Παρασκευή, 5 Φεβρουαρίου 2016

Χόκινγκ: Λύση στο ενεργειακό πρόβλημα από μικροσκοπικές μαύρες τρύπες. Stephen Hawking’s New Lecture, “Do Black Holes Have No Hair?”

Την ίδια στιγμή, πάντως, ο επιστήμονας ξεκαθαρίζει πως μόνο εύκολη υπόθεση δεν θα ήταν η αξιοποίηση μια μαύρης τρύπας για την παραγωγή ηλεκτρισμού. In a paper recently published online, Stephen Hawking and two colleagues attempt to solve the black hole paradox by arguing for the existence of black hairs just outside the hole which contain no energy but retain information about prior activity.

Τον τρόπο που η θεωρητική φυσική θα μπορούσε να λύσει το ενεργειακό πρόβλημα του πλανήτη, παρουσίασε ο διάσημος Βρετανός φυσικός Στίβεν Χόκινγκ στο Πρόγραμμα 4 του ραδιοσταθμού του BBC, γνωστό ως Radio 4.

Could hair help to explain the black hole paradox? It could, according to famed physicist Stephen Hawking and two colleagues, who recently had their paper called “Soft Hair on Black Holes” released online. The paradox itself pits the idea that information entering a black hole disappears completely, which is based on Einstein’s general theory of relativity, against quantum mechanics which asserts that information never vanishes. The team believes that there may be a middle ground in the form of hairs which can linger in the vacuum space outside the hole. These tendrils are considered to be soft photon particles of light, which contain no energy but change the environment in a small way. In effect, it is a cosmic record of activity that remains while all physical remnants get wiped out. While there are skeptics to the research, Hawking has said that the hairs can be scientifically confirmed and that the finding is potentially worthy of a Nobel prize.

Πραγματοποιώντας τη δεύτερη ομιλία του στο πλαίσιο των διαλέξεων Reith, οι οποίες πραγματοποιούνται κάθε χρόνο προς τιμήν του ιδρυτή του BBC John Reith, ο Χόκινγκ εξήγησε με ποιον τρόπο «μικροσκοπικές» μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να καλύψουν τις ανάγκες ολόκληρης της ανθρωπότητας σε ηλεκτρική ενέργεια.

Ωστόσο, επεσήμανε πως, ακόμη κι αν είναι δυνατόν να υλοποιηθεί ένα τέτοιο σενάριο, θα πρέπει να ξεπερασθούν αρκετά εμπόδια για να έχει το επιθυμητό αποτέλεσμα. Σύμφωνα με τον ίδιο, μία μαύρη τρύπα με μέγεθος ενός βουνού θα εξέπεμπε ακτινοβολία με τη μορφή ακτίνων Χ και γ με ισχύ περίπου 10 εκατομμυρίων Megawatts, ηλεκτροδοτώντας ολόκληρη τη Γη.

Quantum mechanics is the science of the extremely small and it seeks to explain the behaviour of the tiniest particles. These do not act according to the laws that govern the movements of much bigger objects like planets, laws that were first framed by Isaac Newton. Using the science of the very small to study the very large was one of Stephen Hawking's pioneering achievements.

Η ακτινοβολία αυτή είναι γνωστή ως ακτινοβολία Χόκινγκ, καθώς προβλέφθηκε για πρώτη φορά από τον Βρετανό φυσικό. Η ύπαρξή της οφείλεται κατ’ αρχάς στη φύση του κενού, σύμφωνα με την κβαντική φυσική, στο οποίο μπορούν να σχηματίζονται ζεύγη εικονικών σωματιδίων και αντισωματιδίων, τα οποία μέσα σε ελαχιστότατο χρόνο εξαϋλώνονται.

Αν όμως ένα τέτοιο ζεύγος βρίσκεται στη «γειτονιά» (δηλαδή τον ορίζοντα γεγονότων) μιας μαύρης τρύπας, τότε είναι πιθανό το ένα εικονικό σωματίδιο να καταλήξει στη μαύρη τρύπα, με συνέπεια να μην μπορεί πλέον να εξαϋλωθεί αλληλεπιδρώντας με τον «εταίρο» του. Επομένως, το «ορφανό» εικονικό σωματίδιο που έχει απομείνει θα διαφύγει, σχηματίζοντας την ακτινοβολία Χόκινγκ.

Την ίδια στιγμή, πάντως, ο επιστήμονας ξεκαθαρίζει πως μόνο εύκολη υπόθεση δεν θα ήταν η αξιοποίηση μια μαύρης τρύπας για την παραγωγή ηλεκτρισμού. «Δεν θα μπορούσε να εγκατασταθεί σε ένα εργοστάσιο, αφού θα διέφευγε από το πάτωμα, καταλήγοντας στο κέντρο της Γης. Ο μόνος τρόπος για να την ελέγξουμε θα ήταν να τη θέσουμε σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη μας», σημείωσε.

Πρόσθεσε επίσης πως, αν και οι επιστήμονες αναζητούν εδώ και χρόνια μικροσκοπικές μαύρες τρύπες στη φύση, μέχρι σήμερα οι προσπάθειές τους δεν έχουν φέρει αποτέλεσμα. «Δυστυχώς, γιατί σε αντίθετη περίπτωση μάλλον θα είχα πάρει Νόμπελ», συμπλήρωσε χαριτολογώντας.

Παρ’ όλα αυτά, σύμφωνα με τον ίδιο, θα ήταν δυνατόν να δημιουργηθούν τέτοιες οντότητες στις επιπλέον διαστάσεις του χωρόχρονου. Ένας σημαντικός αριθμός επιστημόνων πιστεύουν πως εκτός από τις τέσσερις γνωστές διαστάσεις, τις τρεις διαστάσεις του χώρου και τη διάσταση του χρόνου, υπάρχουν πρόσθετες διαστάσεις  που, αν και δεν τις αντιλαμβανόμαστε, αποτελούν την εξήγηση για άλυτα έως σήμερα μυστήρια της φυσικής.

«Με βάση ορισμένες θεωρίες, το σύμπαν που αντιλαμβανόμαστε δεν είναι παρά μια τετραδιάστατη “επιφάνεια” σε έναν χωρόχρονο 10 ή 11 διαστάσεων», σημείωσε.

«Ο λόγος που δεν μπορούμε να δούμε τις επιπλέον διαστάσεις είναι ότι το φως δεν διαδίδεται σε αυτές, κάτι που αντίθετα συμβαίνει με τη βαρύτητα. Κάτι που σημαίνει πως θα ήταν πολύ πιο εύκολο να δημιουργήσουμε μια μικροσκοπική μαύρη τρύπα στις έξτρα διαστάσεις».

Σύμφωνα με τον ίδιο, μάλιστα, η ύπαρξή τους είναι πιθανό να επιβεβαιωθεί στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN στη Γενεύη. Στη σήραγγα του LHC, δύο δέσμες σωματιδίων κινούνται σε αντίθετη κατεύθυνση, ώστε να συγκρουστούν μεταξύ τους.

It is sometimes said that fact is stranger than fiction. To find out what I mean, watch this beautifully animated version of my first Reith lecture on black holes. –SH

«Κάποιες από τις συγκρούσεις ενδεχομένως δημιουργήσουν μικροσκοπικές μαύρες τρύπες. Τότε, θα εκπεμφθούν σωματίδια με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά, τα οποία θα είναι εύκολο να αναγνωρίσουμε», πρόσθεσε. «Επομένως, ίσως τελικά βραβευθώ με Νόμπελ», κατέληξε.

Ανθρωπολογικό X-Files: Άγνωστοι εισβολείς οι πρόγονοι μας; DNA discovery unearths 'unknown chapter in human history' in Europe 15,000 years ago

Μια άγνωστη ομάδα ανθρώπων εισέβαλε στην Ευρώπη πριν 15 χιλιάδες έτη και αντικατέστησε τους πληθυσμούς κυνηγών-τροφοσυλλεκτών. A major and unexplained population shift occurred in Europe around 15,000 years ago when local hunter-gatherers were almost completely replaced by a group from another area, scientists researching our ancestors' genetics have discovered. An artist’s impression of Stone Age men and women butchering a wild horse. English Heritage Photo Library/Peter Dunn

Μια νέα γενετική ανάλυση αποκαλύπτει ότι πριν από περίπου 15 χιλιάδες χρόνια μια άγνωστη μέχρι σήμερα ομάδα ανθρώπων εισέβαλε στην Ευρώπη και αντικατέστησε τους πληθυσμούς των κυνηγών-τροφοσυλλεκτών που ζούσαν μέχρι τότε στην ήπειρο μας. 

Η ανακάλυψη

Γενετική ανάλυση ανατρέπει όσα γνωρίζαμε για τους ευρωπαϊκούς πληθυσμούς. New analysis of remains of ancient Europeans, from as far back as 35,000 years ago, suggests a major ‘turnover’ in the genetic makeup of people in the region at the same time as a major climatic change. It is so unprecedented, researchers have called it an ‘unknown chapter of human history’. Pictured are the ancient remains of a European found at the Dolnte Vestonice burial site in the Czech Republic.

Ένα τελείως άγνωστο έως τώρα κεφάλαιο της ευρωπαϊκής προϊστορίας αρχίζει να έρχεται στο φως. Η Ευρώπη υπέστη μια μεγάλη πληθυσμιακή αναστάτωση πριν περίπου 14.500 χρόνια, καθώς σταδιακά έβγαινε από την τελευταία εποχή των πάγων, όταν μυστηριώδεις επιδρομείς την κατέκτησαν. Σε αυτό το συμπέρασμα κατέληξε για πρώτη φορά μια νέα διεθνής γενετική ανάλυση -με ελληνική συμμετοχή- προϊστορικού DNA από οστά και δόντια κυνηγών-τροφοσυλλεκτών.

Μέχρι σήμερα η εικόνα που υπήρχε, ήταν ότι τους πρώτους κατοίκους της Ευρώπης, που έφθασαν από την Αφρική πριν από περίπου 40.000 χρόνια, τους αντικατέστησαν σε μεγάλο βαθμό οι πρώτοι γεωργοί που μετανάστευσαν μαζικά από την Μέση Ανατολή πριν από 8.000 χρόνια και οι τελευταίοι, με τη σειρά τους, υπέστησαν την εισβολή νομάδων από την ευρασιατική στέππα πριν από περίπου 4.500 χρόνια. Έτσι, πιστεύεται ότι υπήρξαν τρία μεγάλα πληθυσμιακά-μεταναστευτικά ρεύματα που διαμόρφωσαν τη σύγχρονη Ευρώπη.

Τα νέα ευρήματα

DNA was extracted from the teeth and bones of ancient human remains at burial sites across Europe. Pictured is les Closeaux at Rueil-Malmaison, Paris Basin in France.

Όμως η νέα γενετική έρευνα περιπλέκει τα πράγματα, καθώς φέρνει στο φως μια ακόμη εισβολή, την εποχή που το κλίμα βελτιωνόταν και έλιωναν οι πάγοι. Ποιοι ήσαν οι εισβολείς κυνηγοί-τροφοσυλλέκτες και από πού ήλθαν, παραμένει μυστήριο προς το παρόν. «Η κύρια υπόθεση είναι ότι κατάγονταν από πιο θερμά μέρη, πιθανώς από τη νοτιοανατολική Ευρώπη», σύμφωνα με τον Γιοχάνες Κράουζε του γερμανικού Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ για την Επιστήμη της Ανθρώπινης Ιστορίας, ο οποίος ήταν επικεφαλής της μελέτης που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Current Biology».

DNA was taken from ancient remains in France, Belgium and Germany. Pictured is Hohle Fels, in the Swabian Alps in Germany. The cave has been the site of a number of important archaeological finds.

Στην ερευνητική ομάδα συμμετείχε και η ελληνικής καταγωγής παλαιοανθρωπολόγος Κατερίνα Χαρβάτη, ερευνήτρια του Ινστιτούτου Αρχαιολογικών Επιστημών και του Κέντρου Σέκενμπεργκ για την Ανθρώπινη Εξέλιξη και το Παλαιοπεριβάλλον του γερμανικού Πανεπιστημίου του Τίμπιγκεν. Οι ερευνητές ανέλυσαν μιτοχονδριακό DNA -που περνά από γενιά σε γενιά μόνο μέσω της μητέρας- από 55 Ευρωπαίους, ο πιο παλιός από τους οποίους έζησε πριν από περίπου 35.000 χρόνια (στην Ύστερη Πλειστόκαινο εποχή) και ο νεότερος πριν από 7.000 χρόνια. Οι σκελετοί είχαν βρεθεί σε διάφορες ευρωπαϊκές χώρες.

Για «απολύτως απρόσμενα πληθυσμιακά ευρήματα» έκανε λόγο ο ελληνικής καταγωγής γενετιστής Ιωσήφ Λαζαρίδης της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ των ΗΠΑ. Όπως είπε, «φαίνεται πως οι κυνηγοί-τροφοσυλλέκτες της Ευρώπης άντεξαν τις χειρότερες δυσκολίες της εποχής των πάγων, για να αντικατασταθούν τελικά, όταν οι πάγοι άρχισαν να υποχωρούν». Όμως, πρόσθεσε, «το μιτοχονδριακό DNA μπορεί να αποκαλύψει μόνο ένα μέρος της ιστορίας ενός πληθυσμού. Είναι σημαντικό να προσπαθήσουμε να εξάγουμε πυρηνικό DNA από σκελετούς της Πλειστοκαίνου εποχής, ώστε να μάθουμε περισσότερα πράγματα γι' αυτή την πρώιμη πληθυσμιακή μεταβολή».