Θα μπορούσε να σώσει τη Γη από επικίνδυνο αστεροειδή
Αμερικανοί φυσικοί υποστηρίζουν πως ο τεράστιος παλμός ακτινοβολίας που εκλύεται από την έκρηξη πυρηνικής βόμβας θα μπορούσε να εξατμίσει τμήμα του αστεροειδούς και να τον εκτρέψει από την τροχιά του
Στην ταινία «Αρμαγεδών», ο Bruce Willis και οι συνεργάτες του για να σώσουν τη Γη από έναν αστεροειδή χρησιμοποίησαν ένα διαστημικό λεωφορείο, προσγειώθηκαν πάνω στον αστεροειδή και τοποθέτησαν οι ίδιοι την πυρηνική βόμβα σ’ αυτόν.
Σε αντίθεση με την ταινία, οι πυρηνικές βόμβες θα μπορούσαν να σταλούν προς τον επικίνδυνο αστεροειδή με πύραυλο και να πυροδοτηθούν σε απόσταση περίπου δύο χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια του. Σύμφωνα με τους ερευνητές Moore et al η ακτινοβολία που παράγεται είναι τόσο ισχυρή που θα μπορούσε να αλλάξει την πορεία του αστεροειδούς.
Αν και διαπιστώθηκε ότι η πρόσκρουση άλλαξε με επιτυχία την τροχιά του αστεροειδή που έχει διάμετρο 160 μέτρων, σε μεγαλύτερους και πιο επικίνδυνους αστεροειδείς ένα τέτοιο χτύπημα δεν θα μπορούσε να έχει ανάλογο αποτέλεσμα άρα χρειάζεται κάποια άλλη μέθοδος που να παράγει πολύ μεγαλύτερη ισχύ και τα πειράματα δείχνουν ότι μια έκρηξη πυρηνικών όπλων μπορεί να παράγει αυτή την ισχύ που θα εκτρέψει την πορεία ενός επικίνδυνου διαστημικού βράχου.
Η κατανόηση της φύσης της συνείδησης είναι ένα από τα δυσκολότερα προβλήματα στην επιστήμη. Η ιδέα ότι η ανθρώπινη συνείδηση προκύπτει από τα κβαντικά φαινόμενα που παραγματοποιούνται σε μικροσωληνίσκους στον εγκέφαλο προτάθηκε για πρώτη φορά τη δεκαετία του ’90 από τον φυσικό Penrose και τον αναισθησιολόγο. Stuart Hameroff. Ο συγχρονισμός των νευρώνων εντός του εγκεφαλικού φλοιού αποτελεί την βάση για ποικίλες νευροβιολογικές διεργασίες, στενά συνδεδεμένες με ανωμαλίες στη λειτουργία του εγκεφάλου και τις εγκεφαλικές παθήσεις.
Πρόσφατες μελέτες έχουν επισημάνει τον ρόλο του φωτονίου ως κβαντικού αντικειμένου που εμπλέκεται στη νευρωνική λειτουργία, παρά την εξαιρετικά ασθενή εκπομπή φωτονίων στους ζωντανούς οργανισμούς. Μια τέτοια μελέτη δημοσίευσαν πρόσφατα οι κινέζοι ερευνητές Zefei Liu, Yong-Cong Chen και Ping Ao, με τίτλο «Entangled biphoton generation in the myelin sheath (arxiv.org)», όπου εξετάζεται η δημιουργία του φαινομένου της κβαντικής σύμπλεξης στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Οι κινέζοι ερευνητές δείχνουν ότι πολλά συν-πλεκόμενα φωτόνια μπορούν να δημιουργηθούν μέσα στο περίβλημα μυελίνης που καλύπτει τις νευρικές ίνες. Κάτι που θα μπορούσε να εξηγήσει την ταχεία επικοινωνία μεταξύ των νευρώνων, η οποία μέχρι στιγμής πιστεύεται ότι είναι μικρότερη από την ταχύτητα του ήχου, πολύ αργή για να εξηγήσει πώς προκύπτει ο νευρικός συγχρονισμός.
Η επικοινωνία στο εσωτερικό του εγκεφάλου γίνεται με ηλεκτρικά σήματα που μεταδίδονται με τις συνάψεις μεταξύ των νευρώνων – τα κύρια συστατικά του νευρικού ιστού. Είναι η συγχρονισμένη δραστηριότητα εκατομμυρίων νευρώνων στην οποία βασίζεται η συνείδηση (μεταξύ άλλων εγκεφαλικών δραστηριοτήτων). Αλλά ο τρόπος με τον οποίο γίνεται αυτός ο ακριβής συγχρονισμός είναι άγνωστος. Οι συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων ονομάζονται νευροάξονες-μακριές δομές παρόμοιες με τα ηλεκτρικά καλώδια- οι οποίες καλύπτονται από μια επένδυση («θήκη») μυελίνης, έναν λευκό ιστό από λιπίδια.
Αποτελούμενη από εκατοντάδες στρώματα, η μυελίνη μονώνει, μορφοποιεί και παρέχει ενέργεια στους νευροάξονες. (Στην πραγματικότητα, μια σειρά τέτοιων περιβλημάτων εκτείνεται σε όλο το μήκος του νευροάξονα. Το περίβλημα μυελίνης έχει συνήθως μήκος περίπου 100 μm, με κενά μεταξύ τους 1 έως 2 μm). Πρόσφατα στοιχεία δείχνουν ότι η μυελίνη παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην διαδικασία του συγχρονισμού μεταξύ νευρώνων. Αλλά η ταχύτητα με την οποία τα σήματα διαδίδονται κατά μήκος των νευροαξόνων είναι μικρότερη από την ταχύτητα του ήχου, μερικές φορές πολύ μικρότερη -πολύ αργή για να δημιουργήσει τους εκατομμύρια συγχρονισμούς νευρώνων που αποτελούν τη βάση για όλα τα καταπληκτικά πράγματα που μπορεί να κάνει ο εγκέφαλος.
Για να λύσουν αυτό το πρόβλημα, οι κινέζοι ερευνητές διερεύνησαν το αν θα μπορούσαν να υπάρχουν συν-πλεγμένα φωτόνια μέσα σε αυτό το σύστημα νευροάξονα-μυελίνης, που θα μπορούσαν διαμέσου της «μαγικής» κβαντικής σύμπλεξης, να επικοινωνήσουν άμεσα στις εμπλεκόμενες αποστάσεις.
Τα φωτόνια που απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια του κύκλου του τρικαρβοξυλικού οξέος στους νευρώνες συντονίζουν τις δονήσεις του δεσμού C-H στα μόρια λιπιδίων, αλλάζοντας πιθανώς τη διηλεκτρική σταθερά της μεμβράνης για να ενισχύσουν την αγωγιμότητα του δυναμικού δράσης.
Η λιπιδική μεμβράνη – το περίβλημα μυελίνης που περιβάλλει την εξωτερική πλευρά του νευράξονα – παρέχει ενέργεια στον νευροάξονα, ενισχύει την αγωγή του δυναμικού δράσης και δρα ως μονωτής στο νευρικό σύστημα.
Το περίβλημα μυελίνης θεωρείται γενικά μόνο ως μονωτής. Όμως υπάρχουν στοιχεία που αποδεικνύουν την πλαστικότητα της μυελίνης, αναδεικνύοντας τον ρόλο της πέρα από τη μόνωση και τη δυνατότητά της να προάγει το συγχρονισμό της νευρικής φάσης.
Η μελέτη των κινέζων ερευνητών δείχνει ότι το φάσμα δόνησης των δεσμών C-H στις ουρές του μορίου λιπιδίου, εντός του περιβλήματος της μυελίνης, μπορεί να δημιουργήσει κβαντικά συν-πλεκόμενα ζεύγη φωτονίων μέσω της εκπομπής από τη δεύτερη διεγερμένη κατάσταση στη βασική κατάσταση.
Ένας κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέος απελευθερώνει ενέργεια που αποθηκεύεται σε θρεπτικά συστατικά, μαζί με με έναν καταρράκτη υπέρυθρων φωτονίων. Αυτά τα φωτόνια συντονίζονται με τις δονήσεις των δεσμών άνθρακα-υδρογόνου (C-H) στα μόρια λιπιδίων και τα διεγείρουν σε μια υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση δόνησης. Καθώς ο δεσμός μεταβαίνει στη συνέχεια σε μια κατάσταση χαμηλότερης δόνησης ενέργειας, απελευθερώνει έναν καταρράκτη φωτονίων.
Η κυλινδρική κοιλότητα που σχηματίζεται από το περίβλημα μυελίνης μπορεί να διευκολύνει την αυθόρμητη εκπομπή φωτονίων από τους κανονικούς τρόπους ταλάντωσης και να δημιουργήσει σημαντικό αριθμό συν-πλεκόμενων ζευγών φωτονίων. Επομένως, η αφθονία των μονάδων δόνησης του δεσμού C-H στους νευρώνες μπορεί να χρησιμεύσει ως πηγή πληροφοριών κβαντικής σύμπλεξης για το νευρικό σύστημα. Αυτά τα ευρήματα μπορεί να προσφέρουν μια εικόνα για την ικανότητα του εγκεφάλου να αξιοποιεί αυτόν τον τρόπο για κβαντική μεταφορά πληροφοριών, αναδεικνύοντας έτσι μια πιθανή πηγή για την συγχρονισμένη δραστηριότητα των νευρώνων.
Σύμφωνα με τον Yong-Cong Chen καθηγητή στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου της Σαγκάης: «Αν η δύναμη της εξέλιξης αναζητούσε μια πρακτική δράση από απόσταση, η κβαντική σύμπλεξη θα ήταν [ένας] ιδανικός υποψήφιος για αυτόν τον ρόλο». Μια πιθανότητα είναι ότι η κβαντική σύμπλεξη των φωτονίων θα μπορούσε να μετατραπεί σε σύμπλεξη κατά μήκος των καναλιών (αντλιών) ιόντων καλίου στον νευρώνα. Αν ισχύει αυτό, το άνοιγμα και το κλείσιμο ενός καναλιού μπορεί να επηρεάσει την απόδοση ενός άλλου κάπου αλλού.
Προφανώς η εν λόγω εργασία δεν αποδεικνύει την σχέση κβαντικής σύμπλεξης με την συνείδηση, όπως δηλώνουν και οι ίδιοι οι συγγραφείς της: «Δεν θα πούμε ότι υπάρχει άμεση σύνδεση. Σε αυτό το πρώιμο στάδιο, ο πρωταρχικός μας στόχος είναι να εντοπίσουμε πιθανούς μηχανισμούς του νευρωνικού συγχρονισμού, ο οποίος επηρεάζει πολλές νευροβιολογικές διεργασίες. Μέσα από αυτή την εργασία, ελπίζουμε να αποκτήσουμε βαθύτερη κατανόηση αυτών των φαινομένων.»
Τα πειράματα CMS και ATLAS ανακοίνωσαν πρόσφατα την ανίχνευση κβαντικής σύμπλεξης σε κουάρκ που παράχθηκαν στις συγκρούσεις δεσμών πρωτονίων στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC). Επίσης, πριν από μερικές εβδομάδες κινέζοι ερευνητές δημοσίευσαν μια εργασία σχετικά με την πιθανή συμμετοχή της κβαντικής σύμπλεξης φωτονίων στην λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου.
Τι είναι λοιπόν η κβαντική σύμπλεξη ή αλλιώς κβαντική διεμπλοκή;
Η κβαντική σύμπλεξη συνδέει τα υποατομικά σωματίδια με τρόπο που φαίνεται να αψηφά τη λογική. Όταν οι επιστήμονες μετρούν το ένα σωματίδιο του ζεύγους συν-πλεκομένων σωματιδίων, το άλλο φαίνεται να γνωρίζει ακαριαία το αποτέλεσμα.
Ένας τρόπος για να αποδείξουμε την κβαντική σύμπλεξη μεταξύ των σωματιδίων είναι να μετρήσουμε μια ιδιότητά τους που ονομάζεται σπιν.
Οι επιστήμονες μπορούν να μετρήσουν τόσο το μέγεθος όσο και την κατεύθυνση του σπιν ενός σωματιδίου. Μια κατηγορία σωματιδίων που ονομάζονται φερμιόνια – στα οποία ανήκουν τα ηλεκτρόνια, τα μιόνια, τα ταυ, τα νετρίνα και τα κουάρκ – που έχουν όλα σπιν ½. Η κατεύθυνση του σπιν ενός φερμιονίου μπορεί να είναι είτε προς τα πάνω είτε προς τα κάτω. Το μέγεθος του σπιν ενός φερμιονίου είναι πάντα ½, αλλά η κατεύθυνσή του «αποφασίζεται» μόνο όταν πραγματοποιείται μια μέτρηση.
Στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, οι επιστήμονες μελέτησαν συν-πλεκόμενα ζεύγη φερμιονίων που ονομάζονται κορυφαία κουάρκ.
Έδειξαν ότι μόλις μετρούσαν την κατεύθυνση του σπιν ενός κουάρκ, το άλλο κουάρκ θα «επέλεγε» τον συμπληρωματικό προσανατολισμό. Επειδή αυτό συνέβη ακαριαία, χωρίς να απαιτηθεί κάποιο χρονικό διάστημα ώστε το ένα κορυφαίο κουάρκ να μεταδώσει μήνυμα στο άλλο και να επηρεάσει το σπιν του, τα δύο συν-πλεκόμενα σωματίδια υπήρχαν σχεδόν σαν να ήταν ένα.
Εξαιτίας αυτού του φαινομένου ο Albert Einstein απέρριπτε την κβαντική φυσική. Το 1934, μαζί με τους Boris Podolski και Nathan Rosen, δημοσίευσε μια εργασία στην οποία υποστήριζε ότι η κβαντική μηχανική ήταν μια ατελής θεωρία. Πρότειναν ότι υπήρχαν «κάποιες κρυφές μεταβλητές» οι οποίες επέτρεπαν στα σωματίδια να επικοινωνούν.
Το 1964, ο φυσικός John Bell επινόησε ένα πείραμα για να αναζητήσει αυτές τις κρυμμένες μεταβλητές. Όμως, από την δεκαετία του 1970, όλα τα πειράματα έχουν επιβεβαιώσει με ακρίβεια τις προβλέψεις της κβαντικής μηχανικής, χωρίς να βρούν κάποια πειραματική ένδειξη ότι υπάρχουν κρυφές μεταβλητές.
