Το μακρύ ταξίδι από τη Μεγάλη Έκρηξη στο ανθρώπινο σώμα. We are all made of stars: The long trip from the big bang to the human body

Πώς βρήκαν τα κύτταρα, τα στοιχεία, τα άτομα και τα υποατομικά σωματίδια τον δρόμο τους προς τον εγκέφαλο, τα οστά και το σώμα μας; We are ever-changing and replacing old parts with new ones: our water, proteins and even cells. FaisaAdobe Stock

Στα πρώτα, βίαια χρόνια της, η Γη ήταν ένα τοπίο κόλασης που πέταξε από τα σπλάχνα της το φεγγάρι, έπειτα από μια πύρινη σύγκρουση με έναν άλλο πρωτοπλανήτη, υποπτεύονται τώρα οι επιστήμονες, σύμφωνα με ρεπορτάζ του CNN. Αργότερα, μετατράπηκε από μια υδάτινη έκταση σε μια γιγάντια χιονόμπαλα που σχεδόν έσβησε όλη την υπάρχουσα ζωή.

A mosaic of images taken by the Hubble Space Telescope showing remnants of a massive star supernova that exploded about 8,000 years ago © NASA/ESA/HHT

Στη συνέχεια, υπερ-τυφώνες με κύματα έως και 90 μέτρα χτύπησαν τον πρόσφατα αποψυγμένο ωκεανό. Αυτό όμως δεν είναι τίποτα σε σύγκριση με την ουράνια αναταραχή και τις εκρήξεις στα 9 δισεκατομμύρια χρόνια πριν από τη γέννηση του πλανήτη μας.

Dan Levitt's book, "What's Gotten Into You," reconstructs the journey of our atoms across billions of years.

Το επερχόμενο βιβλίο του Νταν Λέβιτ, «What’s Gotten Into You: The Story of Your Body’s Atoms, From the Big Bang Through Last Night’s Dinner», προκαλεί μια σειρά εντυπωσιακών και συχνά ισχυρών εικόνων στην ανίχνευση του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα, τα στοιχεία, τα άτομά μας και τα υποατομικά σωματίδια βρήκαν όλα τον δρόμο τους προς τον εγκέφαλο, τα οστά και το σώμα μας. Το βιβλίο κυκλοφορεί στις 24 Ιανουαρίου.

This animation shows the structure of matter at smaller and smaller scales. Zooming into a human hair, we pass through hair cells, fibril structures, keratin molecules, Carbon atoms, nuclei, neutrons, protons, and finally quarks. The Standard Model explains how the basic building blocks of matter interact, governed by four fundamental forces. Find out more: http://home.cern/…/physi…/standard-model. Produced by Daniel Dominguez/CERN. Copyright © CERN

«Τώρα γνωρίζουμε ότι η προέλευση του σύμπαντος, η δημιουργία στοιχείων στα αστέρια, η δημιουργία του ηλιακού συστήματος και της Γης και η πρώιμη ιστορία του πλανήτη μας ήταν απίστευτα ταραχώδης», είπε ο Λέβιτ στο CNN.

30 Doradus, also known as the Tarantula Nebula, is a large, star-forming region in a nearby galaxy. About 2,400 massive stars in the centre of 30 Doradus produce intense radiation and powerful 'winds' of ejected material. X-rays are shown in blue, produced by superheated gases, resulting from supernova explosions and stellar winds. The multimillion-degree gas carves out giant bubbles in surrounding cooler gas and dust. © NASA

Ωστόσο, οι σχεδόν ακατανόητες εκρήξεις, οι συγκρούσεις και οι θερμοκρασίες ήταν απαραίτητες για τη ζωή.

Μια διαταραχή στην τροχιά του Δία, για παράδειγμα, ενδέχεται να έστειλε μαζικά αστεροειδείς στη Γη, σπέρνοντας τον πλανήτη με νερό. Και ο λιωμένος σίδηρος που σχηματίζει τον πυρήνα της Γης έχει δημιουργήσει ένα μαγνητικό πεδίο που μας προστατεύει από τις κοσμικές ακτίνες.

Συνέβησαν τόσο πολλά πράγματα, που θα μπορούσαν να είχαν εξελιχθεί διαφορετικά», είπε ο Λέβιτ, «και σε αυτή την περίπτωση δεν θα ήμασταν εδώ».

Η βήμα προς βήμα ανασύσταση του επικού ταξιδιού των ατόμων μας μέσα σε δισεκατομμύρια χρόνια, είπε, τον έχει γεμίσει με δέος και ευγνωμοσύνη.

«Μερικές φορές, όταν κοιτάζω τους ανθρώπους, σκέφτομαι: “Ουάου, είστε τόσο απίστευτοι οργανισμοί· τα άτομά μας μοιράζονται όλα την ίδια βαθιά ιστορία που χρονολογείται από τη Μεγάλη Έκρηξη», είπε. Ελπίζει ότι οι αναγνώστες θα αναγνωρίσουν «ότι ακόμα και το πιο απλό κύτταρο είναι απίστευτα πολύπλοκο και άξιο μεγάλου σεβασμού. Όπως και όλοι οι άνθρωποι επίσης».

Ένα αστρικό μυστήριο

Most of the elements that make up the human body were formed in stars.

Το σώμα μας περιέχει περίπου 60 στοιχεία, συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου που εξαπολύθηκε μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και του ασβεστίου που σχηματίστηκε από πεθαμένα αστέρια γνωστά ως κόκκινοι γίγαντες. Καθώς ο Λέβιτ συγκέντρωνε τις αποδείξεις για το πώς αυτά και πιο πολύπλοκα οργανικά μόρια έφτασαν σε εμάς, έμπαινε στην πολυτάραχη ιστορία της ίδιας της επιστημονικής διαδικασίας.

Αρχικά δεν είχε σκοπό να παραλληλίσει την αναταραχή στο σύμπαν με ανατροπές στον επιστημονικό κόσμο, αλλά σίγουρα αυτό αποδείχθηκε αναπόφευκτο. «Τόσο πολλές επιστημονικές βεβαιότητες έχουν ανατραπεί από τότε που ζούσαν οι προπαππούδες μας», είπε. «Αυτό είναι που κάνει διασκεδαστικό το βιβλίο».

John Clauser developed John Bell’s ideas, leading to a practical experiment.  When some loopholes remained in Clauser’s experiment, Alain Aspect developed a setup that closed an important loophole. He was able to switch the measurement settings after an entangled pair had left its source. Anton Zeilinger’s research group demonstrated a phenomenon called quantum teleportation, which makes it possible to move a quantum state from one particle to one at a distance. The results have made way for new technology based on quantum information. Their research might allow the utilization of properties of individual particle systems which will help in constructing quantum computers, build quantum networks and encrypted communication. The 2021 Physics Prize was jointly awarded to Syukuro Manabe, Giorgio Parisi and Klaus Hasselmann for "for groundbreaking contributions to our understanding of complex physical systems". Credit: Down To Earth

Αφού ο Λέβιτ ολοκλήρωσε το πρώτο σχέδιο του βιβλίου, συνειδητοποίησε με έκπληξη ότι μέρος της επιστημονικής αναταραχής οφειλόταν σε διάφορα είδη επανεμφανιζόμενων μεροληψιών. «Ήθελα να μπω στο κεφάλι των επιστημόνων που έκαναν μεγάλες ανακαλύψεις – να δω τις προόδους τους την ώρα που συνέβαιναν και να καταλάβω πώς έγιναν αποδεκτές εκείνη την εποχή», είπε. «Έμεινα έκπληκτος που σχεδόν κάθε φορά η αρχική αντίδραση σε πρωτοποριακές θεωρίες ήταν ο σκεπτικισμός και η απόρριψη».

Σε όλο το βιβλίο, επεσήμανε έξι επαναλαμβανόμενες… ψυχικές παγίδες που έχουν τυφλώσει ακόμα και λαμπρά μυαλά, όπως η άποψη ότι είναι «πολύ παράξενο για να είναι αληθινό» ή ότι «αν τα σημερινά μας εργαλεία δεν το έχουν εντοπίσει, δεν υπάρχει».

Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, μάλιστα, αρχικά αποστρεφόταν την περίεργη ιδέα ενός διαστελλόμενου σύμπαντος, για παράδειγμα, και έπρεπε να πειστεί με την πάροδο του χρόνου από τον Ζορζ Λεμέτρ, έναν ελάχιστα γνωστό αλλά επίμονο Βέλγο ιερέα και κοσμολόγο. Ο Στάνλεϊ Μίλερ, ο «πατέρας της προβιοτικής χημείας» που προσομοίωσε έξυπνα τις συνθήκες της πρώιμης Γης σε γυάλινες φιάλες, ήταν ένας διαβόητος αντίπαλος της υπόθεσης ότι η ζωή θα μπορούσε να είχε εξελιχθεί στον βαθύ ωκεανό, τροφοδοτούμενη από ένζυμα πλούσια σε μέταλλα και υπερθερμασμένες οπές.

«Η ιστορία της επιστήμης είναι γεμάτη από τις μεγαλειώδεις βεβαιότητες των γηραιών πολιτικών προσωπικοτήτων που σύντομα θα ανατρέπονταν», γράφει ο Λέβιτ στο βιβλίο του. Ευτυχώς για εμάς, η ιστορία της επιστήμης είναι επίσης γεμάτη από ριζοσπάστες και ελεύθερους στοχαστές που διασκέδασαν τη διάτρηση αυτών των βεβαιοτήτων.

Εποικοδομητική καταστροφή

Ο Λέβιτ περιέγραψε πόσα από τα άλματα προς τα εμπρός έγιναν από ερευνητές που δεν έλαβαν ποτέ τα δέοντα εύσημα για τη συνεισφορά τους. «Με ελκύουν άγνωστοι ήρωες με δραματικές ιστορίες που οι άνθρωποι δεν έχουν ξανακούσει», είπε. «Έτσι, χάρηκα που πολλές από τις πιο συναρπαστικές ιστορίες του βιβλίου αποδείχτηκαν εκείνες για ανθρώπους που δεν γνώριζα».

Marietta Blau. 1937. Cresit: AIP Emilio Segrè Visual Archives, Gift of Eva Connors

 Είναι επιστήμονες όπως η Αυστριακή Μαριέτα Μπλάου, η οποία βοήθησε τους φυσικούς να δουν ορισμένα από τα πρώτα σημάδια υποατομικών σωματιδίων. Ο Ολλανδός γιατρός και φιλόσοφος Γιαν Ίνγκενχουζ(Jan Ingenhousz), ο οποίος ανακάλυψε ότι τα φύλλα μπορούν να δημιουργήσουν οξυγόνο μέσω της φωτοσύνθεσης, και η χημικός Ρόζαλιντ Φράνκλιν (Rosalind Franklin),  οποία συνέβαλε καθοριστικά στην επεξεργασία της τρισδιάστατης δομής του DNA.

The Riemann hypothesisis the most notorious unsolved problem in all of mathematics. Ever since it was first proposed by Bernhard Riemann in 1859, the conjecture has maintained the status of the "Holy Grail" of mathematics. In fact, the person who solves it will win a $1 million prize from the Clay Institute of Mathematics. So, what is the Riemann hypothesis? Why is it so important? What can it tell us about the chaotic universe of prime numbers? And why is its proof so elusive? Alex Kontorovich, professor of mathematics at Rutgers University, breaks it all down in this comprehensive explainer. Read more at Quanta Magazine: https://www.quantamagazine.org/how-i-...

Η σπίθα των νέων ιδεών χτυπούσε συχνά σε όλο τον κόσμο. Προς έκπληξή του, ο Λέβιτ ανακάλυψε ότι πολλοί επιστήμονες επεξεργάστηκαν εύλογα σενάρια για το πώς θα μπορούσαν να είχαν αρχίσει να συναρμολογούνται τα δομικά στοιχεία της ζωής.

«Το σύμπαν μας είναι γεμάτο από οργανικά μόρια – πολλά από αυτά είναι πρόδρομοι των μορίων από τα οποία είμαστε φτιαγμένοι», είπε. «Επομένως, ισορροπώ μεταξύ της σκέψης ότι είναι τόσο απίθανο να υπάρχουν πλάσματα σαν εμάς και της σκέψης ότι η ζωή πρέπει να υπάρχει σε πολλά μέρη στο σύμπαν».

NASA's Spitzer Space Telescope shows the infrared 'glow' of the gas and dust ring surrounding Nebula RCW 120 in Scorpius © NASA

Τίποτα σχετικά με το δικό μας ταξίδι από τη Μεγάλη Έκρηξη δεν ήταν ξεκάθαρο, ωστόσο.

«Αν προσπαθήσει κανείς να φανταστεί πώς εξελίχθηκε η ζωή από τα πρώτα οργανικά μόρια, θα σκεφτεί ότι λογικά ήταν μια ταραχώδης διαδικασία, γεμάτη περίπλοκα μονοπάτια και αποτυχίες», είπε ο Λέβιτ. «Τα περισσότερα από αυτά δεν έχουν οδηγήσει πουθενά. Αλλά η εξέλιξη έχει τον τρόπο να δημιουργεί νικητές μέσα από αμέτρητα πειράματα σε μεγάλες χρονικές περιόδους».

Η φύση έχει επίσης έναν τρόπο να ανακυκλώνει τα δομικά στοιχεία για να δημιουργήσει νέα ζωή. Ο πυρηνικός φυσικός Πολ Έμπερσολντ διαπίστωσε ότι «ανταλλάσσουμε τα μισά από τα άτομα άνθρακα που διαθέτουμε κάθε έναν έως δύο μήνες και αντικαθιστούμε το 98% όλων των ατόμων μας κάθε χρόνο», γράφει ο Λέβιτ.

Διάλεξη – συζήτηση του Δρ Μάνου Δανέζη, Αστροφυσικού, μέλους του Σώματος Ομότιμων Καθηγητών του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών, με θέμα: «Τι είναι αυτό που ονομάζουμε Υλική Συμπαντική Πραγματικότητα – Η Κοσμολογία του Riemann». «Σύμφωνα με την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας η υλική συμπαντική πραγματικότητα δεν είναι τίποτα άλλο παρά «η προβολή (το είδωλο, το καθρέφτισμα) όσων υπάρχουν στο πραγματικό τετραδιάστατο μη Ευκλείδειο και αθέατο Σύμπαν πάνω σε έναν ψεύτικο τρισδιάστατο και Ευκλείδειο χώρο που φτιάχνουν πλαστά οι αισθήσεις μας». Τον χώρο αυτό η Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας ονομάζει χώρο Minkowski». - Δρ Μάνος Δανέζης

Σαν ένα σπίτι υπό συνεχή ανακαίνιση, αλλάζουμε και αντικαθιστούμε διαρκώς παλιά σημεία με νέα: το νερό, τις πρωτεΐνες, ακόμα και τα κύτταρά μας, τα περισσότερα από τα οποία προφανώς αντικαθιστούμε κάθε δεκαετία.

Τελικά, τα δικά μας κύτταρα θα αναπτυχθούν ήσυχα, αλλά τα μέρη τους θα επανασυναρμολογηθούν σε άλλες μορφές ζωής. «Αν και πεθαίνουμε, τα άτομά μας δεν πεθαίνουν», γράφει ο Λέβιτ. «Περιστρέφονται μέσα από τη ζωή, το έδαφος, τους ωκεανούς και τον ουρανό σε ένα χημικό γαϊτανάκι».

Ακριβώς όπως ο θάνατος των άστρων, με άλλα λόγια, η δική μας καταστροφή ανοίγει έναν άλλον αξιοσημείωτο κόσμο πιθανοτήτων.

Πηγές: https://www.kathimerini.gr/life/science/562241656/eimaste-ftiagmenoi-apo-asteria-to-makry-taxidi-apo-ti-megali-ekrixi-sto-anthropino-soma/ – https://www.nhm.ac.uk/discover/are-we-really-made-of-stardust.html - https://www.quantamagazine.org/how-i-learned-to-love-and-fear-the-riemann-hypothesis-20210104 - https://www.manosdanezis.gr/the-matrix-of-time/ - https://edition.cnn.com/2023/01/22/world/dan-levitt-whats-gotten-into-you-book-scn/index.html