Universul este în ultima sa eră, era energiei întunecate. Cum a evoluat pentru a ajunge aici şi ce va urma

Istoria universului. credit: NASA / CXC / M. Weiss

Universul evoluează, iar această evoluție a universului, în ansamblul său, își va pune amprenta, decisiv, inclusiv asupra vieții pe Terra. Universul de astăzi este diferit de cel de ieri. Deși diferențele sunt imperceptibile la scară umană, în timp aceste diferențe ajung să fie importante.

Universul se află în expansiune, ceea ce înseamnă că distanțele dintre structurile cosmice mari se măresc cu fiecare clipă, dar și că densitatea materiei scade. Pe măsură ce universul devine mai mare, importanța radiației, a materiei și a energiei întunecate în influenţarea sorţii universului se schimbă. Temperatura universului scade, pe măsură ce lungimea de undă a radiației cosmice crește. Ceea ce vedem pe cer va fi, de asemenea, afectat, dat fiind că galaxiile pe care le vedem astăzi se depărtează rapid de galaxia noastră şi unele de altele, iar cerul nopții va deveni, încet, încet, din ce în ce mai puțin înstelat.

Ce tehnici folosesc ţânţarii pentru a detecta o potenţială sursă de hrană, precum oamenii?

Biologii au descoperit până în prezent peste 2.500 de varietăţi de ţânţari. Cea mai veche fosilă de ţânţar are circa 80 de milioane de ani, găsită într-o bucată de chihlimbar. Ţânţarii sunt foarte enervanţi pentru oameni, iar uneori chiar letali (prin bolile pe care le transmit, precum malaria, febra galbenă, febra dengue etc.); se apreciază că în jur de 1 milion de oameni mor anual ca urmare a unei boli care a fost contactată în urma muşcăturii de ţânţar.  

Dar cum ne detectează ţânţarii? Cum ştiu ei de unde să ne muşte?

Iată "detectorii" folosiţi de ţânţari pentru a ne repera şi, finalmente, a ne muşca (ceea ce pentru ei reprezintă, în fapt, hrană). E de precizat că doar ţânţarii-femelă muşcă; acestea au nevoie de proteinele din sânge pentru dezvoltarea ouălor pe care le poartă.

Electronii sunt atraşi de protoni. De ce nu cad electronii în nucleul atomului?

 
Orbitalii atomici ai electronului în atomul de hidrogen, la energii diferite. Probabilitatea de a găsi electronul este dată de culoare (cu cât mai strălucitoare, cu atât mai mare probabilitatea). Credit: wikipedia.org

Să luăm atomul cel mai simplu, atomul de hidrogen, alcătuit dintr-un proton (sarcină pozitivă) şi dintr-un electron (sarcină negativă), ultimul aflându-se în mişcare în jurul nucleului atomic. Atracţia electrică dintre cele două particule (sarcinile de semne opuse, "+" şi "-", se atrag) face ca electronul să se mişte circular în jurul nucleului, asemănător modului în care Pământul se mişcă în jurul Soarelui. Dar această descriere a deplasării electronului are o problemă gravă...

O foarte scurtă istorie a canibalismului

Europenii din secolul al XV-lea au descoperit un "medicamente minune", cunoscut sub numele de "mumia", care era creat din carne umană mumificată şi despre care se credea că vindecă: epilepsia, hemoragiile, greaţa şamd. Dar cât de răspândit a fost canibalismul şi care sunt culturile care l-au practicat?

Nimeni nu a fost ucis de materia întunecată... Care-s concluziile pentru fizicieni?

 
În imagine: reprezentarea grafică, sub forma unui halou albastru, a distribuţiei materiei întunecate în jurul galaxiei Calea Lactee

Nimeni nu a fost ucis de materia întunecată. Ce înseamnă asta pentru fizică? Un grup de fizicieni, pornind de la această constatare, a identificat limite ale masei particulelor care ar putea alcătui materia întunecată, folosind oamenii ca detectoare de particule.

Materia întunecată reprezintă unul dintre cele mai mari mistere din fizica modernă. Existenţa acesteia a fost dedusă în urma efectelor gravitaţionale pe care le-ar avea asupra materiei „normale”, adică materia vizibilă din univers, aglutinată în obiecte cosmice precum stelele sau galaxiile. Stelele din periferia galaxiei noastre, de exemplu, se mişcă cu o viteză mai mare decât cea care ar fi generată doar de materia vizibilă din galaxie. Excesul de viteză este generat de materia întunecată – o formă de materie care nu emite lumină şi interacţionează extrem de slab (sau deloc) cu materia normală, altfel decât prin gravitaţie.

Teoria stringurilor - explicată în 160 de secunde

Teoria stringurilor (teoria sforilor, după cum mai este numită) susţine că dacă am avea la dispoziţie o tehnologie care să ne permită să vizualizăm materia la o scară mult mai mică decât e cu putinţă cu instrumentele actuale, am constata că particule fundamentale, precum electronul ori quarcurile (care formează protonii şi neutronii din nucleul atomilor) ar fi constituite din minuscule bucle unidimensionale. Creatorii şi adepţii acestei teorii descriu stringurile (sau corzile, sforile etc.) ca pe nişte filamente minuscule care vibrează sau oscilează într-o singură dimensiune.

Vă invităm să urmăriţi în videoclipul de mai jos o explicare a esenţei teoriei stringurilor de către fizicianul Brian Green, unul dintre cei care au fost implicaţi în crearea şi promovarea acesteia.

Stimularea naturală a creierului. Epilepsia, aurele epileptice şi senzația de déjà-vu

Epilepsia reprezintă un grup de tulburări neurologice de lungă durată, caracterizate prin una sau mai multe crize epileptice. În majoritatea cazurilor, cauza este necunoscută, deși unele persoane pot da semne de epilepsie în urma unui traumatism cranian, accident vascular cerebral, neoplasm cerebral și consum de alcool și de droguri, printre altele.

Epilepsia i-a uimit pe cercetători timp de mii de ani, ca urmare a fenomenelor mentale asociate acesteia. Crizele epileptice sunt însoțite de o intensă activitate a creierului. În anumite cazuri doar o zonă a creierului este hiperactivă pe timpul crizei, criza fiind numită "focală", fiind caracterizată, de exemplu, de scurte perioade de absență a capacității de gândire ori tremurul unui membru.

Cum e posibil ca o particulă fără masă, ca fotonul ori gluonul, să existe?

Un electron are un câmp electric în jurul său (reprezentat în imaginea de mai sus prin cercul gălbui). Atunci când electronul este excitat (atomul primeşte energie externă), se creează şi un câmp magnetic. Cele două câmpuri, electric şi magnetic, formează câmpul electromagnetic, care are ca particulă purtătoare fotonul, particulă fără masă.

Imaginează-ţi o particulă elementară, precum fotonul ori electronul. Ce-ţi vine în minte? Dacă nu eşti fizician ori pasionat de fizică, atunci e posibil să-ţi imaginezi un fel de minge mică ori poate un punct. Această imagine nu e chiar corectă. Iată o metodă de a-ţi testa intuiţia: cum îţi imaginezi o particulă fără masă?

"Când ne vor întreba..."

Gravitația cuantică este o ramură a fizicii teoretice care are ca obiectiv unificarea mecanicii cuantice cu relativitatea generală, încercând să explice interacțiunea gravitațională la nivel cuantic. Dar acest articol nu este despre gravitaţia cuantică şi nici despre fizică.

În acest articol tot ce facem este să vă invităm să ascultaţi un cântec abia publicat pe canalul propriu YouTube de fiziciana germană Sabine Hossenfelder, care studiază gravitaţia cuantică. De ce? Pentru că melodia are un mesaj care merită ascultat, imaginile cu Pământul din videoclip sunt superbe şi pentru că, în fapt, cântecul este foarte frumos (iar fiziciana are o voce chiar foarte bună)!

Rolul amigdalei cerebrale în gestionarea emoţiilor şi generarea violenţei necontrolate

Amigdala cerebrală (în roşu)

Amigdala cerebrală este o structură în formă de migdală localizată în interiorul creierului în zona centrală a lobilor temporali. Există multiple dovezi pentru a crede că amigdala cerebrală reprezintă un sistem care activează cortexul cerebral atunci când sunt identificate amenințări externe.

Cum îşi păstrează norii forma? În fapt, e doar o iluzie...

Fizicienii a un răspuns simplu la această întrebare: aceștia nu își păstrează forma. Cu toții știm că norii sunt formați din aer cu un conținut ridicat de umiditate. Însă, ce poate fi surprinzător este că și mediul transparent ce înconjoară formațiunile noroase are de obicei același nivel de umiditate. Astfel, în momentul în care urmărești mersul norilor pe cer, nu observi doar niște picături de apă înconjurate de aer uscat, ci o cantitate mare de aer umed din care o anumită fracțiune a trecut prin punctul de condensare și a devenit vizibil.

Distanţele dintre galaxii sunt enorme. Ce se găseşte în spaţiul intergalactic?

Structura la scară mare a universului. Filamente şi viduri cosmice

Distanţele dintre galaxii sunt de multe ori incredibil de mari: de miliarde de ani-lumină. Când vorbim despre spaţiul intergalactic, vorbim de regulă de spaţiu gol, de lipsa materiei. Dar stau aşa lucrurile în realitate? Chiar este spaţiul intergalactic lipsit de materie?

Cât timp ne-ar lua să ajungem în cealaltă parte a planetei, dacă am săpa un tunel prin centrul Pământului?

Să ne imaginăm că săpăm un tunel prin centrul Pământului, unind două părţi diametral opuse ale planetei. Lungimea acestui tunel, dacă ne imaginăm că unim cei doi poli, unde raza este un pic mai mică decât la ecuator, va fi de circa 12.700 km. Pentru a simplifica lucrurile, trebuie să ne imaginăm că eliminăm inclusiv aerul din tunel, pentru ca un corp care va călători în tunelul nostru (cum ar fi un tren gravitaţional al viitorului) să nu întâmpine frecarea cu aerul.

Au trecut 50 de ani de la prima aselinizare. De ce e important pentru viitorul omenirii să mergem pe Lună

Omul pe Lună. Imagini de pe timpul misiunii Apollo 12

Ne imaginăm că pentru deplasări interplanetare avem nevoie de navete spaţiale masive şi scumpe, dar Luna schimbă lucrurile. O navetă spaţială lansată de pe Lună nu are nevoie de motoare mari; chiar şi navete spaţiale mici pot călători prin sistemul solar în mod eficient.

Ar trebuie să mergem pe Lună pentru că, dacă umanitatea vrea să exploreze spaţiul cosmic, Luna va fi un centru major de transport şi industrial în relaţia cu Terra. Cea mai mare dificultate în ce priveşte călătoriile spaţiale nu este spaţiul, ci Pământul, iar Luna este diferită.

Imaginile pe care le-ai văzut cu suprafaţa lunară arată că Luna este un loc teribil. Dar vom merge acolo doar pentru a pleca mai departe.

230 - 220 : 2 = 5!

Rezultatul din titlul acestui articol este, fără îndoială, corect! Nu e nimic necurat la mijloc. Iată de ce calculul este corect. Desigur, prima operaţie pe care trebuie s-o efectuăm este împărţirea: 220:2=110. Ulterior efectuăm scăderea: 230-110=120. Dacă efectuăm întâi scăderea (230-220=10) şi apoi împărţirea (10:2), obţinem 5, dar ordinea operaţiilor este greşită. Şi, totuşi, am spus că e corect: 230 - 220 : 2 = 5! Şi încă susţinem asta! Care-i misterul?

Imagistica fotoacustică. Aplicații medicale

Imagistica fotoacustică, o tehnologie avansată care combină undele sonore de înaltă frecvență cu lumina laser - le oferă cercetătorilor și medicilor un nou mod de a vizualiza țesutul viu.

Imagine obținută prin imagistică fotoacustică a vaselor de sânge dintr-o palmă. Culoare arată adâncimea vaselor de sânge.
Matsumoto et al. (2018) Scientific Reports, CC BY 4.0

Expresia "a vedea înseamnă a crede" este uneori la fel de adevărată în știință ca și în alte domenii ale vieții. Imaginile științifice deschid perspective ascunse care sunt invizibile ochiului liber din lumea microscopică a celulelor, moleculelor și chiar și a atomilor până la cele mai îndepărtate galaxii. Multe dintre aceste imagini sunt create folosind sisteme care se bazează pe fascicule de lumină. Dar în biologie și medicină astfel de sisteme au unele dezavantaje: lumina nu poate pătrunde prea departe în țesutul biologic fără a fi împrăștiată, imaginile rezultate fiind neclare. Deși razele X pot pătrunde mai adânc, ele sunt dăunătoare celulelor, deci utilizarea lor trebuie redusă la minim.

După o primă greşeală aproape sigur urmează alta!

Un studiu efectuat de cercetători americani de la Universitatea Mason arată că atunci când efectuăm o greşeală creierul se „stinge” momentan, ceea ce are drept efect creşterea probabilităţii de a efectua o nouă greşeală imediat după prima.

Cine nu a greşit niciodată? Mulţi greşim destul de des, dar de cele mai multe ori fără consecinţe dramatice. Parte din greşeli ne fac să zâmbim. Totuşi, în anumite zile pare că greşelile se ţin scai de noi şi nu putem scăpa de ele. Facem practic o greşeală după alta! De multe ori dăm vina pe oboseala, pe stres sau pur şi simplu pe cei pe care îi avem lângă noi, nu-i aşa? Se pare însă că vina este a... creierului nostru şi a modului în care acesta funcţionează, mai ales atunci când am făcut o primă greşeală, fie ea cât de mică.

Din greşeli trebuie să învăţăm, acest lucru ni se spune încă din copilărie şi îl spunem, la rândul nostru, copiilor noştri. Este exact ceea ce face creierul – analizează şi învaţă din greşeli. Totuşi, creierul nu este un calculator, iar atunci când suntem ”inundaţi” cu un flux mare de informaţii şi trebuie să luăm decizii rapide se poate întâmpla să greşim. După prima greşeală însă creierul intră într-o stare „offline”, ceea ce creşte probabilitatea de a efectua alte greşeli.

Câmpul magnetic pe înţelesul tuturor

Cum ar trebui să definim câmpul magnetic? Atunci când două obiecte se atrag reciproc (prin intermediul forţei gravitaţionale), energia lor gravitaţională depinde doar de distanţa dintre ele; pare că are sens să utilizăm săgeţi prin care să spunem: "în această direcţie forţa gravitaţională devine din ce în ce mai slabă". Această idee se poate aplica şi în cazul câmpului electric.

Dar ce se întâmplă atunci când două particule se atrag magnetic? Interacţiunea dintre ele nu depinde doar de distanţă, ci şi de mişcarea lor.

Exagerăm adesea în estimarea impactului emoţional al unor evenimente asupra noatră. Suntem mult mai rezistenţi decât credem

Natura vieţii umane presupune nenumărate momente în care facem predicţii despre cum ne vom simţi în anumite circumstanţe. Cât de fericiţi vom fi dacă vom lua bacalaureatul, dacă intrăm la facultatea dorită, dacă vom obţine slujba dorită ori dacă vom câştiga la loto? Cât de nefericiţi vom fi dacă vom divorţa ori dacă vacanţa planificată cu grijă vreme de mai  multe luni se va dovedi un eşec?

Oamenii, în genere, au mari dificultăţi în a prezice intensitatea şi durata emoţiilor lor viitoare. Iar uneori chiar şi natura emoţiilor. De exemplu, întrebate cum ar reacţiona dacă pe timpul unui interviu de angajare ar primi întrebări ce ar reprezenta hărţuire sexuală, majoritatea femeilor din studiu au spus că vor simţi mânie. Când au fost puse în această situaţie, în fapt au realizat că au simţit frică.

Mişcarea şi repausul. Cum poţi spune dacă un corp se mişcă sau nu?

Aparent problema este simplă, dar cu certitudine mulţi dintre noi avem probleme în a şti să explicăm care e diferenţa fundamentală dintre mişcare şi repaus. Iată un exemplu: să ne imaginăm că aţi fi în spaţiul interstelar într-un vehicul spaţial. V-aţi trezit după o somn odihnitor şi nu ştiţi dacă nava spaţială în care vă aflaţi se află în mişcare către punctul final al călătorie ori este oprită. Vă uitaţi pe geam şi vedeţi în faţa voastră un asteroid care stă nemişcat în faţa geamului. Este asteroidul în mişcare ori este în stare de repaus? Cum puteţi răspunde la această întrebare?

Pentru a complica lucrurile putem întreba: cum puteţi şti dacă nava în care vă aflaţi este în mişcare ori în stare de repaus? Puteţi face diferenţa între starea de repaus şi o deplasare rectilinie uniformă (adică în linie dreaptă şi fără modificări ale vitezei)? Este imposibil. În spaţiul interstelar nu există nimic în jur la care la care să vă raportaţi pentru a detecta starea: doar spaţiu gol, iar acest spaţiu nu reprezintă un sistem de referinţă la care să vă raportaţi. Dar şi dacă ar fi, să spunem, o planetă, pe lângă care treceţi, cum puteţi spune cine se mişcă, voi sau planeta?

Şi atunci? Care e diferenţa dintre mişcare şi repaus? Pentru a stabili starea de repaus sau de mişcare a unui corp - trebuie să precizăm un reper, un sistem de referinţă la care ne raportăm.

• fizica-clasa-a-VI-a