TOP-10 Μυστήρια της φύσης που η επιστήμη δεν μπορεί να εξηγήσει

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Παρά το γεγονός ότι πολλά γεγονότα και θεωρίες, γύρω από τις οποίες εξακολουθούν να υπάρχουν συζητήσεις μεταξύ των ανθρώπων, δεν έχουν προκαλέσει αμφιβολίες μεταξύ των επιστημόνων για μεγάλο χρονικό διάστημα, αυτό δεν σημαίνει ότι οι επιστημονικές ιδέες για το Σύμπαν μπορούν να ονομαστούν εξαντλητικές.

Γιατί υπάρχει περισσότερη ύλη από αντιύλη;

Στη σύγχρονη κατανόηση της πρακτικής φυσικής, η ύλη και η αντιύλη είναι πανομοιότυπες, αλλά αντίθετες. Όταν συναντιούνται, πρέπει να καταστρέψουν ο ένας τον άλλον και να μην αφήσουν τίποτα πίσω τους. Και το μεγαλύτερο μέρος αυτής της αμοιβαίας καταστροφής έχει ήδη συμβεί στο εκκολαπτόμενο σύμπαν.

Ωστόσο, παρέμεινε αρκετή ύλη σε αυτό για να δημιουργήσει δισεκατομμύρια και δισεκατομμύρια γαλαξίες, αστέρια, πλανήτες και πολλά άλλα. Αυτό οφείλεται σε μεσόνια, σύνθετα (μη στοιχειώδη) σωματίδια με μικρό χρόνο ημιζωής, που αποτελούνται από κουάρκ και αντικουάρκ. Τα Β-μεσόνια διασπώνται πιο αργά από τα αντι-μεσόνια Β, χάρη στα οποία επιβιώνουν αρκετά Β-μεσόνια για να δημιουργήσουν όλη την ύλη στο σύμπαν. Επιπλέον, τα B-, D- και K-μεσόνια μπορούν να δονηθούν και να γίνουν αντισωματίδια και αντίστροφα συστατικά σωματίδια.

Η έρευνα έχει δείξει ότι τα μεσόνια είναι πιο πιθανό να λάβουν μια κανονική κατάσταση, αν και αυτό μπορεί να οφείλεται απλώς στο ότι υπάρχουν περισσότερα κανονικά σωματίδια από αντισωματίδια.

Πού είναι όλο το λίθιο;

Προηγουμένως, όταν η θερμοκρασία στο σύμπαν ήταν εκπληκτικά υψηλή, σχηματίστηκαν ισότοπα υδρογόνου, ηλίου και λιθίου σε αφθονία.

Το υδρογόνο και το ήλιο εξακολουθούν να είναι απίστευτα άφθονο και αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του Σύμπαντος, αλλά ο αριθμός των ισοτόπων λιθίου-7 που μπορούμε τώρα να παρατηρήσουμε είναι μόνο το ένα τρίτο του παρελθόντος. Υπάρχουν πολλές διαφορετικές εξηγήσεις για το γιατί συνέβη αυτό - συμπεριλαμβανομένων υποθέσεων που αφορούν υποθετικά μποζόνια γνωστά ως αξιόνια. Άλλοι πιστεύουν ότι το λίθιο έχει απορροφηθεί από τους πυρήνες των άστρων, τους οποίους τα τηλεσκόπια και τα όργανά μας δεν μπορούν να ανιχνεύσουν. Σε κάθε περίπτωση, δεν υπάρχει πλέον επαρκής εξήγηση για το πού πήγε όλο το λίθιο από το σύμπαν.

Γιατί κοιμόμαστε;

Αν και γνωρίζουμε ότι οι διεργασίες που συμβαίνουν στο ανθρώπινο σώμα ρυθμίζονται από το βιολογικό ρολόι που μας κάνει να ξυπνάμε και να κοιμόμαστε, δεν ξέρουμε γιατί συμβαίνει αυτό. Ο ύπνος είναι η στιγμή που το σώμα μας αναγεννά τους ιστούς και εκτελεί άλλες διαδικασίες αναγέννησης. Και περνάμε περίπου το ένα τρίτο της ζωής μας κοιμισμένοι.

Κάποιοι άλλοι οργανισμοί δεν χρειάζονται καθόλου ύπνο, οπότε γιατί τον χρειαζόμαστε; Υπάρχουν πολλές διαφορετικές εκδοχές για το γιατί συμβαίνει αυτό, αλλά καμία από αυτές δεν είναι μια πλήρης απάντηση στην ερώτηση. Σύμφωνα με μια θεωρία, εκείνα τα ζώα που κοιμούνται έχουν καταφέρει να αναπτύξουν την ικανότητα να κρύβονται από τα αρπακτικά, ενώ άλλα πρέπει να είναι συνεχώς σε εγρήγορση και ως εκ τούτου αναγεννώνται και ξεκουράζονται χωρίς ύπνο. Πολλές έρευνες για τον ύπνο επικεντρώνονται τώρα στο γιατί ο ύπνος είναι σημαντικός και πώς επηρεάζει τη διανοητική απόδοση.

Τι είναι η βαρύτητα;

Πολλοί άνθρωποι γνωρίζουν ότι η σεληνιακή βαρύτητα προκαλεί την άμπωτη και τη ροή, η βαρύτητα της Γης μας κρατά στην επιφάνεια του πλανήτη μας, η ηλιακή βαρύτητα αναγκάζει την ίδια τη Γη να κρατηθεί σε τροχιά. Πώς όμως μπορεί να εξηγηθεί αυτό το φαινόμενο;

Αυτή η ισχυρή δύναμη δημιουργείται από την ύλη και τα μεγαλύτερα αντικείμενα μπορούν να προσελκύσουν μικρότερα αντικείμενα. Ενώ οι επιστήμονες καταλαβαίνουν πώς λειτουργεί η δύναμη της βαρύτητας, δεν είναι καν σίγουροι αν υπάρχει καθόλου. Είναι η βαρύτητα συνέπεια της ύπαρξης σωματιδίων βαρύτητας; Γιατί υπάρχει τόσος κενός χώρος στα άτομα - δηλαδή γιατί ο πυρήνας και τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε αρκετά μεγάλη απόσταση το ένα από το άλλο; Γιατί η δύναμη που συγκρατεί τα άτομα μαζί είναι διαφορετική από τη δύναμη της βαρύτητας; Δεν μπορούμε να απαντήσουμε σε αυτά τα ερωτήματα στο σημερινό επίπεδο ανάπτυξης της επιστήμης.

«Λοιπόν, πού είναι τότε;»

Το παρατηρήσιμο Σύμπαν φτάνει τα 92 δισεκατομμύρια έτη φωτός σε διάμετρο. Είναι γεμάτος με δισεκατομμύρια γαλαξίες με αστέρια και πλανήτες, και η Γη θεωρείται πλέον ο μόνος φαινομενικά κατοικημένος πλανήτης. Στατιστικά, η πιθανότητα ο πλανήτης μας να είναι ο μόνος στο Σύμπαν όπου υπάρχει ζωή είναι εξαιρετικά μικρή. Τότε γιατί στο διάολο δεν έχει επικοινωνήσει κανείς μαζί μας ακόμα;

Αυτό ονομάζεται παράδοξο Fermi (από τον Ιταλό φυσικό Enrico Fermi, τον δημιουργό του πρώτου πυρηνικού αντιδραστήρα στον κόσμο). Δεκάδες εξηγήσεις έχουν προταθεί για το γιατί δεν είμαστε ακόμα εξοικειωμένοι με την εξωγήινη ζωή, μερικές από τις οποίες μάλιστα φαίνονται να είναι αληθινές. Έτσι, μπορούμε να μιλάμε για μέρες για διάφορα χαμένα σήματα, ότι εξωγήινοι βρίσκονται ήδη ανάμεσά μας, αλλά δεν το γνωρίζουμε ή ότι δεν μπορούν να επικοινωνήσουν μαζί μας. Λοιπόν, ή υπάρχει μια πιο θλιβερή επιλογή - η Γη είναι πραγματικά ο μόνος κατοικημένος πλανήτης.

Από τι αποτελείται η σκοτεινή ύλη;

Περίπου το 80% της μάζας ολόκληρου του Σύμπαντος είναι σκοτεινή ύλη. Αυτό είναι ένα τόσο συγκεκριμένο πράγμα που δεν εκπέμπει καθόλου φως. Αν και οι πρώτες θεωρίες για τη σκοτεινή ύλη εμφανίστηκαν πριν από περίπου 60 χρόνια, δεν υπάρχουν ακόμη άμεσες αποδείξεις για την ύπαρξή της.

Μερικοί επιστήμονες πιστεύουν ότι η σκοτεινή ύλη αποτελείται από υποθετικά ασθενώς αλληλεπιδρώντα μαζικά σωματίδια - WIMPs, (WIMPs, Weakly Interacting Massive Particle), τα οποία, στην πραγματικότητα, μπορεί να είναι 100 φορές βαρύτερα από τα πρωτόνια, αλλά δεν αλληλεπιδρούν με τη βαρυονική ύλη, κάτω από τα οποία οι ανιχνευτές μας είναι ακονισμένα… Άλλοι πιστεύουν ότι η σκοτεινή ύλη περιέχει σωματίδια όπως το axion, το neutralino και το photino.

Πώς προέκυψε η ζωή;

Από πού προέρχεται η ζωή στη Γη; Πώς προέκυψε; Οι υποστηρικτές της θεωρίας της «αρχέγονης σούπας» πιστεύουν ότι η ίδια η γόνιμη γη σχημάτιζε όλο και πιο πολύπλοκα μόρια, στα οποία εμφανίστηκε η πρώτη ζωή. Αυτές οι διεργασίες πραγματοποιήθηκαν στον πυθμένα του ωκεανού, σε ηφαιστειακούς κρατήρες, καθώς και στο έδαφος και κάτω από πάγο. Άλλες θεωρίες αποδίδουν μεγάλη σημασία στο φως και την ηφαιστειακή δραστηριότητα.

Επιπλέον, το DNA θεωρείται πλέον η κυρίαρχη βάση της ζωής στη Γη, αλλά θεωρείται επίσης ότι το RNA μπορεί να ήταν μια από τις πρώτες μεγάλες μορφές ζωής. Ένα άλλο άλυτο επιστημονικό ερώτημα - υπάρχουν άλλα νουκλεϊκά οξέα εκτός από το RNA και το DNA; Η ζωή προέκυψε μόνο μία φορά ή μήπως μια φορά ξεκίνησε, μετά καταστράφηκε και μετά εμφανίστηκε ξανά; Κάποιοι πιστεύουν στην πανσπερμία - σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, οι μικροοργανισμοί (μικρόβια της ζωής) μεταφέρθηκαν στη Γη από μετεωρίτες και κομήτες. Ακόμα κι αν αυτό είναι αλήθεια, τότε από πού προήλθε η ζωή στην ίδια την πηγή της πανσπερμίας είναι άγνωστο.

Πώς λειτουργούν οι τεκτονικές πλάκες;

Αυτό μπορεί να σας εκπλήσσει, αλλά η θεωρία της τεκτονικής πλακών, της κίνησης ηπείρων και της πρόκλησης σεισμών, ηφαιστειακών εκρήξεων και ακόμη και σχηματισμού βουνών, έγινε ευρέως γνωστή πριν από λίγο καιρό (στο δεύτερο μισό του εικοστού αιώνα). Αν και έχει ήδη υποτεθεί ότι υπήρχε μόνο μία ήπειρος αντί για εξακόσια χίλια πεντακόσια χρόνια πριν, υπήρχε μικρή υποστήριξη για αυτή τη θεωρία τη δεκαετία του 1960. Τότε επικράτησε η θεωρία της εξάπλωσης του βυθού.

Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, οι τεράστιες κορυφογραμμές που χωρίζουν τον φλοιό της γης κάτω από κάθε ωκεανό σηματοδοτούν τα όρια μεταξύ τεκτονικών πλακών που σταδιακά κινούνται προς αντίθετες κατευθύνσεις. Καθώς οι πλάκες κινούνται, η λιωμένη μάζα από τον μανδύα ανεβαίνει, γεμίζοντας ένα ρήγμα στον φλοιό της γης, και στη συνέχεια ο βυθός της θάλασσας κινείται αργά προς την ήπειρο. Αλλά αυτή η θεωρία απορρίφθηκε σύντομα.

Σε κάθε περίπτωση, οι επιστήμονες δεν είναι ακόμα σίγουροι τι προκαλεί αυτές τις μετατοπίσεις ή πώς δημιουργήθηκαν οι τεκτονικές πλάκες. Υπάρχουν πολλές θεωρίες, αλλά καμία από αυτές δεν αντικατοπτρίζει πλήρως όλες τις πτυχές αυτού του κινήματος.

Πώς μεταναστεύουν τα ζώα;

Πολλά ζώα και έντομα μεταναστεύουν καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, προσπαθώντας να αποφύγουν τις εποχικές αλλαγές της θερμοκρασίας και την εξαφάνιση ζωτικών πόρων τροφίμων ή αναζητώντας γείτονες.

Μερικοί μεταναστεύουν χιλιάδες χιλιόμετρα, οπότε πώς βρίσκουν το δρόμο της επιστροφής ένα χρόνο αργότερα; Διαφορετικά ζώα χρησιμοποιούν διαφορετικές μεθόδους πλοήγησης. Για παράδειγμα, μερικοί είναι σε θέση να αντιληφθούν το μαγνητικό πεδίο της γης και να έχουν ένα είδος εσωτερικής πυξίδας. Είτε έτσι είτε αλλιώς, οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην καταλαβαίνουν πώς αναπτύσσονται αυτές οι ικανότητες και γιατί τα ζώα ξέρουν ακριβώς πού να πάνε χρόνο με το χρόνο.

Τι είναι η σκοτεινή ενέργεια;

Από όλα τα επιστημονικά μυστήρια, η σκοτεινή ενέργεια είναι ίσως το πιο μυστηριώδες. Ενώ η σκοτεινή ύλη αποτελεί περίπου το 80% της μάζας του σύμπαντος, η σκοτεινή ενέργεια είναι μια υποθετική μορφή ενέργειας που οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αποτελεί το 70% του συνόλου του περιεχομένου του σύμπαντος. Η σκοτεινή ενέργεια είναι ένας από τους λόγους για τη διαστολή του Σύμπαντος, αν και ένας μεγάλος αριθμός μυστηρίων συνδέονται με αυτήν, τα οποία δεν έχουν λυθεί ποτέ. Πρώτα και κύρια, από τι αποτελείται στην πραγματικότητα η σκοτεινή ενέργεια; Είναι σταθερό ή υπάρχουν κάποιες διακυμάνσεις σε αυτό; Γιατί η πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας είναι συγκρίσιμη με την πυκνότητα της συνηθισμένης ύλης; Είναι δυνατόν να συμβιβαστούν τα δεδομένα για τη σκοτεινή ενέργεια με τη θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν ή θα πρέπει να αναθεωρηθεί αυτή η θεωρία;