13 Enigme Ale ºtiinþei, traducere din NewScientist Optiuni

[Erwin]

Am tradus acest articol apãrut cu doi ani în urmã în revista New Scientist ºi aº vrea sã discutãm pe marginea lor, dacã aveþi idei, pãreri sau cunoaºteþi mai multe despre ele...

1. Efectul placebo

Nu încercaþi asta acasã. De câteva ori pe zi, pentru câteva zile, se provoacã durere cuiva. Se controleazã durerea cu morfinã pânã în ultima zi a experimentului, când se înlocuieºte morfina cu o soluþie salinã. Ghici ce se întâmplã? Soluþia salinã calmeazã durerea.

Acesta este efectul placebo: cumva, câteodatã, o mulþime de nimicuri pot fi foarte puternice. Doar cã nu sunt chiar nimicuri. Când Fabrizio Benedetti de la Universitatea Turin din Italia a fãcut experimentul, a adãugat la final nalaxonã, o substanþã care blocheazã efectul morfinei în soluþia salinã. Rezultatul ºocant? Puterea de calmant a soluþiei saline a dispãrut.

Ce s-a întâmplat? Medicii cunosc efectul placebo de zeci de ani ºi rezultatele cu naloxona par sã arate cã efectul placebo este biochimic. Dar, în afarã de asta, pur ºi simplu nu ºtim.

Benedetti a arãtat între timp cã un placebo salin poate de asemenea reduce tremurãturile ºi înþepenirea muºchilor la suferinzii de Parkinson (Nature Neuroscience, vol 7, p.587). El ºi echipa lui au mãsurat activitatea neuronilor din creierul pacienþilor pe mãsurã ce au administrat soluþia salinã. Au descoperit cã neuroni individuali din nucleul subtalamic (o zonã obiºnuitã pentru încercãrile chirurgicale de ameliorare a simptomelor sindromului Parkinson) au început sã se activeze mai rar când soluþia a fost administratã ºi mai puþine rafale de activãri – o altã caracteristicã asociatã cu Parkinson. Activitatea neuronalã a descrescut în acelaºi timp în care simptomele s-au ameliorat: în mod sigur soluþia salinã are un efect.

Avem multe de învãþat despre ce se întâmplã aici, a zis Benedetti, dar un lucru este clar: mintea poate influenþa biochimia organismului. „Relaþia dintre aºteptãri ºi efectul terapeutic este o cale potrivitã de a înþelege interacþiunea minte-corp” a zis el. Cercetãtorii au acum nevoie sã identifice când ºi unde efectul placebo funcþioneazã. Pot fi multe boli în care nu are nici un efect. Poate exista un mecanism comun în diferite boli. Încã nu ºtim.

2. Problema orizontului

Universul nostru pare incredibil de uniform. Privind spaþiul de la un capãt la altul al universului vizibil, vedem cã radiaþia de fond de microunde care umple cosmosul este la aceeaºi temperaturã pretutindeni. Nu e nimic surprinzãtor pânã ce nu considerãm cã cele douã margini sunt la aproape 28 miliarde de ani luminã depãrtare iar universul nostru nu are mai mult de 14 miliarde de ani.

Nimic nu poate cãlãtori mai repede decât lumina, aºa cã nu existã nici o cale prin care radiaþia termicã sã strãbatã cele douã orizonturi ºi sã uniformizeze punctele fierbinþi ºi reci create în Big Bang ºi sã lase echilibrul termic pe care îl vedem azi.

Aceastã problemã a orizontului dã bãtãi de cap cosmologiºtilor , atât de mari încât au fost nevoiþi sã apeleze la soluþii cam ciudate. „Inflaþia” spre exemplu.

Am putea soluþiona problema orizontului dacã universul s-ar expanda foarte repede pentru o vreme, imediat dupã Big-Bang, cu un factor de 10 la puterea 50 într-un timp de 10 la minus 35 secunde. Dar asta e ceva logic? „Inflaþia ar fi o explicaþie, dacã ar fi avut loc”, spune Martin Rees, astronom la Cambridge. Dificultatea e cã nimeni nu ºtie cum se poate întâmpla asta.

Aºa cã, de fapt, inflaþia rezolvã un mister doar ca sã invoce altul. O variaþie în viteza luminii ar putea de asemenea soluþiona problema orizontului, dar este mult prea insignifiantã în faþa intrebãrii „de ce?” În termeni ºtiinþifici, temperatura uniformã a radiaþiei de fond rãmâne o anomalie.

3. Radiaþiile cosmice ultra-energetice

Pentru mai bine de 10 ani, fizicieni japonezi au observat raze cosmice care nu au cum sã existe. Razele cosmice sunt particule – cele mai multe dintre ele protoni dar ºi câteodatã nuclee de atomi grei – care strãbat universul la viteze apropiate de viteza luminii. Unele raze cosmice detectate pe Pãmânt sunt produse de evenimente violente ca supernovele, dar încã nu ºtim originea particulelor de înaltã energie, care sunt cele mai energetice particule observate în naturã. Dar asta nu e întregul mister.

Pe mãsurã ce o particulã razã cosmicã strãbate spaþiul, pierde energie în coliziunile cu fotonii de joasã energie care umplu universul, ca radiaþia de fond de microunde. Teoria relativitãþii speciale a lui Einstein ne aratã cã orice razã cosmicã ce ajunge pe Pãmânt de la o sursã extragalacticã va suferi atât de multe pierderi de energie în coliziuni astfel încât energia maximã posibilã este 5 x 10 la puterea 19 electron-volþi. Aceasta e cunscutã drept limita Greiser-Zatsepin-Kuzmin.

În timpul ultimilor ani, detectorul de particule al Universitãþii Akeno din Tokio, întins pe mai bine de 100 km pãtraþi – a detectat câteva raze peste limita GZK. În teorie, ele ar putea veni doar din galaxia noastrã, nefiind supuse pierderilor energetice într-o cãlãtorie mai lungã prin cosmos. Totuºi, astronomii nu au putut gãsi nici o sursã pentru acestea. Aºa cã, ce se întâmplã de fapt?

O posibilitate ar fi cã existã o greºealã în rezultatele obþinute de Akeno. Alta e cã Einstein a greºit. Teoria specialã a relativitãþii spune cã spaþiul este acelaºi în toate direcþiile, dar dacã particulele ar fi gãsit o cale de a se miºca mai uºor în anumite direcþii? Atunci razele cosmice ar putea reþine mai multã energie proprie, permiþându-le sã treacã de limita GZK.

Fizicienii de la experimentul Piere Auger din Mendoza, Argentina lucreazã acum la aceastã problemã. Utilizând 1600 detectoare distribuite pe o suprafaþã de peste 3000 de km pãtraþi vor fi capabili sã determine energia razelor cosmice ºi sã facã luminã asupra rezultatelor japoneze.

Alan Watson, un astronom de la Universitatea din Leeds, Marea Britanie, ºi purtãtor de cuvânt pentru proiectul Pierre Auger, este deja convins cã este ceva ciudat aici. „Eu nu am nici un dubiu cã aceste evenimente peste 10 la puterea 20 electron-volþi existã. Sunt suficiente exemple ca sã mã convingã” a spus el. Întrebarea este, ce sunt de fapt? Câte din aceste particule ajung aici ºi din ce direcþie vin ele? Pânã ce nu aflãm asta nu putem spune cât de exoticã ar fi adevãrata explicaþie.

va urma...

Acest topic a fost editat de Erwin: 8 Mar 2007, 11:39 PM

[Erwin]

- continuare -

4 Homeopatia ºi rezultatele din Belfast

Madeleine Ennis, o farmacologistã de la Universitatea Regalã din Belfast era o critcã severã a homeopatiei. Ea a lupta vehement împotriva susþinerii cã un remediu chimic ar putea fi diluat într-atât încãt o mostrã sã nu conþinã nici mãcar o moleculã de altceva decât apã ºi totuºi sã aibe un efect curativ. Pânã când ea s-a angajat sã demonstreze odatã pentru totdeauna cã homeopatia este doar imaginaþie.

În cele mai recente lucrãri, Ennis descrie cum echipa ei a studiat efectele soluþiei ultradiluate de histaminã asupra unor globule albe din sângele uman care sunt responsabile pentru inflamaþii. Aceste „basofile” elibereazã histaminã când celulele sunt atacate. Odatã eliberatã, histamina opreºte eliberarea de mai multã histaminã. Studiul, reluat de patru laboratoare diferite au gãsit cã acea soluþie homeopaticã – atât de diluatã încât probabil cã nu mai conþine nici o singurã moleculã de histaminã – a funcþionat exact ca histamina. Ennis n-a fost prea încântatã de pretenþiile homeopaþilor, dar a admis cã un astfel de efect nu poate fi exclus.

Cum se poate întâmpla aºa ceva? Homeopaþii preparã remediile dizolvând substanþe ca: cãrbune de lemn, beladonã, sau venin de pãianjen în alcool apoi diluând aceastã tincturã-mamã în apã, de mai multe ori succesiv. Nu conteazã la ce nivel de diluþie, homeopaþii susþin, remediul original lasã un fel e amprentã asupra moleculelor de apã. Apoi, oricât de diluatã ar fi soluþia, este încã impregnatã cu proprietãþile remediului.

Putem înþelege uºor de ce Ennis rãmâne scepticã. ªi rãmâne adevãrat faptul cã nici un remediu homeopatic n-a fost dovedit ca efectiv în teste clinice pe scarã largã, folosind aleatoriu placebo-uri. Dar studiul din Belfast (Inflammation Research, vol 53, p 181) sugereazã cã ceva existã. Ennis scrie: „Suntem incapabili sã explicãm descoperirile ºi le-am adus la cunoºtinþã ca sã încurajãm pe alþii sã investigheze acest fenomen.” Dacã rezultatele vor fi pozitive, zice ea, implicaþiile sunt profunde: s-ar putea sã fim nevoiþi sã rescriem fizica ºi chimia.

5. Materia neagrã

Sã considerãm cea mai bunã teorie a gravitaþiei, s-o aplicãm la modul cum se rotesc galaxiile ºi imediat vedem problema: galaxiile ar trebui sã se disperseze. Materia galacticã se roteºte în jurul unui punct central deoarece atracþia gravitaþionalã mutualã creeazã forþe centripete. Dar nu este suficientã masã în galaxii pentru a produce rotaþia observatã.

Vera Rubin, astronom la departamentul de magnetism terestru de la Institutul Carnegie, Washington DC a descoperit aceastã anomalie spre sfârºitul anilor 70. Cel mai bun rãspuns al fizicienilor sã sugereze cã este mai multã materie decât putem noi vedea. Dificultatea este cã nimeni nu poate explica ce este aceastã materie întunecatã.

ªi nici acum nu pot. Alþi cercetãtori au fãcut numeroase sugestii despre ce fel de particule ar putea forma materia neagrã, dar nu e nici un consens. Este un gol stânjenitor în înþelegerea noastrã. Observaþiile astronomice sugereazã cã materia neagrã trebuie sã aibe în jur de 90% din masa universului, deci suntem surprinzãtor de ignoranþi asupra a ce reprezintã aceºti 90%.

Poate cã nu putem afla ce este materia neagrã deoarece de fapt ea nu existã. Asta e sigur ce ar vrea Rubin sã evidenþieze. „ Dacã aº putea avea ocazia, mi-ar plãcea sã vãd cã legile lui Newton trebuie modificate ca sã descrie corect interacþiunile la mare distanþã”, a zis ea. „Este mult mai credibil decât un univers umplut cu o nouã specie de particule sub-nucleare.”

6. Metanul ºi sonda spaþialã Viking

20 iulie 1976. Gilbert Levin e surescitat. La milioane de kilometri distanþã, pe Marte, sondele Viking au escavat sol ºi l-au amestecat cu nutrienþi marcaþi cu carbon 14. Oamenii de ºtiinþã ai misiunii au fost de acord cã, dacã instrumentele lui Levin aflate la bordul sondelor vor detecta emisii de metan conþinând carbon 14 din sol, trebuie sã existe viaþã pe Marte.

Viking a raportat rezultate pozitive. Ceva a ingerat nutrienþii, i-a metabolizat ºi apoi a eliberat gaz marcat cu carbon 14.

De ce nu sãrbãtorim?

Deoarece un alt instrument, proiectat sã identifice molecule organice, considerate ca semne esenþiale pentru viaþã, n-au gãsit nimic. Aproape toþi savanþii implicaþi au rãmas rezervaþi ºi au declarat descoperirile sondelor Viking ca fals pozitive. Dar au fost?

Argumentele continuã sã aparã, dar rezultatele de la ultimele rovere NASA aratã cã suprafaþa lui Marte a fost aproape sigur umedã în trecut ºi deci ospitalierã pentru viaþã. Apoi sunt o mulþime de dovezi care continuã sã soseascã, declarã Levin. „Fiecare misiune pe Marte a produs dovezi în favoarea concluziei mele. Nici una n-a contrazis-o.”

Levin rãmâne fidel ideii sale ºi nu mai este singur. Joe Miller, un biolog celular de la Universitatea Southern California din Los Angeles a reanalizat datele ºi crede cã emisiile aratã un ciclu circadian. Aceasta sugereazã viaþã.

Levin a cerut agenþiilor ESA ºi NASA sã trimitã o versiune modificatã a misiunii marþiene care sã caute molecule chirale. Acestea sunt de douã feluri: levogire ºi dextrogire, imagini în oglindã. În timp ce procesele biologice tind sã producã molecule care favorizeazã una din forme, procesele nevii creazã ambele forme în numãr egal. Într-o misiune marþianã viitoare care sã descopere dacã metabolismul marþian preferã o anumitã formã, aceasta ar fi cea mai bunã indicaþie cã existã viaþã pe Marte.

7. Tetraneutronii

Acum ºapte ani, un accelerator de particule din Franþa a detectat ºase particule care n-ar trebui sã existe. Au fost numite tetraneutroni: patru neutroni legaþi împreunã într-un mod care desfide legile fizicii.

Francisco Miguel Marques ºi colegii sãi de la acceleratorul Ganil din Caen sunt gata sã repete experimentul. Dacã vor reuºi, aceºti compuºi ne vor obliga sã regândim forþele care þin împreunã nucleonii atomici.

Echipa a ciocnit nuclele de beriliu cu þinte de carbon ºi au analizat resturile captate în detectoarele de particule din jurul þintei. Se aºteptau sã observe patru neutroni separaþi lovind detectoarele. În schimb, echipa de la Ganil a gãsit doar o singurã sclipire de luminã într-un singur detector. Iar energia acestei lumini sugera cã patru neutroni au ajuns deodatã la detector. Bineînþeles, descoperirea ar fi putut fi un accident: patru neutroni puteau sã ajungã simultan în acelaºi loc ºi în acelaºi timp prin coincidenþã. Dar asta e ridicol de improbabil.

Nu chiar atât de improbabil ca tetraneutronii, s-ar putea spune, cãci în modelul standard de fizica particulelor, tetraneutronii pur ºi simplu n-ar putea exista. Conform cu principiul de excluziune al lui Pauli, nici mãcar 2 protoni sau neutroni din acelaºi sistem nu ar putea avea proprietãþi cuantice identice. De fapt, forþa nuclearã tare care îi þine împreunã este de aºa naturã cã nu poate þine doi neutroni liberi împreunã, lãsând la o parte pe cei patru. Marques ºi echipa sa au fost atât de contrariaþi de rezultate încât au îngropat datele într-o documentare care doar pretinde posibilitatea cã tetraneutronii ar putea fi descoperiþi în viitor. (Phisical Review C, vol 65, p 44006).

Apoi sunt mai multe motive care sã punã în dubiu existenþa tetraneutronilor. Dacã am modifica legile fizicii ca sã admitã patru neutroni sã se lege împreunã, toate felurile de haos ar urma. (Journal of Phisics G, vol 29, L9). Ar însemna cã amestecul de elemente formate dupã Big Bang ar fi inconsistent cu ceea ce observãm azi ºi, mai rãu, elementele formate ar fi ajuns foarte reede mult prea grele ca cosmosul sã le suporte. „Poate cã universul ar fi colapsat înainte sã aibe ºansa sã se extindã,” a declarat Natalia Timofeyuk, teoreticianã la Universitatea Surrey din Guildford, Marea Britanie.

Cu toate astea, existã câteva goluri în acest raþionament. Teoriile actuale ar permite tetraneutronilor sã existe doar ca particule cu viaþã extrem de scurtã. „ Aceasta ar putea fi o explicaþie pentru ca cei patru neutroni au lovit simultan detectorul,” zice Timofeyuk. ªi existã alte dovezi care susþin existenþa neutronilor multipli: stelele neutronice. Aceste corpuri, care conþin un enorm numãr de neutroni legaþi, sugereazã cã o forþã încã necunoscutã acþioneazã atunci când neutronii se adunã în masã.

- va urma -