρομπότ. Αργότερα, ο συνδυασμός του κοσμοπολιτισμού (ιδίως στην Αλεξάνδρεια), της ανερχόμενης μεσαίας τάξης και του ενδιαφέροντος των Πτολεμαίων οδήγησε σε σημαντικές εφευρέσεις, όπως δείχνει και ο μηχανισμός των Αντικυθήρων. Αν και παραμένει ερώτημα κατά πόσο αυτές οι τεχνολογίες γνώρισαν ευρύτερη εφαρμογή ή παρέμειναν προνόμιο μιας μικρής ομάδας ανθρώπων.

Πρωινός ή νυχτερινός τύπος; Τα γονίδια σου ξέρουν… Can Your DNA Determine If You’re a Morning Person or Night Owl?

Jean Cocteau, Femme endormie, 1951. Τα γονίδια καθορίζουν το πότε βρίσκεται κάποιος σε εγρήγορση και το πότε κοιμάται και ξυπνάει. Are you the type of person that jumps out of bed bright-eyed and ready to take on the world? If so, your early morning cheeriness (besides annoying everyone around you) might be hard-coded in your genome. A new genome-wide association study (GWAS) published by the personal genetics company 23andMe identifies an array of genetic variants associated with being a morning person.

Άλλοι άνθρωποι έχουν προτίμηση στο πρωί και άλλοι στο βράδυ. Μια νέα επιστημονική μελέτη υποστηρίζει ότι ανακάλυψε πως υπάρχει διαφορετική γενετική βάση, που καθορίζει αν κάποιος θα είναι πρωινός  τύπος (δηλαδή ξυπνά και κοιμάται νωρίς) ή, αντίστροφα, νυχτερινός τύπος (ξυπνά και κοιμάται αργότερα).

Οι αναλύσεις

Οι ερευνητές της αμερικανικής εταιρείας γενετικών αναλύσεων 23andMe, με επικεφαλής τον Ντέηβιντ Χιντς, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «Nature Communications», μελέτησαν το γονιδίωμα 89.283 ατόμων. Η γενετική ανάλυση συσχετίσθηκε με απαντήσεις σχετικά με τις προτιμήσεις καθενός για το πρωί ή το βράδυ.

Όλα τα φυτά και τα ζώα έχουν βιολογικά ρολόγια. Το βιολογικό (κιρκαδικό) ρολόι ενός ανθρώπου, που λειτουργεί σε 24ωρο κύκλο, επηρεάζει πολλές βιολογικές διεργασίες του οργανισμού, μεταξύ των οποίων κατά πόσο κάποιος έχει προτίμηση στη μέρα ή στη νύχτα.

This map shows the proportion of morning people by state based on data from the published study. [23andMe]

Μέχρι σήμερα είχαν εντοπισθεί αρκετά γονίδια που ρυθμίζουν το βιολογικό ρολόι, αλλά ήταν άγνωστο κατά πόσο αυτά παίζουν ρόλο και στη διάκριση μεταξύ πρωινού/νυχτερινού τύπου. Η νέα μεγάλη γενετική ανάλυση για πρώτη φορά εντόπισε στους ανθρώπους τέτοιες γενετικές παραλλαγές, που φαίνεται να επηρεάζουν τις ενστικτώδεις προτιμήσεις καθενός για το πρωί ή το βράδυ. Σύμφωνα με τους ερευνητές, οι πρωινοί τύποι τείνουν να είναι σωματικά και ψυχικά πιο υγιείς. Κοιμούνται καλύτερα, έχουν πιο φυσιολογικό βάρος και εμφανίζουν κατάθλιψη πιο σπάνια.

Μαύρη τρύπα εκτοξεύει ύλη στα πέρατα του Σύμπαντος. Blast from black hole in distant Pictor A galaxy

Στην εικόνα του Chandra μια δέσμη ύλης ξεκινά από την μελανή οπή και με ταχύτητες κοντινές σε αυτές του φωτός διατρέχει το Διάστημα σε απόσταση εκατοντάδων χιλιάδων ετών φωτός. Στην πορεία αυτής της πορείας μέρος της ύλης επιβραδύνεται και διασκορπίζεται σχηματίζοντας κοσμικές δομές που μοιάζουν με νέφη και έχουν λάβει τον χαρακτηρισμό «λοβοί». Δύο τέτοιοι λοβοί διακρίνονται στην εικόνα. The Pictor A galaxy has a supermassive black hole at its center, and material falling onto the black hole is driving an enormous beam, or jet, of particles at nearly the speed of light into intergalactic space. These images show X-ray data obtained by Chandra at various times over 15 years and radio data from the Australia Telescope Compact Array. By studying the details of the structure seen in both X-rays and radio waves, scientists seek to gain a deeper understanding of these huge collimated blasts. (Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ of Hertfordshire/M.Hardcastle et al., Radio: CSIRO/ATNF/ATCA)

Ο γαλαξίας Pictory A βρίσκεται σε απόσταση 500 εκ. ετών φωτός από εμάς. Η NASA έδωσε στη δημοσιότητα μια εικόνα από τις παρατηρήσεις που κάνει σε αυτόν τον γαλαξία ομάδα αστρονόμων χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Chandra. Η εικόνα καταγράφει την δράση της μελανής οπής που βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία. Η μελανή οπή όπως συμβαίνει πολλές φορές σε ενεργές μελανές οπές θερμαίνει την ύλη που απορροφά από το περιβάλλον του και την επιταχύνει σχεδόν στην ταχύτητα του φωτός, εκτοξεύοντας την στο Διάστημα.

Αυτό που κάνει ενδιαφέρον το φαινόμενο σε αυτή την περίπτωση είναι ότι η μελανή οπή εκτοξεύει την ύλη σε τρομερές αποστάσεις. Οι ερευνητές εντόπισαν δέσμες ύλης (αέρια) να εκτοξεύονται από την μελανή οπή σε αποστάσεις 300 χιλιάδων ετών φωτός. Η διάμετρος του γαλαξία μας είναι περίπου 100 χιλιάδες έτη φωτός. Με απλά λόγια μέσα σε μια από αυτές τις δέσμες ύλης που εκτοξεύει η μαύρη τρύπα θα μπορούσαν να χωρέσουν άνετα τρεις γαλαξίες σαν τον δικό μας. Η ανακάλυψη αναμένεται να προσφέρει νέα στοιχεία τόσο για αυτό το φαινόμενο όσο και γενικότερα για την λειτουργία των μελανών οπών. Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».

Αφαίρεσαν γηρασμένα κύτταρα από ποντίκια. In New Anti-Aging Strategy, Clearing Out Old Cells Increases Life Span of Mice by 25 Percent

Παρέτειναν τη διάρκεια της ζωής τους κατά 20-30%. Researchers extended the lifespan of mice by up to 35%. They are optimistic about the potential implications of the study for humans. Credit: © missty / Fotolia

Επιστήμονες της Κλινικής Mayo  των ΗΠΑ ανακοίνωσαν ότι κατόρθωσαν να παρατείνουν κατά 20%-30% τη ζωή ποντικών, χoρηγώντας τους μια ουσία που εξαφάνισε σε μεγάλο βαθμό τα γηρασμένα κύτταρα από τον οργανισμό τους.

Το επίτευγμα δημιουργεί ελπίδες ότι κάποια μέρα κάτι ανάλογο θα μπορούσε να δοκιμασθεί με επιτυχία και στους ανθρώπους, καθυστερώντας έτσι τη γήρανση και τις σχετιζόμενες με αυτήν ασθένειες (π.χ. καταρράκτη στα μάτια) και αυξάνοντας τη διάρκεια της υγιούς ζωής. Όμως για να είναι αποτελεσματική η «αυτοκτονία» των γερασμένων κυττάρων, χρειάσθηκε πρώτα οι επιστήμονες να κάνουν την κατάλληλη γενετική τροποποίηση στα πειραματόζωα - κάτι που προφανώς δεν είναι δυνατό να γίνει και στους ανθρώπους.

Το επίτευγμα

Δύο από τα ποντίκια που έλαβαν μέρος στα πειράματα. Το ποντίκι δεξιά στην εικόνα είναι από αυτά που αναμένεται να ζήσει πολύ περισσότερο από το κανονικό αφού αφαίρεσαν από αυτό τα γηρασμένα του κύτταρα. Researchers have shown that senescent cells -- cells that no longer divide and accumulate with age -- negatively impact health and shorten lifespan by as much as 35 percent in normal mice. The results demonstrate that clearance of senescent cells delays tumor formation, preserves tissue and organ function, and extends lifespan without observed adverse effects. These mice are siblings born in the same litter. Both are two years old, or about 65 in human years. The mouse on the right appears younger after receiving a new anti-aging treatment. Credit: (Jan Van Deursen)

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Γιαν βαν Ντόϊρσεν, επικεφαλής του τμήματος βιοχημείας και μοριακής βιολογίας της Κλινικής Mayo, χορήγησαν σε μεσήλικα πειραματόζωα την ουσία ΑΡ20187, η οποία απομάκρυνε τα γηρασμένα κύτταρά τους.

Το αποτέλεσμα ήταν να μειωθεί η δυσλειτουργία των οργάνων των ζώων λόγω ηλικίας και να καθυστερήσει ο σχηματισμός των καρκινικών όγκων. Η μέση διάρκεια ζωής των ποντικιών παρατάθηκε κατά 25% περίπου σε σχέση με όσα πειραματόζωα δεν είχαν κάνει τη θεραπεία, ενώ επίσης τα πρώτα είχαν πιο υγιή εξωτερική εμφάνιση και μικρότερα επίπεδα εσωτερικών φλεγμονών. Δεν φάνηκε να υπάρχουν παρενέργειες από την εξαφάνιση των γερασμένων κυττάρων.

Τα γηρασμένα κύτταρα είναι κύτταρα που δεν διαιρούνται πια και συσσωρεύονται με το πέρασμα του χρόνου. Η κυτταρική γήρανση, σύμφωνα με τους επιστήμονες, είναι ένας βιολογικός μηχανισμός που «φρενάρει» τον πολλαπλασιασμό των γερασμένων και δυσλειτουργικών πια κυττάρων, έτσι ώστε να μειωθεί η πιθανότητα να γίνουν καρκινικά. Το ανοσοποιητικό σύστημα αφαιρεί αυτά τα κύτταρα σε τακτική βάση, αλλά όσο περνάνε τα χρόνια, ο μηχανισμός «καθαρισμού» γίνεται αναποτελεσματικός, με συνέπεια τα γηρασμένα κύτταρα να αυξάνονται και να δημιουργούν προβλήματα στα γειτονικά υγιή κύτταρα, προκαλώντας χρόνια φλεγμονή και διάφορες ασθένειες,

«Τα γηρασμένα κύτταρα που συσσωρεύονται με τα γηρατειά, κάνουν άσχημα πράγματα στα όργανα και στους ιστούς, συνεπώς συντομεύουν τη ζωή και την υγιή φάση της», δήλωσε ο βαν Ντόϊρσεν. «Αν όμως μπορέσουμε να εξαφανίσουμε αυτά τα κύτταρα χωρίς δυσάρεστες παρενέργειες, με θεραπείες -π.χ. με κατάλληλα φάρμακα- που θα μιμούνται τα ευρήματά μας στα πειραματόζωα, τότε θα έχουμε βρει ένα όπλο ενάντια στις ασθένειες της γήρανσης», πρόσθεσε. Ήδη ο βαν Ντόϊρσεν έχει ιδρύσει την εταιρεία βιοτεχνολογίας Unity Biotechnology και έχει κατοχυρώσει τις σχετικές πατέντες της μεθόδου του. Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».

Πηγή: Darren J. Baker, Bennett G. Childs, Matej Durik, Melinde E. Wijers, Cynthia J. Sieben, Jian Zhong, Rachel A. Saltness, Karthik B. Jeganathan, Grace Casaclang Verzosa, Abdulmohammad Pezeshki, Khashayarsha Khazaie, Jordan D. Miller, Jan M. van Deursen. Naturally occurring p16Ink4a-positive cells shorten healthy lifespanNature, 2016; DOI: 10.1038/nature16932