Δεν υπάρχει Σύμπαν χωρίς Μεγάλη Έκρηξη. No Universe without Big Bang

Δεν υπάρχει «ομαλή αρχή»: σχεδόν παράδοξα, μια ομαλή αρχή προκαλεί μεγάλες κβαντικές διακυμάνσεις (δεξιά) και έτσι αποτρέπει την δημιουργία ενός μεγάλου σύμπαντος έτσι όπως το βλέπουμε σήμερα (αριστερά). No "smooth beginning": almost paradoxically, a smooth beginning causes large quantum fluctuations to grow (right), and thus prevents the development of a large universe as we know it (left). Credit: J.-L. Lehners (Max Planck Institute for Gravitational Physics)

Σύμφωνα με την γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, η καμπυλότητα του χωροχρόνου στην Μεγάλη Έκρηξη ήταν άπειρη. Στην πραγματικότητα, σ’ αυτό το σημείο αποτυγχάνουν όλα τα μαθηματικά εργαλεία και η θεωρία καταρρέει. Ωστόσο, η ιδέα ότι η αρχή του σύμπαντος θα μπορούσε να ερμηνευθεί με ένα απλούστερο τρόπο, ώστε να αποφευχθούν οι απειρισμοί της Μεγάλης Έκρηξης, εξακολουθούσε (και εξακολουθεί) να είναι ελκυστική. Μια κοσμολογική θεωρία πρέπει να προβλέπει μαζί με την επιτυχημένη δυναμική εξέλιξη του σύμπαντος και μια ερμηνεία της αρχικής κατάστασης. Λύσεις για την αρχική κβαντική κατάσταση προσπάθησαν να δώσουν οι James Hartle και Stephen Hawking με την πρότασή τους «χωρίς σύνορο» και ο Vilenkin με την «κυματοσυνάρτηση σήραγγος».

Τώρα σε μια νέα δημοσίευσή τους [Lorentzian quantum cosmology] οι Job Feldbrugge, Jean-Luc Lehners και Neil Turok, χρησιμοποιώντας καλύτερες μαθηματικές μεθόδους δείχνουν πως αυτές οι ιδέες δεν μπορούν να λειτουργήσουν. Έτσι, η μεγαλειώδης έναρξη της Μεγάλης Έκρηξης συνεχίζει να διατηρεί όλο της το μυστήριο.

Ένας από τους κύριους στόχους της κοσμολογίας είναι να κατανοήσουμε την αρχή του σύμπαντος. Τα δεδομένα του διαστημικού τηλεσκοπίoυ Planck αποδεικνύουν πως πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια το σύμπαν αποτελούσε μια θερμή και πυκνή «σούπα» σωματιδίων. Από τότε το σύμπαν συνεχίζει να διαστέλλεται. Αυτό είναι το κυρίως δόγμα της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης, αλλά η θεωρία δεν περιγράφει τα πολύ πρώιμα στάδια, όταν οι συνθήκες που επικρατούσαν ήταν ακραίες. Πράγματι, πηγαίνοντας πίσω προσεγγίζοντας την αρχή, την Μεγάλη Έκρηξη, η ενεργειακή πυκνότητα και η καμπυλότητα αυξάνονται και τείνουν στο άπειρο.

Ως εναλλακτική λύση, οι προτάσεις «χωρίς-σύνορο» και «κυματοσυνάρτηση σήραγγος» υποθέτουν πως το μικροσκοπικό πρώιμο σύμπαν προέκυψε εξαιτίας του κβαντομηχανικού φαινομένου σήραγγος από το τίποτα και στην συνέχεια διαστελλόμενο έφτασε στο μεγαλειώδες μέγεθος που βλέπουμε σήμερα. Η καμπυλότητα του χωροχρόνου θα ήταν μεγάλη, αλλά πεπερασμένη σ’ αυτό το αρχικό στάδιο και η γεωμετρία θα ήταν ομαλή χωρίς σύνορα (βλέπε εικόνα, αριστερά). Αυτή η αρχική διαμόρφωση θα αντικαθιστούσε την Μεγάλη Έκρηξη. Όμως, οι πραγματικές συνέπειες αυτής της υπόθεσης δεν ήταν ξεκάθαρες. Στην νέα δημοσίευση, με την χρήση καλύτερων μαθηματικών μεθόδων επιχειρείται να προσδιορίσουν με σαφήνεια τις επιπτώσεις αυτών των 35χρονων θεωριών.

Τελικά, το αποτέλεσμα της νέας μελέτης είναι πως οι αυτές οι εναλλακτικές λύσεις για την Μεγάλη Έκρηξη δεν είναι πραγματικές εναλλακτικές. Ως αποτέλεσμα της αρχής της αβεβαιότητας του Heisenberg, αυτά τα μοντέλα δεν συνεπάγονται πως μόνο ομαλά σύμπαντα προκύπτουν από το τίποτα διαμέσου φαινομένου σήραγγος, αλλά μπορούν επίσης να προκύψουν και μη ομαλά σύμπαντα (βλέπε εικόνα, δεξιά). Μάλιστα, όσο πιο «ακανόνιστα και τσαλακωμένα» τόσο πιο πιθανά είναι. Συνεπώς, η πρόταση «χωρίς σύνορα» δεν συνεπάγεται ένα τεράστιο σύμπαν σαν αυτό που ζούμε, αλλά μάλλον μικροσκοπικά σύμπαντα που καταρρέουν αμέσως.

Ως εκ τούτου δεν μπορεί να παρακάμψει κανείς τόσο εύκολα την Μεγάλη Έκρηξη. Οι ερευνητές Lehners et al προσπαθούν τώρα να κατανοήσουν ποιός μηχανισμός θα μπορούσε να διατηρήσει αυτές τις μεγάλες κβαντικές διακυμάνσεις κάτω από τις πιο ακραίες συνθήκες, επιτρέποντας να ξεδιπλωθεί το μεγάλο μας σύμπαν.

Πηγές: https://www.aei.mpg.de/2062163/ohne-urknall-geht-es-nicht - physicsgg

Ντίνος Χριστιανόπουλος, «Αντιγόνη Υπέρ Οιδίποδος»

Félix Labisse, Monument aux Atrides (La Vénus de Milo mangeant de la viande)

Άνδρες Αθηναίοι, τί μας κοιτάτε με περιέργεια;

Αυτός είν’ ο πατέρας μου, ο Οιδίποδας,

που κάποτε ήταν βασιλιάς τρανός και τώρα

γυρνάει στην αγορά σας πληγωμένος

από τη μοίρα, κουρελιάρης και τυφλός,

παίζοντας το χαλασμένο του οργανάκι.

Άνδρες Αθηναίοι, κάθε οβολός σας

προσθέτει στην καρδιά σας μια ραγισματιά.

Του Οίκου μας τα μυστικά βαραίνουν

απ’ της δικής σας φαντασίας τις προσθήκες.

Αφήστε μας, ώς πότε θα μας σέρνετε

εδώ και κει, σα γύφτο με αρκούδα —

κι οι τραγωδοί να μας ανεβάζουν στα θέατρα,

να μας πολιορκούν για λεπτομέρειες,

και να ρωτούν πώς γίνηκε αυτό,

πώς δεν κατάφερε το χτύπημα να τ’ αποφύγει.

Άνδρες Αθηναίοι, δε σας φτάνει

που ο πατέρας μου υπήρξε ποιητής,

ο πρώτος του συμβολισμού εισηγητής,

που με το επίγραμμα «Απάντηση στη Σφίγγα»

έσωσε τη ζωή πολλών σας — χώρια

η αισθητική απόλαυση· γιατί

στον ιδιωτικό του βίο εισδύετε

και ψάχνετε για οιδιπόδεια συμπλέγματα,

άνομους έρωτες

και ηδονές που απαγορεύει η τρεχάμενη ηθική;

Σας έφτανε η «Απάντηση στη Σφίγγα».

Τ’ άλλα ας τ’ αφήνατε στο μισοσκόταδο.

Στο κάτω κάτω, το ’κανε εν αγνοία του

ενώ εσείς το κάνετε εν πλήρει γνώσει.

 Robin Ironside, Wounded Man in a Bed-Sitting Room, 1951 

Από τη συλλογή «Η εποχή των ισχνών αγελάδων»

Μια έκλειψη 1000 έτη φωτός μακριά από την Γη. Giant ringed planet likely cause of mysterious eclipses

Η ύπαρξη ενός νέου εξωπλανήτη με δακτυλίους εντοπίσθηκε από πολλά τηλεσκόπια. A giant gas planet -- up to 50x the mass of Jupiter, encircled by a ring of dust -- is likely hurtling around a star over 1000 light years away from Earth, according to international team of astronomers. Artist's impression of the giant gas planet orbiting the star PDS 110. Credit: University of Warwick

Μια μεγάλη έκλειψη βρίσκεται προ των πυλών. Δεν πρόκειται για ολική ηλιακή έκλειψη σαν αυτή που θα πραγματοποιηθεί τον Αύγουστο. Πρόκειται για μια έκλειψη που θα συμβεί τον Σεπτέμβριο σε ένα αστέρι το οποίο απέχει χίλια έτη φωτός από τη Γη. Προφανώς είναι πολύ πιο δύσκολο να την παρατηρήσουμε απ’ ό,τι θα ήταν αν η Σελήνη μας περνούσε μπροστά από τον Ήλιο, αλλά αναμένεται να μας δώσει πολλά στοιχεία για το απώτερο σύμπαν.

Σε εργασία που πρόκειται να δημοσιευθεί στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, οι ερευνητές ανακοίνωσαν ότι εντόπισαν έναν τεράστιο πλανήτη, πενήντα φορές μεγαλύτερο από τον Δία, με ένα τεράστιο δακτυλίδι γύρω του, σαν τον Κρόνο, αλλά πολύ μεγαλύτερο. Ο νέος πλανήτης βρίσκεται στο σύστημα του Ωρίωνα, σε απόσταση χιλίων ετών φωτός, και βρίσκεται σε τροχιά γύρω από ένα υπέρλαμπρο, νέο άστρο το οποίο είναι μεν λίγο μεγαλύτερο, αλλά έχει θερμοκρασίες ανάλογες με αυτές του Ηλίου. Κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαπέντε ετών, πολλά τηλεσκόπια παρατήρησαν το αστέρι. Το 2008 και το 2011 οι επιστήμονες παρατήρησαν παράξενες εκλείψεις.

Περιμένοντας να περιοριστεί το αστρικό φως και μετρώντας τη μείωση της φωτεινότητας, καθώς ο πλανήτης περνάει ανάμεσα στο άστρο και στο τηλεσκόπιο που τον παρατηρεί, είναι μία από τις μεθόδους που μας επιτρέπει να συλλέγουμε πληροφορίες για τους εξωπλανήτες.

«Αυτό που είναι συνταρακτικό είναι ότι και στις δύο εκλείψεις βλέπουμε το φως από το άστρο να μεταβάλλεται με ταχύτητα, κάτι που υποδεικνύει την ύπαρξη δακτυλίων, αλλά αυτοί οι δακτύλιοι είναι στην πραγματικότητα πολλές φορές μεγαλύτεροι από αυτούς που θα βρίσκαμε γύρω από τον Κρόνο», εξηγεί ο αστρονόμος Μάθιου Κενγουέρθι.

Διάγραμμα του συστήματος PDS 110. Το άστρο-ήλιος περιβάλλεται από έναν μεγάλο δίσκο σκόνης. Γύρω από το άστρο περιφέρεται ο τεράστιος πλανήτης PDS 110b που διαθέτει δακτυλίους, πολύ μεγαλύτερους από αυτούς του Κρόνου. Κάθε 808 ημέρες ο τεράστιος εξωπλανήτης πλανήτης κρύβει το φως του μητρικού άστρου. Astronomers have identified that the light from PDS 110 is regularly blocked by a large object — and they predict that these eclipses are caused by the orbit of a giant gas planet.

Να σημειωθεί ότι δεν πρόκειται για το πρώτο αστρικό σώμα με δακτυλίους που βρίσκουμε μακριά από το ηλιακό μας σύστημα, αλλά είναι ίσως το πρώτο που διαθέτει προβλέψιμη και τακτική τροχιά. Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειώσει κανείς ότι αυτός ο τεράστιος πλανήτης με τους δακτυλίους δεν έχει ανακαλυφθεί επισήμως. Τα τηλεσκόπια από όλο τον κόσμο πρόκειται να εστιάσουν στo άστρο PDS 110 από τις 9 έως τις 30 Σεπτεμβρίου, οπότε το ουράνιο σώμα αναμένεται να κάνει την εμφάνισή του για ακόμα μία φορά. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι οι παρατηρήσεις τους θα δείξουν ότι ο περιορισμός της φωτεινότητας οφείλεται στο πέρασμα ενός τεράστιου εξωπλανήτη και ενός δακτυλίου από σκόνη και πετρώματα όπου αρχίζουν να σχηματίζονται φεγγάρια.

Πηγές: kathimerini.gr – www2.warwick.ac.uk

Νέμεσις: ο δίδυμος αδελφός του Ήλιου. Our sun might have been born with an evil twin called 'Nemesis'

Αμερικανοί αστρονόμοι ενισχύουν τη θεωρία του χαμένου άστρου της «Νεμέσεως» στο Ηλιακό Σύστημα. Our sun might have been born with a non-identical twin. Dubbed Nemesis, it would have orbited the same point as our own star before wandering off into the galaxy. Nemesis has never been found, but a new analysis suggests that all stars—including our own—are born in pairs. Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA

Όλα τα άστρα σαν τον Ήλιο γεννιούνται ανά ζευγάρια, υπολογίζουν αμερικανοί αστρονόμοι, ενισχύοντας έτσι τη θεωρία του χαμένου άστρου της «Νεμέσεως» στο Ηλιακό Σύστημα.

«Λέμε ότι ναι, πιθανότατα κάποτε, πριν από πολύ καιρό, υπήρξε μια Νέμεσις» δήλωσε ο αστρονόμος και φυσικός Στίβεν Στάλερ του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ, ο οποίος δημοσιεύει τους υπολογισμούς του στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society μαζί με τη ραδιοαστρονόμο Σάρα Σανταβόι του Αστροφυσικού Παρατηρητηρίου Smithsonian του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ.

Άστρα με δυο και τρεις συντρόφους

Radio image of a very young binary star system, less than about 1 million years old, that formed within a dense core (oval outline) in the Perseus molecular cloud. All stars likely form as binaries within dense cores. (SCUBA-2 survey image by Sarah Sadavoy, CfA)

Πολλά άστρα έχουν δύο ή και τρεις συντρόφους, όπως ο κοντινότερος αστρικός μας γείτονας, το σύστημα Άλφα του Κενταύρου, που αποτελείται από τρία άστρα, με πιο κοντινό στη Γη τον Εγγύτατο του Κενταύρου.

A radio image of a triple star system forming within a dusty disk in the Perseus molecular cloud obtained by the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile. (Image: Bill Saxton, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NRAO/AUI/NSF)

Οι ερευνητές μελέτησαν με την αμερικανική συστοιχία ραδιοτηλεσκοπίων Very Large Array στο Νέο Μεξικό ένα γιγάντιο μοριακό νέφος γεμάτο με νεογέννητα άστρα στον αστερισμό του Περσέα, το οποίο έχει μήκος 50 ετών φωτός και βρίσκεται σε απόσταση 600 ετών φωτός από τη Γη.

This infrared image from the Hubble Space Telescope contains a bright, fan-shaped object (lower right quadrant) thought to be a binary star that emits light pulses as the two stars interact. The primitive binary system is located in the IC 348 region of the Perseus molecular cloud and was included in the study by the Berkeley/Harvard team. (Image: NASA, ESA and J. Muzerolle, STScI)

Το συμπέρασμα είναι όλα τα άστρα σαν τον Ήλιο μας γεννιούνται με παρέα.  Σύμφωνα με τους υπολογισμούς, η απόσταση ανάμεσα στα δίδυμα άστρα μπορεί να ξεπερνά και τις 500 αστρονομικές μονάδες (η μονάδα αυτή είναι η μέση απόσταση Γης-Ήλιου). Ένας τέτοιος δίδυμος εκτιμάται ότι θα βρισκόταν σε απόσταση 17 φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο από ό,τι ο πιο μακρινός πλανήτης του Ηλιακού Συστήματος, ο Ποσειδώνας.

Η Νέμεσις... δραπέτευσε κάποτε

A dark molecular cloud, Barnard 68, is filled with gas and dust that block the light from stars forming inside as well as stars and galaxies located behind it. These and other stellar nurseries, like the Perseus molecular cloud, can only be probed by radio waves. Credit: FORS Team, 8.2-meter VLT Antu, ESO

Οι επιστήμονες θεωρούν ως πιο πιθανό σενάριο ότι η Νέμεσις κάποια στιγμή «δραπέτευσε» και ανακατεύτηκε με τα άλλα άστρα του γαλαξία μας, συνεπώς δεν θα τη δούμε στο μέλλον.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, όλα τα άστρα γεννιούνται μέσα σε ωοειδή «κουκούλια», που λέγονται «πυκνοί πυρήνες» και υπάρχουν παντού μέσα στα τεράστια ψυχρά νέφη μοριακού υδρογόνου, τα οποία αποτελούν τα «μαιευτήρια» των νέων άστρων. Μέσα από τα οπτικά τηλεσκόπια, αυτά τα νέφη-μαιευτήρια φαίνονται σαν μαύρες τρύπες στον έναστρο ουρανό, επειδή η σκόνη που συνοδεύει τα αέριά τους, μπλοκάρει το φως των άστρων να φθάσει στη Γη. Γι' αυτό η μελέτη των μοριακών νεφών γίνεται με ραδιοτηλεσκόπια, καθώς τα ραδιοκύματα δεν εμποδίζονται από τη σκόνη.

Πηγές: ΑΠΕ-ΜΠΕ – www.popsci.com

Φυτά αναπτύσσονται στους 72 βαθμούς Κελσίου. Extreme plants thrive at 72°C in New Zealand’s hot volcanic soil

Επιβιώνουν σε υψηλές θερμοκρασίες στα τοξικά χώματα της Ηφαιστειακής Ζώνης του Τούπο στη Νέα Ζηλανδία. Some like it hot. A survey of plants growing in a highly-active volcanic area in New Zealand, where soil temperatures can reach 98.5°C, has revealed several species of vegetation that can survive the extreme conditions. LOOK Die Bildagentur der Fotografen GmbH/Alamy Stock Photo

Στην Ηφαιστειακή Ζώνη του Τούπο στη Νέα Ζηλανδία, κάποια φυτά το προτιμούν καυτό: βρύα και άλλα «πρωτόγονα» είδη ριζώνουν σε τοξικά χώματα που βράζουν στους 72 βαθμούς Κελσίου.

Geothermal fields reach unbearably high temperatures. Image via Pixabay

Νεοζηλανδοί ερευνητές εξέτασαν 15 από τα γεωθερμικά πεδία του Τούπο, στο Νορθ Άιλαντ της Νέας Ζηλανδίας, διάσημα για τις θερμοπηγές και τα  γκέιζερ. Στα πεδία αυτά, το πυκνό δάσος της περιοχής δίνει τη θέση του σε χαρακτηριστική χαμηλή βλάστηση.

Οι ερευνητές συνέλεξαν δείγματα φυτών και χώματος για χημικές αναλύσεις και μέτρησαν τη θερμοκρασία του εδάφους 10 εκατοστά κάτω από την επιφάνεια, αναφέρει το περιοδικό New Scientist. Σε γενικές γραμμές, το έδαφος κοντά σε υδροθερμικά πεδία είναι ακραία αλκαλική ή όξινο και συχνά περιέχει μέταλλα σε τοξικά επίπεδα.

Παρόλα αυτά, η χημεία του εδάφους στα σημεία που εξετάστηκαν ήταν λιγότερο σημαντικός περιοριστικός παράγοντας για την ανάπτυξη των φυτών σε σχέση με τη ζέστη.

Ελάχιστα ήταν τα αγγειόσπερμα φυτά που ανθίζουν. Στο ακραίο οικοσύστημα κυριαρχούσαν τα βρύα και τα ηπατόφυτα, δύο ομάδες που εμφανίστηκαν νωρίς στην εξέλιξη. Ακόμα κι αυτά τα είδη, πάντως, δεν βυθίζουν τις ρίζες τους περισσότερο από μερικά εκατοστά στο καυτό έδαφος, αφού η θερμοκρασία ανεβαίνει με το βάθος.

Ρεκόρ αντοχής

To ρεκόρ αντοχής στη ζέστη απονέμεται στο βρύο Campylopus pyriformis. Image credits: HermannSchachner

Το ρεκόρ αντοχής στη ζέστη αποδόθηκε σε ένα βρύο με την ονομασία Campylopus pyriformis, το οποίο ήταν γνωστό ότι αναπτύσσεται σε μεγάλο εύρος κλιματικών συνθηκών, και βρέθηκε να αναπτύσσεται στους 72 βαθμούς Κελσίου.

Δύο άλλα είδη, ένας ενδημικός θάμνος της Νέας Ζηλανδίας και ένα βρύο με μεγάλη εξάπλωση στους τροπικούς, βρέθηκαν σε θερμοκρασία μέχρι 68 βαθμών Κελσίου.

These highly adapted plants are one of the few species worldwide which are not vulnerable to climate change. Image via Pixabay

Δεδομένου ότι αυτά τα φυτά ακμάζουν σε αυτές τις ακραίες θερμοκρασίες, ίσως πρόκειται για ένα από τα ελάχιστα οικοσυστήματα που δεν απειλούνται από την κλιματική αλλαγή. Η μελέτη δημοσιεύεται στο Journal of the Royal Society of New Zealand.

Πηγές: Journal of the Royal Society of New Zealand, http://dx.doi.org/10.1080/03036758.2017.1322619, http://www.tovima.gr/science/article/?aid=885167

Το πολυδιάστατο σύμπαν που κρύβεται στον ανθρώπινο εγκέφαλο. The multi-dimensional universe hiding inside your head

The image attempts to illustrate something that cannot be imaged — a universe of multi-dimensional structures and spaces. On the left is a digital copy of a part of the neocortex, the most evolved part of the brain. On the right are shapes of different sizes and geometries in an attempt to represent structures ranging from 1 dimension to 7 dimensions and beyond. The “black-hole” in the middle is used to symbolize a complex of multi-dimensional spaces, or cavities. Researchers at Blue Brain Project report groups of neurons bound into such cavities provide the missing link between neural structure and function, in their new study published in Frontiers in Computational Neuroscience. Credit: Blue Brain Project

Ο άνθρωπος, σύμφωνα με τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, έχει την ικανότητα να κατανοεί τον κόσμο σε τέσσερις διαστάσεις, τρεις του χώρου, δηλαδή μήκος, πλάτος, ύψος, και μία του χρόνου. Τουλάχιστον έτσι πιστεύαμε μέχρι σήμερα. Ωστόσο, σύμφωνα με νέα επιστημονική έρευνα, οι δομές του εγκεφάλου μας είναι πολύ περισσότερο πολύπλοκες και αντιλαμβάνονται το περιβάλλον και τον κόσμο με έως και 11 διαστάσεις.

Ο ισχυρισμός των επιστημόνων του ελβετικού προγράμματος Blue Brain Project, με επικεφαλής τον κορυφαίου νευροεπιστήμονα καθηγητή Χένρι Μάρκραμ της Ελβετικής Ομοσπονδιακής Πολυτεχνικής Σχολής της Λωζάννης (EPFL), χρησιμοποίησαν πρωτότυπα μαθηματικά, δηλαδή μια αλγεβρική τοπολογία με τρόπο που δεν είχε ποτέ έως τώρα χρησιμοποιηθεί στη νευροεπιστήμη και στόχο έχει να φωτίσει τα πιο βαθιά αρχιτεκτονικά μυστικά του εγκεφάλου.

Στη σχετική ανακοίνωση στο περιοδικό υπολογιστικής νευροεπιστήμης «Frontiers in Computational Neuroscience» οι επιστήμονες ανακοίνωσαν ότι αποκάλυψαν ένα σύμπαν πολυδιάστατων γεωμετρικών δομών μέσα στα δίκτυα του εγκεφάλου.

Αυτές οι δομές πολλών διαστάσεων εμφανίζονται όταν κάθε νευρώνας συνδέεται με άλλους με τέτοιο τρόπο που δημιουργείται ένα ιδιόμορφο γεωμετρικό αντικείμενο. Όσο περισσότεροι νευρώνες εμπλέκονται μαζί στην ίδια «κλίκα» τόσο αυξάνονται οι διαστάσεις αυτού του γεωμετρικού αντικειμένου.

A model from the Blue Brain Project describes the brain as being made up of ‘multi-dimensional’ geometrical structures and spaces. Credit: stockdevil / iStock

«Βρήκαμε έναν κόσμο που ποτέ δεν είχαμε φανταστεί. Υπάρχουν δεκάδες εκατομμύρια τέτοια αντικείμενα ακόμη και σε μια μικρή κουκκίδα του εγκεφάλου, έχοντας έως επτά διαστάσεις. Σε μερικά εγκεφαλικά δίκτυα, βρήκαμε δομές ακόμη και με 11 διαστάσεις», δήλωσε ο καθηγητής Μάρκραμ.

Όπως είπε, αυτό πιθανώς εξηγεί γιατί είναι τόσο δύσκολο να καταλάβει κανείς τον εγκέφαλο.

Η νέα αποκάλυψη κατέστη εφικτή χάρη στη συνεργασία των νευροεπιστημόνων με μαθηματικούς οι οποίοι ειδικεύονται στην αλγεβρική τοπολογία, ένα κλάδο των μαθηματικών που περιγράφει συστήματα με οποιονδήποτε αριθμό διαστάσεων.

Είναι προφανές ότι, αν ο άνθρωπος δυσκολεύεται αφάνταστα να «πιάσει» τον κόσμο των τεσσάρων διαστάσεων του Αϊνστάιν (το συνεχές του χωροχρόνου), κόσμοι με περισσότερες διαστάσεις γίνονται υπερβολικά πολύπλοκοι ακόμη και για την πιο δυνατή φαντασία.

Στο πλαίσιο της νέας μελέτης, έγιναν με τη βοήθεια της αλγεβρικής τοπολογίας πολλαπλά τεστ στον ψηφιακό εγκεφαλικό ιστό, τα οποία έδειξαν ότι οι πολυδιάστατες δομές του εγκεφάλου που ανακαλύφθηκαν, αποκλείεται να δημιουργήθηκαν κατά τύχη.

Μετά τα σχετικά πειράματα σε πραγματικό εγκεφαλικό ιστό στο EPFL, επιβεβαιώθηκε ότι ο εγκέφαλος συνεχώς «ανακαλωδιώνεται» στη διάρκεια της ανάπτυξής του για να δημιουργήσει ένα δίκτυο με όσο γίνεται περισσότερες δομές που έχουν πολλές διαστάσεις.

Καθώς επί χρόνια οι νευροεπιστήμονες πασχίζουν να βρουν πού ο εγκέφαλος αποθηκεύει τις αναμνήσεις του, σύμφωνα με τον καθηγητή Μάρκραμ, «αυτές μπορεί τελικά να κρύβονται σε κοιλότητες ανάμεσα στις ανώτερες διαστάσεις».

Πηγές: www.efsyn.gr  – www.wired.co.uk

Η Τέχνη της Αστροφυσικής. Art of Astrophysics

This artist's concept by Robert Hurt and Tim Pyle shows what the TRAPPIST-1 planetary system may look like, based on available data about the planets' diameters, masses and distances from the host star. Credit: NASA/JPL-Caltech

Πρόσφατα το διαστημικό τηλεσκόπιο της NASA, Spitzer αποκάλυψε το σύστημα επτά πλανητών στο μέγεθος της Γης, που περιφέρονται γύρω από το άστρο TRAPPIST-1. Τα στοιχεία που συνέλλεξαν το  Spitzer και άλλα τηλεσκόπια, αποκαλύπτουν τα μεγέθη και τις αποστάσεις των εξωπλανητών από τα άστρα τους, ενώ θεωρητικά μοντέλα προβλέπουν επιπλέον χαρακτηριστικά σχετικά με τις ατμόσφαιρες και τις επιφάνειες των πλανητών.

This artist's concept by Tim Pyle shows what the weather might look like on cool star-like bodies known as brown dwarfs. Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Western Ontario/Stony Brook University

Όμως με τι ακριβώς μοιάζουν οι εξωπλανήτες; Έχουν ηπείρους, ωκεανούς ή ηφαίστεια; Επειδή οι αστρονόμοι δεν γνωρίζουν τέτοιες λεπτομέρειες σχετικά με τους εξωπλανήτες, «επιστράτευσαν» τους καλλιτέχνες Robert Hurt και Tim Pyle από το IPAC (Infrared Processing and Analysis Center) του Caltech, για να τους βοηθήσουν στην αναπαράσταση των εξωπλανητών.

Καλλιτεχνική απεικόνιση της επιφάνειας του εξωπλανήτη TRAPPIST-1f, με συνέπεια ως προς τα επιστημονικά δεδομένα. This artist's concept by Tim Pyle allows us to imagine what it would be like to stand on the surface of the exoplanet TRAPPIST-1f, located in the TRAPPIST-1 system in the constellation Aquarius. Credit: NASA/JPL-Caltech

Ένα από αυτά τα γραφικά κοσμούσε την πρώτη σελίδα της εφημερίδας «The New York Times» στις 23 Φεβρουαρίου 2017, την ημέρα που ανακοινώθηκε η ανακάλυψη.

How do you visualize distant worlds that you can't see? A team of artists uses scientific data to imagine exoplanets and other astrophysical phenomena.

Εκτός από τους εξωπλανήτες, οι Hurt και Pyle έχουν δημιουργήσει έργα τέχνης σχετικά με άλλα αστρονομικά αντικείμενα όπως αστεροειδείς, καφέ νάνους, πάλσαρ κ.λπ.

Πηγές: http://www.caltech.edu/news/art-exoplanets-78577 - physicsgg