Entuzjasta nauki i profesor, który chciał słuchać

The Seatbelts - Yo Pumpkin Head


Pewien inżynier elektryk z zawodu, naukowiec z zamiłowania, wpadł na pomysł. Nie było wtedy jeszcze Internetu, więc wparował przez drzwi Narodowej Akademii Nauk w Waszyngtonie i powiedział, że ma pomysł jak można by eksperymentalnie zweryfikować jedną z teorii naukowych. Jego pomysł brzmiał dość dziwacznie, rozważania mieszały optykę z astronomią, a potencjalne konsekwencje sięgały nawet zagadnień biologii.

Czeski entuzjasta nie dał się łatwo zbyć. Nie dawał za wygraną a nikt dookoła nie potrafił wykazać błędu w jego rozumowaniu. Jako że Princeton nie był daleko, postanowiono wysłać go tam by spotkał się z największym ekspertem w dziedzinie, który z pewnością rozstrzygnie sprawę.

Wiosną 1936 Rudi Mandl dotarł do Instytutu Badań Zaawansowanych, gdzie został ciepło przyjęty przez Alberta Einsteina. Rozemocjonowany inżynier zaprezentował swoje wnioski z teorii względności. Skoro grawitacja zakrzywia przestrzeń, to powinna uginać również tory poruszających się fotonów. Ośrodki silnego ciążenia, takie jak gwiazdy, mogłyby zatem zachowywać się jak soczewki. Gdyby dwie gwiazdy ułożyły się w jednej linii z Ziemią, można by zaobserwować jak gwiazda z przodu zagina światło tej z tyłu. Mandl nie tylko wyciągnął ciekawy wniosek z teorii Einsteina, nie tylko wymyślił eksperyment, ale miał też cały szereg potencjalnych efektów przewidzianego przez niego zjawiska. Sądził, że soczewkowanie mogłoby wyjaśnić wygląd odkrytych nieznacznie wcześniej okrągłych mgławic, mogłoby stać za kosmicznym promieniowaniem a nawet za tajemniczym wyginięciem dinozaurów (spalonych przez promienie światła odległej gwiazdy, skupione przez kosmiczną lupę).

Warto pamiętać, że mówimy tu o latach trzydziestych. Wszystko to działo się raptem kilka lat po odkryciu, że Droga Mleczna to nie cały Wszechświat. Około stu lat temu sądziliśmy, że tych kilkaset miliardów gwiazd to wszystko co istnieje, wkrótce potem okazało się, że istnieją setki miliardów galaktyk, każda zawierająca kilkaset miliardów gwiazd. Do tego Mandl był „jedynie” pasjonatem nauk ścisłych, więc te idee powinny imponować, nie wywoływać śmiech.

Pomijając te daleko idące wnioski, sama idea uginania światła gwiazd brzmiała solidnie. Einsteinowi udzielił się entuzjazm gościa i w dyskusji padła kwestia potencjalnej publikacji na ten temat. Kilka dni później napisał do Mandla stwierdzając, że fenomen ten będzie niemożliwy do zaobserwowania, wycofując się jednocześnie z pomysłu publikacji. Mandl nie poddał się i przez pewien czas naciskał na słynnego noblistę. Ostatecznie, czwartego grudnia 1936 w prestiżowym Science pojawił się króciutki tekst, zaczynający się tak:

Jak widać najsłynniejszy naukowiec na świecie w tamtych latach mógł sobie pozwolić na sporo. Pod koniec zastrzegł również, że obserwacja zjawiska jest mało prawdopodobna. W liście do redaktora naczelnego Science jeszcze bardziej podkreślił swoje wątpliwości, mówiąc, że efekt działania soczewki byłby niezauważalny, nawet gdyby pominąć oślepiające światło bliższej gwiazdy. Przytoczę pewien fragment tego listu: "Let me also thank you for your cooperation with the little publication, which Mr. Mandl squeezed out of me. It is of little value, but it makes the poor guy happy".

Einstein nie dożył potwierdzenia tej idei. Musiały minąć czterdzieści trzy lata od króciutkiej publikacji, by po raz pierwszy udało się zaobserwować obiekt soczewkowany grawitacyjnie – parę odległych kwazarów. Dziś zakrzywianie promieni świetlnych jest dobrze udokumentowanym zjawiskiem. Jego dwa najciekawsze zastosowania to trójwymiarowa mapa ciemnej materii, wykonana przez teleskop Hubble’a, oraz jedna z metod poszukiwania planet pozasłonecznych. Tak zwane mikrosoczewkowanie polega na szukaniu „zakłóceń” w zwyczajnym zniekształceniu światła, które towarzyszy ułożeniu się dwóch gwiazd w jednej linii względem Ziemi. Zamiast chwilowego „rozbłysku” jak gdyby przesuwać soczewkę nad białym punktem na czarnym tle, wygląda tak, jakby w szkiełku była niewielka skaza, powodująca dodatkowe chwilowe rozjaśnienie. Oto przykład:

Takie poszukiwania są trudne i do tej pory przy pomocy tej metody odkryto jedynie jedenaście, bardzo masywnych, planet pozasłonecznych. Jak widać niełatwo szukać ich w ten sposób. Na szczęście nikła siła grawitacyjnych soczewek sprawia, że małe są szanse, by któraś spopieliła nas tak jak dinozaury.


Węglowy Szowinista zdobył ponad 600 polubień na Facebookowym profilu - wielkie dzięki!


Źródła:

• Eclipses of the Stars: Mandl, Einstein, and the Early History of Gravitational Lensing – Jurgen Renn and Tilman Sauer
• Lens-Like Action of a Star by the Deviation of Light in the Gravitational Field – Albert Einstein, Science, New Series, Vol. 84, No. 2188. (Dec. 4, 1936), pp. 506-507.
• Exploring Exoplanets with Microlensing

Gra Endera

Bear McCreary – Prelude To War


Zacznę od kluczowej kwestii – Gra Endera to moja ulubiona książka. To sprawiło, że jeszcze przed premierą wykształciłem sobie specyficzną relację do jej ekranizacji. Nie, nie mam tu na myśli absolutnej nienawiści. Po prostu pogodziłem się z faktem, że tak trudny materiał, który darzę taką sympatią, z założenia mnie nie powali, nie zachwyci i nie zaskoczy, więc wyzbyłem niemal zupełnie jakichkolwiek oczekiwań. Fala pozytywnych reakcji, w tym mówiących o „idealnej ekranizacji”, trochę dźwignęły tę niską poprzeczkę. Nie sądzę by wpłynęło to na moje wrażenia w czasie seansu. Problemy, wady i zalety tego filmu są bardzo głęboko zakorzenione i wykraczają poza takie czy inne oczekiwania.

Gra Endera w wersji ruchomej trwa ciut ponad półtorej godziny i jej największym grzechem nie jest to, że nie dźwignęła rzeczy trudnych, czy wręcz niemal niemożliwych do zekranizowania. Największym grzechem jest tu niepotrzebne kombinowanie z rzeczami, których nie trzeba było zmieniać. Książka Carda mówiła o ludzkości, która z trudem przetrwała dwie inwazje obcych i teraz desperacko przygotowuje się do trzeciej. Film Gavina Hooda mówi o ludzkości, która z trudem przetrwała inwazję obcych i teraz desperacko szykuje się do kontrataku. Obie sytuacje prowadzą do tego samego – powstaje program wyszukiwania i szkolenia wybitnych dzieci, by to one pokierowały flotą gdy dojdzie do kolejnego konfliktu z obcymi. To prowadzi do kontrowersyjnych, czy wręcz okrutnych działań by wydobyć maksymalny potencjał z małych geniuszy.

Niestety zmiana sytuacji taktycznej pomiędzy ludźmi a robalami ogromnie i niepotrzebnie pogarsza ostateczny efekt, spłyca też kilka motywów o których po prostu nie mogę napisać bez zdradzania elementów książki i filmu. Inną kluczową zmianą jest wiek bohaterów na ekranie. O ile w pełni rozumiem ich postarzenie, to myślę, że twórcy przesadzili. Bohaterowie Gry Endera z dzieci stali się nastolatkami. Super 8 to dowód, że można znaleźć dobrych aktorów, którzy wyglądają jak dzieci. Na szczęście, choć ciut zbyt dorośli, aktorzy zdecydowanie dopisali. Szczególnie pozytywnie zaskoczył mnie Bonzo. Zupełnie nie taki jak sobie go wyobrażałem, ale dotrzymujący kroku książkowemu pierwowzorowi.

Skrytykowałem niepotrzebne zmiany, a jak wypada ogólne upakowanie kilkuset stron do niecałych dwóch godzin? Różnie. Jestem bardzo ciekawy wrażeń osób, które nie czytały oryginału. Jak dla mnie film wyglądał trochę jak szybkie wertowanie książki. Było wszystko, ale miałem wrażenie ogromnego pośpiechu. Być może dla innych przełoży się to na odczucie, że w Grze Endera brak jakichkolwiek dłużyzn czy nudy. Jak dla mnie zdecydowanie zbyt po łebkach potraktowano Szkołę Bojową, gdzie zabrakło choćby krótkiego montażu pokazującego postępy i zmiany, które zachodzą w czasie szkolenia. Miałem wrażenie jakby wyleciało tu jakieś 30 minut filmu. Szczególnie, że taki montaż otrzymujemy później w Szkole Dowodzenia.

Nie wiem czy planowana jest wersja reżyserska, ale współcześnie wiele dużych produkcji mocno przekracza dwugodzinny czas trwania, stąd dziwi mnie takie tempo. Jednocześnie można powiedzieć, że jest tu wszystko co musiało być. W tym również gra wyobraźni (gra fantasy), którą przed filmem oceniałem jako jeden z najtrudniejszych elementów adaptacji.

Jak wszystko to wypada w oderwaniu od książki? Trudno mi powiedzieć. Nie ulega jednak wątpliwości, że nie jest to akcyjniak SF. To film z ambicjami, który powinien zaangażować każdego widza. Może nie robi tego idealnie, ale porusza bardzo istotne kwestie. Czy cel uświęca środki? Jak daleko można się posunąć by uzyskać największy potencjał danej osoby? Choć Gra Endera spłyca świat dziecięcych żołnierzy do absolutnego minimum nie zaniedbuje tego jednego, najważniejszego. Obserwowanie Endera jest angażujące i wielkie brawa dla aktora za udźwignięcie ciężaru tej roli. Uwielbiam Harrisona Forda, ale zupełnie nie pasuje on do papierowej wersji pułkownika Graffa, a w pierwszej części filmu wręcz nie pasował mi aktorsko. Dużo lepiej jest w drugiej połowie. Wtedy też pojawia się Ben Kingsley, który spisał się bardzo dobrze.

Realizacja stoi na bardzo wysokim poziomie. Scenografie, efekty specjalne, świetna sala bojowa, subtelny acz ciekawy soundtrack. Reżysersko można jednak się trochę czepiać. Jest trochę kiepskiego patosu, niezamierzenie zabawne momenty, chyba z pięć razy ktoś odlicza na głos „3, 2, 1, TERAZ”. Kilkukrotnie mamy dość niezręczne sceny, gdzie aktorzy tłumaczą widzowi co się teraz dzieje na ekranie.

Gavin Hood chyba nie był pewien czy kręci film dla fanów, czy dla ludzi nie znających Gry Endera. Są mrugnięcia do czytelników, są też rzeczy, które co najmniej zdziwią resztę widowni. W tym tekście nie będzie rekomendacji – sam ocenicie czy chcecie iść do kina. Mogę jedynie zwrócić się do tych, którzy nie czytali książki - jeśli spodoba się Wam film, to zachwycicie się książką.

The Device

by Claude Lee Sadik

Urzekający swoją prostotą i humorem szorcik. Zabawny i dobrze zrealizowany. Autorzy nie postawili sobie za wysoko poprzeczki przez co nie razi taniochą czy kiepskimi CGI.

Postanowiłem raz na jakiś czas wrzucać na bloga krótkometrażówki SF (lub z pogranicza SF). Jeśli nie będę miał nic do powiedzenia, nie będę się rozpisywał, tak jak dzisiaj. Pozwolę Wam się po prostu cieszyć obrazem. Najbliższa notka już w piątek - będzie historyjka, będzie kosmos i będzie fizyka.

Tlenowy szowinista

Steven Price – Gravity


Minął rok od czasu tej notki, gdzie wyjaśniłem czym jest „węglowy szowinizm”. Dlatego to dobra okazja, żeby wytłumaczyć czemu spodziewam się, że jeśli gdzieś tam, pozaziemskie życie rozwinęło się do poziomu sporych, wielokomórkowych istot, to zapewne oddychają one tlenem.

Oczywiście nie mogę mieć co do tego pewności – podobnie jak w przypadku przekonania, że są oparte o węgiel. To dobra okazja na cytat z Richarda Feynmana „mam przybliżone odpowiedzi, potencjalne przekonania i różne stopnie pewności co do różnych rzeczy. Ale niczego nie jestem absolutnie pewien”. Tlenowy szowinizm tylko częściowo wynika z obserwacji życia ziemskiego. Żeby nie rozciągać notki, nie chcę wchodzić w zagadnienie definicji życia ani argumentację za tym, że wymaga ono metabolizmu – czyli spalania/oddychania. Przeskoczmy od razu do argumentów, dlaczego powinien do tego służyć tlen.

Duże (znaczy wielokomórkowe) organizmy będą mieć duże potrzeby energetyczne. Niemal wszystkie wielokomórkowe organizmy na Ziemi, od grzybów przez rośliny po dziobaki, mają mitochondria i oddychają tlenem, wydalając CO2. Nie jest to kwestia planety, czy zbiegu okoliczności, ale chemii. Ocenia się, że beztlenowe oddychanie generuje dziesięć razy mniej energii niż tlenowe. Do niedawna sądzono, że w ogóle wszystkie wielokomórkowce wymagają tlenu. Zaprzeczyło temu odkrycie kolczugowców – największych wielokomórkowców pozbawionych mitochondriów. Mierzą one od 100 do 400 mikrometrów, czyli milionowych części metra. Funkcje energetyczne pełnią u nich hydrogenosomy które, co ciekawe, najprawdopodobniej wyewoluowały z tlenowych mitochondriów.

Nikt nie zaproponował sensownej alternatywy dla tlenu. Byłby to nie lada wyczyn, bo tlen to nie tylko spore możliwości energetyczne. Takie oddychanie jest też stosunkowo proste – glukoza spalana tlenowo dostarcza energii i pozostawia dwutlenek węgla oraz wodę.

Ostatnim argumentem jest jego powszechność we Wszechświecie. To trzeci najczęściej występujący pierwiastek. Jest go ponad dwa razy więcej niż węgla. Podobnie jak w przypadku wody – mamy nie tylko idealne właściwości chemiczne, ale i ogromne zasoby. To sprawia, że nawet jeśli możliwe są alternatywy (bo w końcu życie narodziło się w środowisku beztlenowym), to znacznie bardziej prawdopodobne jest, że duże formy życia sięgną po tlen, podobnie jak to miało miejsce na Ziemi.

Na koniec zła wiadomość. A przynajmniej dla tych, którzy robili sobie nadzieje, że w ciągu najbliższych dwóch-trzech dekad odkryjemy dowody na istnienie życia pozaziemskiego. Ostatnie postępy w szukaniu i analizowaniu planet pozaziemskich są imponujące. Znajdujemy ich setki i oceniamy że jest ich co najmniej tyle, co gwiazd. Stawiamy pierwsze kroczki w analizowaniu ich atmosfer. Wiemy, że chemia jest nieubłagana a tlen jest bardzo aktywnym pierwiastkiem. Gdyby rośliny bezustannie nie produkowały O2, zniknąłby z naszej atmosfery bardzo szybko. I nie potrzeba byłoby do tego oddychających form życia. Jest cały szereg procesów i związków, które chętnie uwiązałyby tlen.

Nasuwa się zatem wniosek, że jeśli w atmosferze pozaziemskiej planety wykryjemy spore ilości tlenu, będzie można przyjąć, że istnieje tam życie. Być może przegapimy proste formy życia, którego metabolizm nie korzysta z tlenu na wielu planetach, ale odkryjemy to oddychające tlenem… Niestety ostatnie badania sugerują, że nie będzie tak łatwo. Czerwone karły, stanowiące około trzech czwartych gwiazd w Drodze Mlecznej, emitują znacznie więcej promieniowania ultrafioletowego niż Słońce. Może ono wywoływać reakcje chemiczne w atmosferach planet, których owocem będzie ozon i tlen. Innymi słowy obecność O2 w ich spektrum będzie jedynie dawało nadzieję, że coś tam oddycha i być może wpatruje się w gwiazdy. Poszukiwanie pozaziemskiego życia stało się nieco trudniejsze.

Kłamstwa dla dzieci

The National – Exile Vilify


To będzie odważny wpis. Będzie wzór, będzie mechanika kwantowa, wezmę się za bary z bozonem Higgsa i teorią strun. Czyli wszystko czym tylko można odstraszyć „casualowego czytelnika”. Mimo to liczę, że się nie wystraszycie, bo nie planuję wchodzić w te tematy głęboko. Jestem po Waszej stronie i nie rozumiem fizyki kwantowej. Feynman też nie rozumiał.

Mimo mocnego tytułu notka nie będzie też o bzdurach (a przynajmniej w większości). Kiedy piszę o kłamstwach dla dzieci nie mam na myśli kompletnego fałszu, a jedynie uproszczenia. Ci z nas, których uczono praw dynamiki Newtona (mam nadzieję, że wciąż uczy się ich każdego w podstawówce i/lub szkole średniej), mogą pamiętać, że każde ciało porusza się z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do wypadkowej siły (w szczególnym wypadku zero) i odwrotnie proporcjonalnym do jego masy. Tymczasem w rzeczywistości jest to bardziej złożone:

Po pierwsze w uogólnionej wersji (znaczy lepszej ;) ), mówimy, że zmiana pędu ciała jest proporcjonalna do działającej wypadkowej siły (w pędzie zawarta jest już masa). Ale Albert Einstein wykazał (i od stu lat wszystkie eksperymenty to potwierdzają), że prędkość światła jest stałą fizyczną. Ma to ogromne konsekwencje dla świata – rzeczy w ruchu inaczej postrzegają upływ czasu, ich masa i długość ulegają zniekształceniom, dzieje się sporo dziwnych rzeczy, w które nie mam zamiaru się zagłębiać. Istotne jest to, że gdy tylko ciało nie jest w spoczynku w grę wchodzą poprawki relatywistyczne. Wzór po lewej to „kłamstwo dla dzieci”.

„Kłamstwa dla dzieci” to przemilczenia i uproszczenia. Tu na Ziemi w większości przypadków obcujemy z prędkościami tak małymi, że używanie wzoru po prawej po prostu nie ma sensu. Dla przykładu – rekord prędkości przelotowej samolotu Blackbird (ten z X-Men) wynosi ponad 3500 km/h. Jeśli uwzględnimy teorię względności okaże się, że dla nieruchomego obserwatora prędkość wyniesie 3500,00000001947 km/h czyli trzy i pół tysiąca kilometrów i dziewiętnaście mikrometrów na godzinę. Dlatego do dziś, każdego dnia inżynierowie na całym świecie używają zasad, które opisał Newton w Principia Mathematica w 1687. Jednocześnie astronomia, astronautyka, GPS polegają na teorii Einsteina.

„Kłamstwa dla dzieci” to (na ogół) nieszkodliwe uproszczenia. To co obserwujemy, w większości jest wypadkową sumy niewyobrażalnej ilości drgających atomów. Nasze wyobrażenie atomów jako kuleczek też jest ogromnym uproszczeniem. Jeśli zainteresujemy się tą tematyką, dowiemy się, że elektrony (i nie tylko) można sobie wyobrazić jako chmury prawdopodobieństwa. Obłoczki przyjmują różne kształty, im ciemniej tym większa szansa, że w danym momencie trafimy tam na elektron.

Każdy słyszał o dualizmie korpuskularno-falowym. Obiekty kwantowe mają dwoistą naturę – zachowują się zarówno jak fale i jak cząstki. Dualizm brzmi mądrze, jak dorzucimy do tego korpuskularna-falowy pozostaje chyba tylko inteligentnie pokiwać głową. Ale przecież fala to zaburzenie ośrodka, COŚ musi falować. A korpuskuła to cząsteczka, chmurka, słonik, jakiś OBIEKT. Tego nie da się pogodzić. A jednak eksperymenty niezbicie dowodzą, że elektrony, fotony itd. zachowują się jednocześnie jak fale i jak cząstki. Dla mnie dualizm korpuskularno-falowy to ładny eufemizm na „nie mam pojęcia czym to jest”.

Nic dziwnego, że naukowcy poszukują zupełnie innych podejść jak teoria strun, gdzie nie ma kuleczek, nie ma fal, są struny wibrujące w wielu wymiarach. Oczywiście to podwaliny pod kolejne kłamstwo dla dzieci, bo przecież te struny mają się nijak do tych makroskopowych strun. Więc mogłaby to być teoria różowych słoni, w której wszystkie elementy świata są słonikami, a ich fizyczne własności są wynikiem tego jak bardzo są one różowe.

Nie jest moim celem krytyka tych uproszczeń, choć niektóre mogą być szkodliwymi a nie niewinnymi ułatwieniami (jak na przykład popularne i mylące przedstawienie ewolucji wyjaśnione powyżej i tutaj). Są konieczne dla ambitnych ssaków, które praktyczny nóż ewolucji przystosował do przetrwania na sawannie, gdzie ucieczka przed drapieżnikiem i zdobycie pożywienia nie wymagały rozumienia i dostrzegania efektów fizyki kwantowej ani relatywistki. „Wszechświat nie jest zobligowany do bycia w zgodzie z naszym zdrowym rozsądkiem”, bo ten został ukształtowany w innym celu.

Chcę zamiast tego wskazać ciekawą myśl. Być może te wszystkie uproszczenia są tak naprawdę utrudnieniami. U podstaw reguł świata, gdzieś na samym dnie, do którego mamy nadzieję kiedyś dotrzeć, tkwią prawdopodobnie ekstremalnie proste zasady. Materia i energia to dwa oblicza tego samego. Trzy z czterech oddziaływań opisuje jedna teoria, a podejrzewamy że wszystkie są tak naprawdę różnymi obliczami jednego. Ostatnio upewniliśmy się co do koncepcji, która powstała 50 lat temu i „roboczo” była traktowana jako pewnik przez Model Standardowy. Mówię tu o bozonie Higgsa. Prawda jest taka, że gdyby nie bozon i pole Higgsa, model by się po prostu posypał. Ale nie o tym miałem...

Musiałem przekopać się przez kilka warstw kłamstw dla dzieci, żeby dotrzeć do sedna tematu. A przynajmniej tak mi się wydaje. Nie zapominajmy, że jak ktoś twierdzi, że rozumie fizykę kwantową, to na pewno nie rozumie fizyki kwantowej. W każdym razie – jak przebijemy się przez gazetowe opisy o tym, że „Higgs nadaje cząstkom masę”, opowiastki o zatłoczonym pokoju czy o melasie, to dotrzemy do czegoś ciekawego – cząsteczki które nie posiadają masy muszą poruszać się z prędkością światła. Cząsteczki posiadające masę poruszałyby się z prędkością światła, ale spowalnia je to, że oddziałują z wszechobecnym polem Higgsa.

Jak się okazuje mieć masę, to znaczy „obijać się” o pole Higgsa. Pomiędzy odbijaniem się cząsteczka porusza się z… prędkością światła. Prędkości mniejsze niż prędkość światła są zatem tylko efektem złożenia tych interakcji. Większa masa oznacza intensywniejsze oddziaływanie z polem czyli, że trudniej zmienić prędkość danej cząstki*. To wszystko to oczywiście kolejne kłamstwo dla dzieci. Powyższy rysunek ładnie pokazuje, ze elektron tylko czasem uderza w wszechobecne pole Higgsa, bozon W obija się o nie intensywnie, a foton w ogóle je ignoruje. Ale przecież takie pole to nie siatka kuleczek, a fotony i elektrony i bozony też nie są kuleczkami. Do tego patrząc na ten rysunek można się zastanawiać jak to jest, że cząsteczki nie zmieniają co rusz kierunków. Po prostu – to kolejne uproszczenie.

Zamiast wnikać głębiej przejdę do konkluzji. Czy to nie wspaniałe? Materia i energia to jedno i to samo, cztery podstawowe siły są prawdopodobnie odmianami jednej, a do tego wszystko co istnieje we Wszechświecie porusza się i oddziałuje z prędkością światła. Obecnie ucząc o świecie stosujemy metodę „top-down” mówimy o materii, która składają się z atomów, potem przechodzimy do fizyki kwantowej itd. Być może kiedyś dotrzemy do tak prostego opisu rzeczywistości, że będziemy mogli uczyć „bottom-up”. Powiedzieć jak dysponując jedną fundamentalną siłą, masą energii i jedną dopuszczalną prędkością można po odpowiednim czasie otrzymać gwiazdy, galaktyki, dziobaki i burgery pieczone na żywym ogniu.


Linki:
Obrazek pola Higgsa
Obrazek „stick evolution” (M. F. Bonnan)
Drugi obrazek o ewolucji
Najlepsze wyjaśnienie bozonu Higgsa jakie do tej pory znalazłem
Jak działają magnesy – niby nie w temacie, ale ten film świetnie pokazuje jak efekty kwantowe z obcego nam świata rzeczy mikroskopowych propagują do „naszego” świata.


* - Zwróćcie uwagę jak mylące są te uproszczenia. Można by pomyśleć, że skoro mocniej wchodzi w interakcję, to po prostu będzie się poruszać wolniej (cięższe w naszym pojmowaniu), ale bardziej oddziaływać z polem Higgsa = mieć większą bezwładność. Dlatego choć rysunek kropkami wyjaśnia część zjawiska, może wprowadzać w błąd. Porównanie pola Higgsa do melasy w której grzęźnie samochód brzmi jakby w tym polu wszystko spowalniało, a to też nie jest prawda. "Zwalnia" obiekt na który działa wypadkowa siła skierowana przeciwnie do kierunku jego dotychczasowego ruchu.

Kowale własnych genów

Atrium Carceri - Thermographic Components


Od dość dawna wiemy, że DNA to podstawa życia. Kod genetyczny określa budowę i funkcjonowanie organizmów. Jak się okazało to bardzo precyzyjny kod o jasno określonych zasadach. Można by powiedzieć, że zrozumieć DNA to zrozumieć fenomen życia. Jest to jednak trochę tak jakby stwierdzić, że znajomość zasad szachów stawia nas na równi z Garri Kasparowem.

Cztery zasady nukleotydowe, połączone w trójki, dają 64 kombinacje (4*4*4). Te kombinacje, czyli kodony, kodują 20 podstawowych aminokwasów. Brzmi prosto, ale jeśli spojrzymy na ludzkie DNA z miliardami zasad nukleotydowych, ułożone w chromosomy, podzielone na geny, jeśli dodamy do tego telomery, trabanty, czapeczki, ogony… Zdecydowanie nie jest prosto, a jako dyletant nawet nie jestem w stanie w pełni przybliżyć jak trudnym zagadnieniem jest genetyka.

Mimo tego dziesiątki lat badań i eksperymentów przynoszą coraz więcej, coraz bardziej imponujących efektów. Nieubłaganie zbliżamy się do nie tylko coraz większego zrozumienia ale i swobody w kontrolowaniu DNA. W tym roku MIT opracowało metodę CRISPR pozwalającą na precyzyjną modyfikację DNA. Inspirowana mechanizmem obronnym bakterii, umożliwia edycję pojedynczych fragmentów genów. Do tego możliwe jest też modyfikowanie wielu genów jednocześnie.

Na University of Washington powstał język programowania napisany z myślą o tworzeniu syntetycznego DNA. Dzięki niemu chemicy/biolodzy potencjalnie będą mogli pisać kody podobnie do programistów, które następnie komputer będzie tłumaczył na kod genetyczny „GATC…”. Rozwiązanie to nie jest jeszcze w pełni gotowe do szerokiego zastosowania, ale możliwości są potencjalnie nieograniczone. Mówimy tu nie tylko o uproszczeniu procesu, ale też o dopuszczeniu ogromnej ilości umysłów do tego niezwykłego potencjału.

Warto zwrócić uwagę, że nie dotyczy to jedynie medycyny. Życie w tej skali zajmuje się tworzeniem związków chemicznych. Dzisiejsze metody i próby używania mikroorganizmów do produkcji materiałów, leków itd., wkrótce mogą się wydawać toporne. Być może niedługo produkcją nanorurek będą zajmować się bakterie. Można sobie wyobrazić zbiorniki, do których będziemy wrzucać pożywkę i trochę węgla by po kilkunastu godzinach wyciągać z nich wiadra pełne nanorurek. Dziś wiele szczepionek produkuje się z użyciem kurzych jaj co skutecznie ogranicza tempo ich produkcji. Być może w ciągu dwóch dekad produkcja szczepionki będzie mogła ruszyć w kilka godzin po tym jak zsekwencjonowany (szybko i tanio) zostanie kod wirusa pobranego od pacjenta zero.

To nie jest fikcja. Ostatnio odkryto jak sprawniej przeprogramowywać bakterie, tak by produkowały więcej pożądanych leków, biopaliw itd. Do tego dochodzą spadające koszty sekwencjonowania i rosnąca moc obliczeniowa komputerów, o czym pisałem wcześniej. Wpływa to na wykładniczy przyrost naszej wiedzy o DNA, a także na łatwiejsze odkrywanie subtelnych czynników wpływających na działanie genetycznej maszynerii.

Te przeogromne możliwości, które gnają w naszym kierunku wywołają lawinę pytań. Niektóre będą kompletnie pozbawiona sensu i podszyte strachem wynikającym z niewiedzy; niektóre jednak będą bardzo zasadne. Dzisiejszy poziom debaty w żadnym wypadku nie zapowiada, by coś miało się zmienić. GMO zalewa fala krytyki, a analizy i badania są zwyczajnie negowane i zakrzykiwane. Argumenty takie jak ratunek wymierającego kasztanowca w Ameryce Północnej, który ginie nie przez „piły i siekiery, ale gatunek niepozornego grzyba”, lub te o bakterii, która sama sobie prowadzi hodowlę GMO nie znajdują posłuchu.

Czy za kilkanaście lat nastąpi boom na programistów DNA? Designerów genów? Czy będą ich zatrudniać w jednakowej mierze koncerny farmakologiczne, chemiczne, energetyczne, recyclingowe, oczyszczalnie ścieków...? Czy sprawny programista będzie w stanie stworzyć kod DNA, który sprawi, że altanka z pięknymi kwiatami wyrośnie sama? W końcu w DNA tkwi kształt i układ naszych kości, więc niewykluczone, że z jednego nasionka mogłyby wyrosnąć estetyczne łuki obsypujące się co roku pachnącymi kwiatami. Kto wie, może na ziemi poniżej dałoby się też wyhodować ładny chitynowy chodniczek z sześciokątnych płytek.


Źródła:
Precyzyjna modyfikacja DNA
To samo na Science Daily
Język programowania dla DNA
Odkrycie, które poprawi sprawność „designerskich genów” bakterii produkujących leki, biopaliwa itd.
Powrót eugeniki
GMO z pomocą zagrożonym gatunkom drzew
Bakteria prowadząca własną hodowlę GMO

Gravity / Grawitacja

Arvo Part – Spiegel Im Spiegel


W 1978 naukowiec NASA, Donald Kessler, zwrócił uwagę na zwiększającą się ilość obiektów na niskiej orbicie okołoziemskiej. Stwierdził, że przy odpowiedniej ich gęstości na orbicie jedna przypadkowa kolizja może rozpocząć lawinę. Zderzenie, powiedzmy dwóch satelitów, doprowadziłoby do powstania setek szczątków, które mogłyby wywołać kolejne zderzenia i kolejne szczątki. Taka lawina, zwana później Syndromem Kesslera, mogłaby uniemożliwić eksplorację kosmosu i wynoszenie satelitów na orbitę na dekady. W 2007 Chińczycy przeprowadzili test rakiety przechwytującej w którym zniszczyli własnego satelitę. Ilość śledzonych przez NASA odłamków wzrosła z ponad 10 000 do niecałych 14 000.

Gravity nie jest filmem SF. To thriller katastroficzny przedstawiający lawinową kolizję z perspektywy dwójki astronautów, próbujących wyjść cało z piekła rozgrywającego się na orbicie. Tylko tyle i aż tyle. Myślę, że nie będzie wielką przesadą, jeśli powiem, że wizyta w kinie była wielkim przeżyciem. Nie pamiętam kiedy ostatnio jakaś scena wywołała u mnie uczucie duszności. Alfonso Cuaron dokonał tego ciskając bezradną astronautką w rozgwieżdżoną pustkę. Grawitacja tuż po otwierającej film ekspozycji serwuje nam coś bardziej przerażającego niż wizja rozbitka na środku oceanu. A to dopiero początek niesamowitego widowiska.

Pomimo obecności dowcipkującego astronauty Kowalskiego, nie jest to film zabawny. Przez 90 minut na zmianę towarzyszy nam intensywne zagrożenie, przytłaczający nastrój beznadziejności i krótkie chwile zapierającego dech w piersiach piękna błękitnej planety. Gravity pokazuje jak niegościnnym miejscem jest przestrzeń kosmiczna, nawet tuż-tuż nad atmosferą Ziemi.

Realizacja stoi na najwyższym poziomie i sądzę, że co najmniej Emmanuel Lubezki może liczyć na niejedną nagrodę. Ale nie tylko jemu należą się słowa uznania. Cuaron mistrzowsko prowadzi swój film, a raczej mistrzowsko kładzie jego ciężar na Sandrze Bullock, która dzielnie utrzymuje go ze wsparciem Clooney’a. Absolutną ciszę kosmosu wypełnia świetny soundtrack Stevena Price. Wizualna strona imponuje na wiele sposobów. Długie, płynne ujęcia, czasem przenoszące nas nawet do wnętrza kombinezonów astronautów, niesamowite ujęcia naszej planety oraz trudne do opisania sekwencje deszczu odłamków robiących sito z wszystkiego co jeszcze znajduje się na orbicie.

Czy są jakieś wady? Oczywiście. Gravity ma kilka tandetnych dialogów, w jednej czy dwóch scenach Sandra mogłaby gadać troszkę mniej, jedną czy dwie scenki troszeczkę przeciągnięto. Ale wszystko to nie jest w stanie umniejszyć jakości kinowego przeżycia. Kiedy zapaliły się światła i wstałem, nogi lekko ugięły się pode mną. Ten film zdecydowanie nie nadaje się do oglądania na nawet najlepszym kinie domowym, dlatego w najbliższym czasie nie odmówię sobie kolejnego wypadu do kina. Niech to posłuży Wam za najkrótszą rekomendację i podsumowanie.