O Max Born και η στατιστική ερμηνεία της κυματοσυνάρτησης. Max Born and the statistical interpretation of the wavefunction

Ο Max Born (11 Δεκεμβρίου 1882 – 1970) ήταν Γερμανός φυσικός κι ένας από τους τρεις πρωταγωνιστές -οι άλλοι δύο ήταν ο Bohr και ο Heisenberg- στη διαμόρφωση της πιθανοκρατικής ερμηνείας της Κβαντομηχανικής. Σύμφωνα με την ερμηνεία αυτή ο πιθανοκρατικός χαρακτήρας των νόμων της Κβαντομηχανικής δεν οφείλεται σε ατελή γνώση των παραγόντων, που προσδιορίζουν τις μικροσκοπικές κινήσεις αλλά είναι μια εγγενής ιδιότητα της φύσης στο ατομικό και υποατομικό επίπεδο. Η εργασία που δημοσίευσε το 1924 με τίτλο "Για την Κβαντομηχανική", θεωρείται ότι είναι η έναρξη της. Max Born (1882-1970) | Winner of the Nobel Prize in Physics in 1954 "for his fundamental research in quantum mechanics, especially for his statistical interpretation of the wavefunction", which suggests that a fundamental randomness is built into the laws of nature.

Ο Mαξ Μπορν ήταν Γερμανός φυσικός, ένας από τους θεμελιωτές της Κβαντομηχανικής. Μαζί με τον Πωλ Γιόρνταν διατύπωσε σε ολοκληρωμένη μορφή την μητρομηχανική του Χάιζενμπεργκ και αμέσως μετά –το 1926– τη στατιστική ερμηνεία της κυματοσυνάρτησης ψ, πάνω στην οποία εδράζεται όλο το κβαντικό οικοδόμημα. Ο Μαξ Μπορν συνέβαλε επίσης σημαντικά στην ανάπτυξη της σύγχρονης μοριακής φυσικής –η οποία βασίζεται καίρια στη λεγόμενη προσέγγιση Μπορν-Οπενχάιμερ– καθώς και στη φυσική της στερεάς κατάστασης, ενώ είναι και ο θεμελιωτής της κβαντικής θεωρίας της σκέδασης, με πασίγνωστη την προσεγγιστική μέθοδο που φέρει το όνομά του.

Ο Μαξ Μπορν επηρέασε επίσης σημαντικά τη φυσική της εποχής του ως δάσκαλος μερικών από τους καλύτερους νέους φυσικούς της περιόδου που εκπόνησαν μαζί του τη διατριβή τους. Ήταν όμως πολύ επιτυχής και ως συγγραφέας. Το βιβλίο του για την Ατομική Φυσική ήταν το καθιερωμένο σύγγραμμα στο πεδίο για πολλά χρόνια, ενώ έγραψε κι ένα εξίσου επιτυχές εκλαϊκευτικό βιβλίο με τον τίτλο “The restless universe” – «Το ανήσυχο σύμπαν».

Όπως και όλοι σχεδόν οι μεγάλοι φυσικοί αυτής της «ηρωικής» εποχής, έτσι και ο Μπορν καταγόταν από ακαδημαϊκή  οικογένεια. Ο πατέρας του ήταν καθηγητής εμβρυολογίας και ανατομίας στο πανεπιστήμιο του Μπρέσλαου ενώ ο αδελφός του –από άλλη μητέρα– Βόλφγκανγκ έγινε επίσης καθηγητής (ιστορίας της τέχνης) στο πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης.

Max Born in Göttingen

Τα «κύματα των καιρών» δεν άφησαν ανεπηρέαστο τον Μαξ Μπορν. Λόγω της εβραϊκής καταγωγής του απολύθηκε από τη θέση του στο πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν, αμέσως μετά την άνοδο του Χίτλερ στην εξουσία το 1933. Μετανάστευσε τότε στη Μεγάλη Βρετανία, ως καθηγητής στο πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ αρχικά και στο πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου αργότερα. Επέστρεψε στη Γερμανία το 1952 και πέθανε στο Γκέτινγκεν το 1970.

Η στατιστική ερμηνεία της κυματοσυνάρτησης

Ο τάφος του Μπορν στο Γκέτινγκεν, με επίγραμμα την Αρχή της απροσδιοριστίας, την οποία ο Μπορν θεμελίωσε με αυστηρά μαθηματικό τρόπο. Born's gravestone in Göttingen is inscribed with the uncertainty principle, which he put on rigid mathematical footing.

Το 1954 ο Μαξ Μπορν βραβεύθηκε με το Νόμπελ φυσικής «για την θεμελιώδη έρευνά του στην Κβαντική Μηχανική, και ειδικότερα για την στατιστική ερμηνεία της κυματοσυνάρτησης». Μπροστά στο αδιέξοδο της κλασικής φυσικής να δώσει μια ικανοποιητική φυσική ερμηνεία στα υλικά κύματα ο Μαξ Μπορν προχώρησε το 1926 στην στατιστική τους ερμηνεία, που διατυπώνεται σε «πυκνή» μορφή ως εξής: Η κυματοσυνάρτηση δεν αντιπροσωπεύει ένα φυσικά παρατηρήσιμο κλασικό κύμα αλλά ένα «κύμα πιθανότητας». Το τετράγωνο της απόλυτης τιμής της κυματοσυνάρτησης μας δίνει την πυκνότητα πιθανότητας – δηλαδή την πιθανότητα ανά μονάδα μήκους (ή όγκου) – να βρούμε το σωματίδιο σε μια περιοχή του χώρου.

Ο ίδιος ο Max Born ανέφερε τα εξής σε μια διάλεξη που έδωσε το 1943:

Το Συνέδριο του Solvay το 1927. Ο Μπορν είναι δεύτερος από τα δεξιά στη δεύτερη σειρά, ανάμεσα στους Λουί ντε Μπρολί και Νιλς Μπορ. Solvay Conference, 1927. Born is second from the right in the second row, between Louis de Broglie and Niels Bohr.

Όμως η νέα θεωρία (η κβαντική θεωρία) ήταν άκρως τυποκρατική. Ουδείς εγνώριζε το νόημα της κυματοσυνάρτησης του Schrödinger. Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα και πάλι ήταν αυθαίρετη επινόηση αλλά λύση υπό την καθοδήγηση των πειραματικών στοιχείων. Η στατιστική ερμηνεία των κυμάτων de Broglie ανέκυψε από τη γνώση μου για τα πειράματα ατομικών κρούσεων του συναδέλφου μου James Frank.

H όλη ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής δείχνει πως η συσσώρευση παρατηρήσεων και μετρήσεων παρήγαγε σταδιακά αφηρημένους τύπους, χάριν της εκφραστικής τους πυκνότητας, το ακριβές νόημα των οποίων αναδυόταν αργότερα. Το ίδιο συνέβη και με τις αναζητήσεις του Heisenberg για το ότι είναι αδύνατον να μετρηθούν ακριβώς ταυτόχρονα η θέση και η ταχύτητα ενός σωματιδίου και άλλα παρόμοια ζεύγη «συζυγών» μεγεθών (σχέσεις αβεβαιότητας), που ακολουθήθηκαν από πλήθος αφηρημένων μαθηματικών αναζητήσεων στα όρια της φιλοσοφίας και της επιστημολογίας (Jordan, Dirac, Neumann και άλλοι).

Η ουσία της στατιστικής ερμηνείας έχει ως εξής: το τετράγωνο της κυματοσυνάρτησης ψ του Schrödinger για ένα σύνολο σωματιδίων παριστάνει την πιθανότητα να βρεθούν τα σωματίδια στις θέσεις (ή με τις ταχύτητες ή με τις ενέργειες) που υποδηλώνουν τα ορίσματα της συνάρτησης. Είναι προκλητικό να μακρηγορήσει κάποιος σε αυτό το συναρπαστικό θέμα, ιδίως στις σχέσεις αβεβαιότητας και τα ερωτήματα της αιτιότητας (οι ίδιες αιτίες οδηγούν στα ίδια αποτελέσματα) και της αιτιοκρατίας (τα αίτια προηγούνται των αποτελεσμάτων) στη φυσική. Κάτι τέτοιο θα οδηγούσε έξω από το θέμα της διάλεξης αυτής. Πρέπει, λοιπόν, να περιοριστώ σε μερικές παρατηρήσεις: Σύμφωνα με την κλασική μηχανική, οι θέσεις και οι ταχύτητες όλων των μερών ενός κλειστού συστήματος σε κάποια αρχική χρονική στιγμή προσδιορίζουν πλήρως τη μελλοντική κίνηση του συστήματος. Το ίδιο συμβαίνει και στην κβαντική μηχανική: το μέγεθος ψ προσδιορίζεται από την αρχική του τιμή. Από αυτό το μέγεθος όμως δεν μπορούμε να προσδιορίσουμε τις θέσεις και τις ταχύτητες των σωματιδίων, αλλά μόνο την πιθανότητα κάποιας συγκεκριμένης κατάστασης και ενός συνόλου ταχυτήτων. Όσον αφορά, λοιπόν, το ζήτημα της αιτιοκρατίας η κατάσταση είναι εντελώς διαφορετική.

Οι στατιστικές μέθοδοι χρησιμοποιούνταν στη θερμοδυναμική πολύ πριν από την ανάπτυξη της κβαντομηχανικής. Εξέφραζαν την έλλειψη επαρκών γνώσεων και περιείχαν κατά βάθος την ελπίδα πως αυτό το μειονέκτημα της στατιστικής θα μπορούσε κάποτε να αποφευχθεί. Στη νέα φυσική θεωρία υπάρχει ένα φυσικό όριο στην επαύξηση της πληροφόρησής μας, και η στατιστική αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα της ίδιας της μηχανικής.(…)

(απόσπασμα από το βιβλίο: «Το πείραμα και η θεωρία στη Φυσική» – εκδόσεις τροχαλία)

135 χρόνια από την γέννηση του Μαξ Μπορν

Τον Max Born μας θύμισε σήμερα το λογότυπο της Google, 135 χρόνια ακριβώς από τη γέννησή του (11 Δεκεμβρίου 1882).

Πηγή: physicsgg

Επιστήμονες ανακάλυψαν το αρχαιότερο μάτι στον κόσμο. 530-million-year-old fossil has look of world's oldest eye

Είναι το παλαιότερο που έχει βρεθεί σε έμβιο οργανισμό και χρονολογείται προ 530 εκατομμυρίων ετών περίπου. An 'exceptional' 530-million-year-old fossil contains what could be the oldest eye (right eye circled) ever discovered, according to researchers. The 'exceptional' specimen 'shows us how early animals saw the world around them'.

Επιστήμονες ανακοίνωσαν ότι ανακάλυψαν στην Εσθονία το απολίθωμα ίσως του αρχαιότερου ματιού που έχει ποτέ βρεθεί σε έμβιο οργανισμό και το οποίο χρονολογείται προ 530 εκατομμυρίων ετών περίπου.

The remains of the extinct sea creature include an early form of the eye seen in many of today's animals, including crabs, bees and dragonflies. This image shows the full fossil.

Το μάτι, που ανήκε σε ένα προ πολλού εξαφανισμένο θαλάσσιο οργανισμό, ένα είδος τριλοβίτη (εν ονόματι Schmidtiellus reetae), μοιάζει αρκετά με μια πολύ πρώιμη εκδοχή του ματιού που εξελίχθηκε αργότερα σε ορισμένα ζώα όπως τα καβούρια, οι μέλισσες και οι λιβελούλες.

Image of Schmidtiellus reetae fossil's right eye. Credit: Copyright Gennadi Baranov

Επειδή το μάτι είναι μερικώς κατεστραμμένο, οι επιστήμονες μπόρεσαν να μελετήσουν την εσωτερική δομή και ανατομία του οργάνου. Μεταξύ άλλων, φέρει περίπου 100 ομματίδια, τα μικροσκοπικά φωτοευαίσθητα κύτταρα που υπάρχουν και σε σύγχρονα μάτια, αν και πολύ σε πολύ μεγαλύτερο αριθμό πια. Από την άλλη, το παλαιοζωικό μάτι δεν διαθέτει φακό.

Trilobites are an extinct group of arthropods, or jointed-legged animals, known from more than 10,000 fossil species. This image shows two fossil specimens of the trilobite species Kainops invius, one shown from the side (top) and another from above (bottom).

Οι ερευνητές από τη Βρετανία, τη Γερμανία και την Εσθονία, με επικεφαλής τον καθηγητή του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου Ίουαν Κλάρκσον, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ (PNAS), εκτιμούν ότι το πανάρχαιο πλάσμα είχε σχετικά κακή όραση σε σχέση με τα σημερινά ζώα. Παρόλα αυτά, μπορούσε να διακρίνει τα εμπόδια και τους πιθανούς επικίνδυνους θηρευτές μέσα στα ρηχά νερά όπου ζούσε.

Researchers have discovered that the compound eyes of today's insects and crustaceans are still constructed in much the same way as they were in their extinct ancestors 500 million years ago. The research team looked at fossil trilobites. However, these arthropods lacked the lenses of contemporary compound eyes. Trilobite fossil. Credit: © alessandrozocc / Fotolia

«Η ανακάλυψή μας αποκαλύπτει κάτι αξιοσημείωτο: ότι η δομή και η λειτουργία των ματιών έχει ελάχιστα αλλάξει κατά το τελευταίο μισό δισεκατομμύρια χρόνια», δήλωσε ο Κλάρκσον.

Οι ερευνητές δήλωσαν ότι θεωρούν μάλλον απίθανο να βρουν ένα σχετικά άθικτο σύνθετο μάτι παλαιότερο από αυτό που ανακάλυψαν στη Βαλτική.

Πηγές: Brigitte Schoenemann, Helje Pärnaste, Euan N. K. Clarkson. Structure and function of a compound eye, more than half a billion years old. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017; 201716824 DOI: 10.1073/pnas.1716824114 - http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=923846

Ο άνθρωπος έφυγε από την Αφρική σε… δόσεις. Revising the story of the dispersal of modern humans across Eurasia

Όπως όλα δείχνουν η μετανάστευση του ανθρώπου από την Αφρική στις άλλες περιοχές της Γης ήταν μια αργή και σταδιακή διαδικασία. Most people are now familiar with the traditional 'Out of Africa' model: modern humans evolved in Africa and then dispersed across Asia and reached Australia in a single wave about 60,000 years ago. However, technological advances in DNA analysis and other fossil identification techniques, as well as an emphasis on multidisciplinary research, are revising this story. Recent discoveries show that humans left Africa multiple times prior to 60,000 years ago, and that they interbred with other hominins in many locations across Eurasia. Map of sites and postulated migratory pathways associated with modern humans dispersing across Asia during the Late Pleistocene. Credit: Bae et al. 2017. On the origin of modern humans: Asian perspectives. Science. Image by: Katerina Douka and Michelle O'Reilly

Η κρατούσα θεωρία αναφέρει ότι ο άνθρωπος αποφάσισε να μετακινηθεί από την… πατρογονική του εστία σε άλλες περιοχές του πλανήτη πριν από περίπου 60 χιλιάδες έτη και αυτή η μετακίνηση έγινε μαζικά.

The researchers reviewed research on early human migration spanning the past decade. They say that recent research shows that human reached Asia earlier than 60,000 years ago. Pictured are 80,000-year-old human teeth found in southern China in 2015.

Όμως τα τελευταία χρόνια ευρήματα διαφόρων μελετών ανατρέπουν αυτή την εικόνα και δείχνουν ότι ο άνθρωπος άρχισε να μετακινείται από την αφρικανική ήπειρο προς την Ευρώπη και την Ασία πολύ νωρίτερα από τις προηγούμενες εκτιμήσεις και ότι η διαδικασία αυτή εξελίχθηκε σταδιακά.

Migrants dispersed across Eurasia in a number of waves across tens of thousands of years, interbreeding with their human-like cousins, such as Neanderthals (model pictured), along the way, the study shows.

Ειδικοί του τμήματος Επιστήμης της Ανθρώπινης Ιστορίας του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ στην Γερμανία μελετώντας τις τελευταίες σχετικές έρευνες που έχουν γίνει κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η μετανάστευση από την Αφρική προς τις άλλες περιοχές του πλανήτη ξεκίνησε πριν από περίπου 120 χιλιάδες έτη.

Designers have used the fossils to recreate what they think the first Homo sapiens across Africa looked like 300,000 years ago. New research suggests that H. sapiens began migrating to Eurasia 120,000 year ago in small groups before a bigger dispersal 60,000 years ago.

Σύμφωνα με τους ειδικούς του Μαξ Πλανκ για ένα διάστημα εξήντα χιλιάδων ετών υπήρχε μια συνεχής μεταναστευτική ροή από την Αφρική προς τις άλλες περιοχές από μικρές ομάδες ανθρώπων διαδικασία που κορυφώθηκε πριν από 60 χιλιάδες έτη όταν υπήρξε πράγματι ένα μεγάλο μεταναστευτικό κύμα.

Οι Αβοριγίνες

The evidence of human activity outside of Africa prior to 60,000 years ago debunks the 'Out of Africa' theory of human evolution, the researchers said. Pictured is an edge-ground hatchet head found as part of a July study that found humans arrived in Australia 65,000 years ago.

Μια από τις μελέτες που ήρθε σε αντίθεση με την κρατούσα θεωρία μετανάστευσης του ανθρώπου από την Αφρική είναι αυτή που έγινε για τους Αβοριγίνες με επικεφαλής την Άννα-Σαπφώ Μαλασπίνα, επίκουρη καθηγήτρια γενετικής του Ελβετικού Ινστιτούτου Βιοπληροφορικής, του Πανεπιστημίου της Βέρνης και του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης. Τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής έδειξαν ότι οι πρώτοι ιθαγενείς πληθυσμοί της Αυστραλίας κατάγονται από τους ίδιους πληθυσμούς της Αφρικής, που εγκατέλειψαν τη μαύρη ήπειρο πριν από περίπου 72.000 χρόνια για να εξαπλωθούν σε όλη την Ευρώπη και στην Ασία. Η έρευνα, που έγινε σε συνεργασία με τις διάφορες κοινότητες των αυτοχθόνων, επιβεβαιώνει ότι όλοι οι σημερινοί Αβορίγινες κατάγονται απευθείας από εκείνους τους πρώτους Αφρικανούς μετανάστες που αποίκησαν την Αυστραλία.

Πηγές: Christopher J. Bae, Katerina Douka, Michael D. Petraglia. On the origin of modern humans: Asian perspectives. Science, 2017; 358 (6368): eaai9067 DOI: 10.1126/science.aai9067 - http://www.tovima.gr/science/technology-planet/article/?aid=923174

Πανάρχαιο λιοντάρι συγγενής των καγκουρό! Dog-Sized Marsupial Lion Once Lived in Australia

Ανακαλύφθηκε μαρσιποφόρο αιλουροειδές στην Αυστραλία. Αυτή είναι η εικόνα του λιονταριού-καγκουρό σύμφωνα με τους ειδικούς. Paleontologists have discovered a new species of carnivorous marsupial lion that lived 26 to 18 million years ago (late Oligocene to early Miocene) in Australia’s rainforests. Reconstruction of Wakaleo schouteni challenging the thylacinid Nimbacinus dicksoni over a kangaroo carcass in the late Oligocene forest at Riversleigh, Australia. Image credit: Peter Schouten

Είναι γνωστό ότι η πανίδα της Αυστραλίας ήταν και εξακολουθεί να είναι όχι μόνο ιδιαίτερα πλούσια αλλά και εντυπωσιακή όχι μόνο σε ποσότητα αλλά και σε ιδιαιτερότητα των ζώων που ζούσαν στο παρελθόν αλλά και συνεχίζουν στην νησιωτική ήπειρο. Προς επιβεβαίωση όλων αυτών Αυστραλοί παλαιοντολόγοι ανακάλυψαν τα απολιθώματα ενός άγνωστου μέχρι σήμερα ζώου που ζούσε πριν από περίπου 19 εκατ. έτη στην Αυστραλία. Πρόκειται για ένα μαρσιποφόρο αιλουροειδές, ένα «λιοντάρι-καγκουρό» όπως έσπευσαν να το χαρακτηρίσουν κάποιοι στο άκουσμα της είδησης και δεν έχουν και πολύ άδικο αφού όπως φαίνεται.

Πράγματι το ζώο αυτό που ονομάστηκε Wakaleo schouteni θύμιζε λιοντάρι (σε πιο light εκδοχή βέβαια) και ήταν συγγενής με τα μοντέρνα μαρσιποφόρα όπως τα καγκουρό και τα κοάλα. Για αυτό και η μελέτη του αναμένεται να φωτίσει την εξέλιξη των μαρσιποφόρων ζώων. 

A marsupial lion, Thylacoleo carnifex. Credit: Adrie &Amp Alfons Kennis/NG/Alamy

Επιπλέον το ζώο αυτό έχει συγγένεια με το Thylacoleo carnifex, ένα επίσης εξαφανισμένο μαρσιποφόρο αιλουροειδές που ζούσε πριν από περίπου 30 χιλιάδες έτη είχε μεγάλα, πολύ κοφτερά δόντια και πιστεύεται ότι διέθετε το ισχυρότερο δάγκωμα από οποιοδήποτε θηλαστικό ζώο έχει εμφανισθεί ποτέ στον πλανήτη.

Πηγές: Anna K. Gillespie, Michael Archer, Suzanne J. Hand. A new Oligo–Miocene marsupial lion from Australia and revision of the family Thylacoleonidae. Journal of Systematic Palaeontology, 2017; 1 DOI: 10.1080/14772019.2017.1391885 - http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=922778

Κοιλάδα του Ινδού: Λαμπρός πολιτισμός χωρίς ποτάμι. Mystery Solved: How the Ancient Indus Civilization Survived Without Rivers

Οι πόλεις του πολιτισμού της Κοιλάδας του Ινδού είχαν πολυώροφα κτίρια από ψημένα τούβλα και εξελιγμένα συστήματα ύδρευσης και αποχέτευσης. Αντίθετα με την κρατούσα θεωρία, ο πολιτισμός της Κοιλάδας άνθησε στην Εποχή του Χαλκού χωρίς την παρουσία ενός μεγάλου ποταμού. The Indus Valley Civilisation possessed considerable skills when it came to town planning and building, including toilets and baths (pictured), which were connected to a brick drainage system that ran along the streets.

Ο πολιτισμός της Κοιλάδας του Ινδού είναι ένας από τους πιο λαμπρούς που έχει να επιδείξει η προϊστορία μας. Άνθησε στην Εποχή του Χαλκού, πριν από περίπου 5.000 χρόνια, στο βορειοδυτικό τμήμα της Ινδικής Χερσονήσου, στα σημερινά σύνορα της Ινδίας με το Πακιστάν. Κινητήριος δύναμή του ήταν, όπως πίστευαν ως τώρα οι επιστήμονες, ένας ποταμός που, όπως και ο ίδιος ο πολιτισμός, σβήστηκε από τον χάρτη πριν από χιλιετίες. Τελικά όμως το ποτάμι και ο πολιτισμός δεν συνυπήρξαν ποτέ, σύμφωνα με μια νέα μελέτη. Και αυτό είναι κάτι αξιοπερίεργο, σε μια χρονική περίοδο όπου όλα έδειχναν, μέχρι τώρα, ότι τα μεγάλα υδάτινα σώματα αποτελούσαν απαραίτητη προϋπόθεση για την ανάπτυξη μεγάλων αστικών κοινωνιών.

Το μυστήριο της Κοιλάδας

An excavated street at the Indus site of Kalibangan, a Bronze Age settlement that sits right along the Ghaggar-Hakra paleochannel, visible in the background. Credit: S. Gupta/Imperial College London

Ο χαράπειος πολιτισμός, όπως είναι επίσης γνωστός από τη Χαράπα, την πόλη όπου ανακαλύφθηκαν τα πρώτα ερείπιά του το 1925, άρχισε να αναπτύσσεται γύρω στο 3300 π.Χ. Στην περίοδο της μεγάλης ακμής του, γύρω στο 2300 π.Χ., εκτιμάται ότι ο πληθυσμός του ξεπερνούσε τα 5 εκατομμύρια και θεωρείται ότι ήταν ο μεγαλύτερος στον πλανήτη. Εκτεινόταν σε ένα εκατομμύριο τ.χλμ. στην Κοιλάδα του Ινδού, σε πόλεις με μελετημένη πολεοδομία και πολυώροφα κτίρια από ψημένα τούβλα που υποστηρίζονταν από συστήματα ύδρευσης, αποχέτευσης και άρδευσης. Πέραν της γεωργίας, οι πληθυσμοί τους είχαν αναπτύξει καινοτόμες τεχνικές στη μεταλλουργία και στη χειροτεχνία, ενώ επίσης είχαν προηγμένη αγγειοπλαστική. Στις πόλεις που έχουν ανασκαφεί ως τώρα έχουν βρεθεί πολλά παιδικά παιχνίδια, κοσμήματα και σφραγίδες, αλλά ελάχιστα όπλα, κάτι το οποίο υποδηλώνει ότι οι κάτοικοί τους απολάμβαναν ως επί το πλείστον την ειρήνη και την ευημερία. Από το 1900 π.Χ. και μετά, ωστόσο, αυτός ο ανθηρός πολιτισμός άρχισε να παρακμάζει, ώσπου το 1300 π.Χ. χάθηκε οριστικά, αφήνοντας πίσω του ένα μυστήριο.

This map of northwestern India and Pakistan shows the locations of ancient Indus settlements. Though some larger cities are on modern Himalayan rivers, most of the villages sit in areas not fed by major rivers. Credit: P.J. Mason/S. Gupta (Imperial College London) (Data for map courtesy of NASA and the U.S. Geological Survey)

Το μεγάλο αίνιγμα για τους επιστήμονες σχετικά με τον χαμένο πολιτισμό είναι η ανάπτυξή του στον συγκεκριμένο γεωγραφικό χώρο. Η κρατούσα θεωρία ήθελε τους μεγάλους αστικούς πολιτισμούς της προϊστορικής περιόδου, όπως της Μεσοποταμίας ή της Αιγύπτου, να ανθούν κοντά σε μεγάλους ποταμούς, οι οποίοι τους πρόσφεραν άφθονο νερό και εύφορα εδάφη. Κανένα μεγάλο υδάτινο σώμα δεν φαίνεται όμως να κυλούσε πλάι στις μεγαλουπόλεις του χαράπειου πολιτισμού. Αντιθέτως, τα ερείπιά τους έχουν βρεθεί ανάμεσα στα ποτάμια συστήματα του Γάγγη και του Ινδού, μακριά από μεγάλους ενεργούς ποταμούς. Πώς αυτοί οι οικισμοί κατόρθωσαν να γνωρίσουν τέτοια ευημερία;

Το χαμένο νερό

Trace of Ghaggar-Hakra palaeochannel on northwestern Indo-Gangetic plain. Landsat 5 TM colour composite satellite image mosaic. The Ghaggar-Hakra palaeochannel is visible as a sinuous, dark blue feature. The main core drilling site is located adjacent to the Indus urban centre of Kalibangan. Location of key Indus urban settlements indicated by triangles. Credit: P.J. Mason/S. Gupta (Imperial College London) (Landsat Imagery courtesy of NASA Goddard Space Flight Center and U.S. Geological Survey)

Μέχρι τώρα οι ειδικοί θεωρούσαν ότι η ανάπτυξη του χαράπειου πολιτισμού είχε καταστεί εφικτή χάρη σε έναν ποταμό ο οποίος σήμερα δεν υπάρχει πια. Ένα «παλαιοκανάλι», τα κατάλοιπα δηλαδή της κοίτης ενός αρχαίου ποταμού ο οποίος κάποτε κατέβαινε από τα Ιμαλάια και περνούσε ανάμεσα από τρεις μεγάλους οικισμούς του, αποτελούσε το βασικό επιχείρημα αυτής της θεωρίας. Ερευνητές από το Ινδικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας στην Κανπούρ και το Imperial College του Λονδίνου έρχονται, ωστόσο, να καταρρίψουν την ιδέα. Χρονολογώντας τα ιζήματα του αρχαίου καναλιού, ανακάλυψαν ότι ο ποταμός είχε ήδη αλλάξει πορεία, εγκαταλείποντας τη συγκεκριμένη κοίτη, πριν από 8.000 χρόνια - πολύ νωρίτερα από την έλευση των αστικών κέντρων.

Detailed Landsat 5 TM colour composite satellite image showing Ghaggar-Hakra palaeochannel. Locations of urban-phase Indus settlements along Ghaggar-Hakra palaeochannel are shown in white triangles. Credit: P.J. Mason/S. Gupta (Imperial College London) (Landsat Imagery courtesy of NASA Goddard Space Flight Center and U.S. Geological Survey)

Τα νέα χρονολογικά ευρήματα, τα οποία δημοσιεύθηκαν στην επιθεώρηση «Nature Communications», υποδηλώνουν ότι οι πόλεις δεν αναπτύχθηκαν δίπλα σε έναν ενεργό ποταμό. Στο σχετικό άρθρο τους οι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι η κινητήριος δύναμη για την ανάπτυξή τους δεν ήρθε από το νερό του ποταμού, αλλά από τη σχεδόν άδεια κοίτη του. Η αλλαγή της πορείας τού ποταμού, αναφέρουν, προκάλεσε μια μικρού βαθμού πλημμύρα στη γύρω περιοχή, ενώ οι βροχές των μουσώνων πρόσφεραν ανά τακτά χρονικά διαστήματα μια επιπλέον πηγή νερού. Οι δυο αυτοί παράγοντες, υπογραμμίζουν, έδρασαν συνδυαστικά προσφέροντας στον πολιτισμό της Κοιλάδας του Ινδού τους απαραίτητους υδάτινους πόρους για την ευημερία του.

Ευεργετικοί μουσώνες

The new study shows that a major Himalayan river, the Sutlej River, used to flow along the trace of the Ghaggar-Hakra river ('Abandoned Sutlej incised valley'), but rapidly changed course upstream eight thousand years ago (yellow arrow). This meant that 3,000 years later, when the Indus people settled the area, there was only an abandoned river valley. Credit: P.J. Mason/S. Gupta (Imperial College London) (Data for map courtesy of NASA and the U.S. Geological Survey)

Στην ουσία, οι ερευνητές δεν αμφισβητούν την άποψη ότι η παροχή ικανών ποσοτήτων νερού αποτελεί βασική προϋπόθεση για την άνθηση ενός πολιτισμού. Απλώς υποστηρίζουν ότι αυτές οι ικανές ποσότητες, τουλάχιστον στη συγκεκριμένη περίπτωση, μπορούσαν να εξασφαλιστούν όχι από τον ίδιο τον ποταμό, αλλά από μια άλλη πηγή, τις εποχικές βροχοπτώσεις, των οποίων τα νερά μαζεύονταν στην ακόμη ελαφρώς πλημμυρισμένη κοίτη, δίνοντας ζωή στην Κοιλάδα. «Η μελέτη μας καταρρίπτει ξεκάθαρα την παλιά θεωρία που υποστήριζε ότι η εξαφάνιση του ποταμού οδήγησε στην κατάρρευση του χαράπειου πολιτισμού» δήλωσε στο BBC ο καθηγητής Ρατζίβ Σίνα, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

«Αντ' αυτού υποστηρίζουμε πως, παρά το γεγονός ότι οι μεγάλοι ποταμοί έχουν σημαντική σύνδεση με τις αρχαίες κοινωνίες, η αποχώρησή τους και όχι απαραίτητα η έλευσή τους μπορεί να ελέγξει τη σταθεροποίηση αυτών των κοινωνιών» τόνισε ο καθηγητής. «Αυτό αποδεικνύεται σαφώς από τις μεγάλες χρονολογικές διαφορές που παρατηρούνται ανάμεσα στην εξαφάνιση του ποταμού, πριν από 8.000-12.000 χρόνια, και την κορύφωση του ώριμου πολιτισμού, πριν από 3.000-4.000 χρόνια». Αξίζει να σημειωθεί ότι, πριν από πέντε χρόνια, μια μεγάλη μελέτη που είχε γίνει από διεθνή ομάδα επιστημόνων είχε καταλήξει στο συμπέρασμα ότι η αιτία της κατάρρευσης του χαράπειου πολιτισμού ήταν μια αλλαγή του κλίματος, η οποία είχε οδηγήσει στην εξασθένηση των μουσώνων.

Πηγές: "Counter-intuitive influence of Himalayan river morphodynamics on Indus Civilisation urban settlements" by Ajit Singh, Kristina J. Thomsen, Rajiv Sinha, Jan-Pieter Buylaert, Andrew Carter, Darren F. Mark, Philippa J. Mason, Alexander L. Densmore, Andrew S. Murray, Mayank Jain, Debajyoti Paul & Sanjeev Gupta, published 28 November in Nature Communications: nature.com/articles/doi:10.1038/s41467-017-01643-9 - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=923262

Ανακαλύφθηκε ο πρώτος αμφίβιος σαρκοβόρος δεινόσαυρος. 'Very weird' new species of amphibious dinosaur discovered

Έμοιαζε λίγο με κύκνο και λίγο με πάπια ενώ κινούνταν μέσα στο νερό όπως οι πιγκουίνοι. Αυτή ήταν σύμφωνα με τους ειδικούς η εικόνα του αμφίβιου σαρκοβόρου δεινοσαύρου. The exquisite fossil, which was rescued from poachers, is one of the few known dinosaurs that lived on the water.  Reconstruction of Halszkaraptor escuilliei. This small dinosaur was a close relative of velociraptor, but in body shape and inferred lifestyle it resembles modern birds such as swans. The fossil is named for Polish paleontologist Halszka Osmólska, who discovered one of the dinosaur's closest known relatives. Photograph: Lukas Panzarin/Andrea Cau

Τον πρώτο αμφίβιο σαρκοβόρο δεινόσαυρο, που έμοιαζε λίγο με κύκνο και λίγο με πάπια, ανακάλυψαν παλαιοντολόγοι στην έρημο Γκόμπι της νότιας Μογγολίας. Ο ασυνήθιστος δεινόσαυρος (Halszkaraptor escuilliei ή εν συντομία Halszka) ζούσε στην Κρητιδική περίοδο, πριν από περίπου 75 εκατομμύρια χρόνια, και περνούσε, τουλάχιστον ένα μέρος του χρόνου του, στο νερό.

   

Πώς ήταν

An unusual set of fossilised remains that were illegally poached from Mongolia belonged to a new species of amphibious dinosaur, researchers have claimed. Thought to have lived around 71m–75m years ago, the creature had a swan-like neck, razor-sharp claws on its feet, a duck-billed snout and forelimbs with proportions that might have helped it swim. Credit: Guardian News

Ο λαιμός του έμοιαζε με κύκνου και τα μπροστινά πόδια του με πάπιας, ενώ το σώμα του διέθετε και άλλα περίεργα χαρακτηριστικά, που θυμίζουν ένα μείγμα υδρόβιου ερπετού και πουλιού. 

The Halszkaraptor fossil was studied using synchrotron multi-resolution X-ray microtomography to peer inside. Credit: ESRF/P. Jayet

Οι ευρωπαίοι, καναδοί και μογγόλοι ερευνητές, με επικεφαλής τον Αντρέα Γκάου του ιταλικού Γεωλογικού και Παλαιοντολογικού Μουσείου «Τζιοβάνι Καπελίνι» της Μπολόνια, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Nature", πραγματοποίησαν τρισδιάστατη ανάλυση του σκελετού του απολιθώματος στις εγκαταστάσεις του Ευρωπαϊκού Συγχρότρου (μικροτομογραφία ακτίνων-Χ πολλαπλής ανάλυσης).

The Halszkaraptor was an amphibious predatory dinosaur. Credit: ESRF/Paul Tafforeau

Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι πρόκειται για ένα άγνωστο έως σήμερα είδος αμφίβιου θηρόποδου, που περπατούσε στα δύο του πόδια όταν βρισκόταν στην ξηρά. Από την άλλη, χρησιμοποιούσε τόσο τα πόδια του σαν της πάπιας, που διέθεταν φονικά δρεπανόμορφα νύχια, όσο και το μακρύ λαιμό του κύκνου, αφενός για να προχωρά και να κάνει ελιγμούς μέσα στο νερό και αφετέρου για να κυνηγά την τροφή του.

   

Το νέο απολίθωμα, μαζί με δύο άλλα αινιγματικά απολιθώματα, δημιουργούν μια νέα υποοικογένεια δεινοσαύρων (Halszkaraptorinae), συγγενική με τον Βελοσιράπτορα (Velociraptor). Ενώ τα θηρόποδα, που περιλαμβάνουν όλους τους σαρκοβόρους δεινόσαυρους (Τυρανόσαυρο, Βελοσιράπτορα κ.ά.), είχαν γίνει ο φόβος και ο τρόμος στην ξηρά, δεν είχαν καταφέρει να κυριαρχήσουν αντίστοιχα στο νερό. Όμως, η νέα ανακάλυψη δείχνει ότι μερικά τουλάχιστον θηρόποδα είχαν κάνει τις αναγκαίες ανατομικές αλλαγές, ώστε να μπορούν να προσαρμοστούν και σε υδρόβια περιβάλλοντα.

Πηγές: https://www.nature.com/articles/nature24679 - http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=922525

Πανάρχαιοι γαλαξίες-γολιάθ πονοκεφαλιάζουν τους επιστήμονες. Massive Primordial Galaxies Found Swimming in Vast Ocean of Dark Matter

Η ηλικία τους σε συνδυασμό με το κολοσσιαίο μέγεθος τους δεν είναι συμβαδίζουν με τα κοσμολογικά μοντέλα. Καλλιτεχνική απεικόνιση των δύο πρώιμων κολοσσιαίων γαλαξιών. Artist impression of a pair of galaxies from the very early universe. Credit: NRAO/AUI/NSF; D. Berry

Εντοπίστηκαν δύο γαλαξίες κολοσσιαίου μεγέθους που σχηματίστηκαν στις αρχές της ύπαρξης του Σύμπαντος και οι επιστήμονες αναρωτιούνται πώς συνέβη αυτό αφού η κρατούσα θεωρία για την γέννηση και εξέλιξη του Σύμπαντος δεν μπορεί να εξηγήσει την παρουσία τους.

To correct for the effects of gravitational lensing in these galaxies, the ALMA data (left panel) is compared to a lensing-distorted model image (second panel from left). The difference is shown in the third panel from the left. The structure of the galaxy, after removing the lensing effect, is shown at right. This image loops through the different velocity ranges within the galaxy, which appear at different frequencies to ALMA due to the Doppler effect. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); D. Marrone et al.

Την ανακάλυψη που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature» έκανε ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή αστρονομίας Νταν Μαρόουν, του πανεπιστημίου της Αριζόνα. Εκτιμάται ότι κατά τη στιγμή της παρατήρησής τους με το τηλεσκόπιο ALMA του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου (ESO) στη Χιλή, οι δύο γαλαξίες είχαν ηλικία σχεδόν 800 εκατομμυρίων ετών μετά το «Μπιγκ Μπανγκ» και το φως τους χρειάσθηκε περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια για να φθάσει στη Γη.

A composite image showing ALMA data (red) of the two galaxies of SPT0311-58. These galaxies are shown over a background from the Hubble Space Telescope (blue and green). The ALMA data show the two galaxies' dusty glow. The image of the galaxy on the right is distorted by gravitational lensing. The nearer foreground lensing galaxy is the green object between the two galaxies imaged by ALMA. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Marrone, et al.; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); NASA/ESA Hubble

Το ζεύγος των «γολιάθ», με την κοινή ονομασία SPT0311-58, είναι τόσο μεγάλο που σχεδόν καταρρίπτει τις έως τώρα θεωρίες για το πώς εξελίχθηκε το σύμπαν. Ο ένας από τους δύο γαλαξίες είναι ο μεγαλύτερος που έχει ποτέ βρεθεί από την εποχή που το σύμπαν είχε ηλικία έως ενός δισεκατομμυρίου ετών μετά το «Μπιγκ Μπανγκ». Εκτιμάται ότι έχει μάζα περίπου όσο 273 δισεκατομμύρια ήλιοι, ενώ ο μικρότερος γαλαξίας έχει μάζα «μόνο» 40 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες.

«Οποιοσδήποτε από τους δύο γαλαξίες από μόνος του θα ήταν μια ακραία περίπτωση και παρόλα αυτά βρήκαμε δύο μαζί», δήλωσε ο Κρις Χέιγουορντ του Κέντρου Υπολογιστικής Αστροφυσικής του Ινστιτούτου Flatiron της Νέας Υόρκης. «Πιθανώς υπάρχουν μόνο ελάχιστα τέτοια αντικείμενα σε ολόκληρο τον ουρανό. Είμαστε τυχεροί που βρήκαμε δύο από αυτά», δήλωσε ο Μαρόουν.

Γύρω από το ζευγάρι των γαλαξιών υπάρχει μια ακόμη μεγαλύτερη άλως σκοτεινής ύλης που τους περιβάλλει και η οποία υπολογίσθηκε ότι έχει μάζα τουλάχιστον ένα τρισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο μας. «Πρόκειται για μια από τις πιο σπάνιες και ακραίες συσσωματώσεις σκοτεινής ύλης στο σύμπαν» δήλωσε ο Χέιγουορντ. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι καθώς οι δύο γαλαξίες βρίσκονται πολύ κοντά, σύντομα θα συγχωνευθούν και θα δημιουργήσουν τον μεγαλύτερο γαλαξία στην ιστορία του σύμπαντος.

Πηγές: https://www.nature.com/articles/nature24629 - http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=922734