piątek, 16 maja 2008
Więcej światła!?

Wśród wielu rodzajów zanieczyszczeń, jakimi ludzkość plugawi świat, jest jeden szczególny: niepotrzebne światło. Wynalazek sztucznego oświetlenia, zwłaszcza wygodnego oświetlenia elektrycznego, nie tylko zmienił nasze przyzwyczajenia, ale wręcz zakwestionował pojęcie nocy. Ekolodzy na swoim blogu poświęcili temu problemowi osobny wpis. Czy sztuczne światło naprawdę szkodzi naszemu środowisku?

Noc na Ziemi - zdjęcie mozaikowe (NASA)

Jeśli przez „nasze środowisko” rozumieć Kosmos, odpowiedź jest natychmiastowa: Dla Kosmosu to, co robi człowiek, nie ma najmniejszego znaczenia. Wszelkie antropogenne strumienie energii – od płomyka świecy po wybuch termojądrowy - są znikomo małe wobec niewyobrażalnie wielkich strumieni naturalnych przewalających się nieustannie przez Wszechświat. Kosmosowi nasze miasta, w których dzięki sztucznemu oświetleniu noc zamienia się w dzień, nie szkodzą. Nie znaczy to jednak, że niepotrzebne światło jest całkiem obojętne dla nas samych.

Po pierwsze, tak nas Pan Bóg stworzył lub takeśmy wyewoluowali, iż nasza fizjologia jest przystosowana do regularnego cyklu światła i ciemności. Prawdziwej ciemności, nie „ciemnawości” wielkiego miasta. Jeśli cykl ten zostanie drastycznie zaburzony, może to doprowadzić do poważnych konsekwencji tak dla naszego zdrowia psychicznego, jak i fizycznego. Prowadzono na ten temat badania, ale ponieważ dotyczyły one fizjologii i psychologii, nie fizyki, proszę mnie nie pytać o szczegóły.

Po drugie, na skutek zaśmiecenia nieba niepotrzebnym światłem, bardzo trudno jest obserwować gwiazdy. Narzekają na to astronomowie, ale i dla zwykłych ludzi widok nieba rozświetlonego tysiącami gwiazd jest już czymś egzotycznym. Tracimy doświadczenie, które przez pokolenia było inspiracją dla poetów i ważnym źródłem kultury. Cokolwiek da się zobaczyć tylko z dala od miast i ich nigdy niegasnącej poświaty. Trzeba dodać, że obserwację gwiazd równie mocno utrudnia chemiczne zanieczyszczenie atmosfery.

Po trzecie i najważniejsze, światło jest formą energii. Energia nie bierze się znikąd, musimy ją czerpać z naszych ograniczonych zasobów. Sprawność urządzeń świecących jest niewielka, więc jeśli chcemy sobie poświecić, jeszcze więcej energii musimy rozproszyć w postaci ciepła. Niepotrzebne zużywanie energii jest głupie, kosztowne, a może nawet niebezpieczne. Oszczędzajmy energię, choćby po to, aby nie dać się zbyt łatwo szantażować naftowym szejkom i prezydentom.

Proszę, zgaś tę niepotrzebną żarówkę.

środa, 14 maja 2008
Ewolucyjnie zorientowani
gołąb pocztowy

Wiele gatunków ptaków (np. gołębie pocztowe), żółwi, salamander, ryb spodoustych (np. rekiny), homarów i innych zwierząt wykazuje się bardzo dobrą orientacją w terenie, zarówno na małych, jak i dużych odległościach. Ich zmysł nawigacji prawdopodobnie związany jest z receptorami magnetycznymi.  Niektórzy naukowcy wysuwają hipotezę, że u ludzi także wytworzyły się podobne mechanizmy, ale z nieznanych nam przyczyn przestały one być dla nas świadomie użyteczne. Siódmy zmysł?

W globalnej wiosce nawigacja w nieznanym terenie staje się równie ważna jak przesyłanie informacji. Ponieważ ludzkie poczucie orientacji oparte jest obecnie głównie na zmyśle wzroku (czasem wspomaganym przez zmysł słuchu), człowiek musiał sobie zafundować zewnętrzny system rozpoznawania lokalizacji - GPS. Wiele gatunków zwierząt postarało się o analogiczny (choć mniej precyzyjny) system na drodze ewolucji.

Podejrzewa się, że nawigacja zwierząt wędrownych oparta jest na magnetoreceptorach. Badacze mają jednak nie lada kłopot z ich znalezieniem, ponieważ nie bardzo wiadomo, gdzie ich szukać. Pole magnetyczne przenika przez komórki ciała, dlatego receptory te mogą znajdować się w dowolnym miejscu, a dodatkowo mogą być rozsiane po organizmie, ponieważ w przypadku orientacji nie jest potrzebny jeden konkretny narząd zmysłu. 

Magnetoreceptory mogłyby być czułe zarówno na odchylenia od kierunku pola magnetycznego Ziemi, czy wartość indukcji pola magnetycznego, jak i na biegunowość pola (odróżniając magnetyczny biegun północny od południowego). Lata badań zawęziły poszukiwania mechanizmów orientacji zwierząt w polu magnetycznym do trzech możliwości: wykorzystania indukcji elektromagnetycznej, powstawania reakcji chemicznych zależnych od pola magnetycznego oraz oddziaływania z polem magnetycznym magnetytów obecnych w ciele zwierzęcia.

prawdopodobmy mechanizm działania magnetoreceptorów u gołębi pocztowychTen trzeci mechanizm został rozpoznany u gołębi pocztowych. W ostatnich latach odkryto w górnej części ich dzioba magnetyty  Fe3O4 o własnościach superparamagnetycznych, magnesujące się nietrwale, zgodnie z kierunkiem i zwrotem zewnętrznego pola magnetycznego.  Prawdopodobnie klastry magnetytów połączone są włóknami z kanałami jonowymi w błonach komórek nerwowych i (zgodnie z hipotezą) mogą je zamykać lub otwierać na zasadzie efektu mechanicznego. Przypuszcza się, że wektor pola magnetycznego równoległy do błony komórkowej, powoduje przyciąganie się drobnych magnetytów, dzięki czemu kanały jonowe są zamykane (patrz: rysunek środkowy). Natomiast w polu magnetycznym ustawionym prostopadle do błony komórkowej, drobne magnetyty odpychają się (jak magnesy, których jednoimienne bieguny ustawiono blisko siebie), co prowadzi do otwarcia kanałów jonowych (patrz: rysunek dolny). Przedstawiony model zgodny jest z obserwacją braku reakcji gołębi pocztowych na biegunowość pola (nie było im to ewolucyjnie potrzebne ze względu na stosunkowo niewielkie odległości jakie pokonują w swych wędrówkach) i orientacją jedynie ze względu na wartość wektora indukcji magnetycznej.

19:17, daga.sokolowska , Jak to działa
Link Komentarze (1) »
niedziela, 11 maja 2008
Pioruny zaklęte w kulach
piorun kulistyPiorun kulisty jest jednym z najbardziej tajemniczych zjawisk, pozostającym bez wytłumaczenia od setek lat. Ocenia się, że widziało go mniej niż 1% ludzi. Niedawno naukowcom brazylijskim udało się odtworzyć to zjawisko w laboratorium.


Piorun kulisty powstaje najczęściej na skutek silnych wyładowań atmosferycznych. Jest to niewielka, świecąca kulka, o średnicy najczęściej kilku centymetrów. Unosi się lub płynie w powietrzu przez kilka sekund, choć czasami znacznie dłużej, po czym albo gwałtownie wybucha albo zanika. Jego ruch jest bardzo nieprzewidywalny. Przez niektóre przedmioty przechodzi, a od innych się odbija. Czasami porusza się nawet pod wiatr. Jest to rzadkie zjawisko. Ocenia się, że widziało go mniej niż 1% ludzi.

Według jednej z japońskich legend, piorun kulisty to gniew boga Raijin.

Przez setki lat opracowano wiele hipotez.
Próbowano tłumaczyć pioruny kuliste złudzeniem optycznym, duchami, UFO czy miniaturowymi czarnymi dziurami.
Część naukowców uważa, że pioruny kuliste to kule odparowanego na skutek uderzenia pioruna krzemu, chmura cząstek metalu lub związków organicznych albo też kula plazmy, antymaterii lub jakiejś płonącej substancji. Znacznie trudniejsze od odpowiedzi na pytanie z czego składa się piorun kulisty jest wytłumaczenie dlaczego jest tak stabilny. Kula gorącego gazu powinna bardzo szybko, rzędu ułamków sekundy, rozprężyć się i ochłodzić. Tymczasem czasy życia piorunów kulistych są znacznie dłuższe. Sugerować to może solitonową naturę piorunów kulistych.

Od wielu lat próbowano wytworzyć pioruny kuliste w laboratoriach. Jednym ze sposobów było podgrzewanie gazu przy pomocy mikrofal. Wytworzone kule należało jednak utrzymywać przy pomocy silnych pól magnetycznych. W przeciwnym wypadku bardzo szybko zanikały. Inny eksperyment polegał na podgrzewaniu krzemu przy pomocy elektrod. Powstałe z par krzemu ogniste kule unosiły się w powietrzu nawet kilka sekund. Badania nadal trwają i być może uda się zbadać również inne własności piorunów kulistych, a także lepiej zrozumieć ich naturę.
czwartek, 08 maja 2008
Surfing USA II: syndrom Borata

"Podróżować jest bosko" jak to nam pięknie wyśpiewała Kora Jackowska w Boskim Buenos. Ostatnio miałem okazję odwiedzić grupę fizyki teoretycznej w Seattle, USA. Byłem tam 3 tygodnie, czyli dostatecznie długo, żeby zostać "zamerykanizowany". Dlaczego wróciłem taki zachwycony?

Są pewne poszlaki, że z krajową nauką nie wszystko jest w porządku ;). Duża nadzieja w Fundacji Nauki Polskiej. niezależnej organizacji, która "finansuje najlepszych, żeby byli jeszcze lepsi". Jest też Krajowy Fundusz na rzecz Dzieci wspierający rozwój wybitnie utalentowanej młodzieży, w tym przyszłych studentów i naukowców polskich uniwersytetów. Wyróżniającym się doktorantom (ale nie tylko) zostają też stypendia Fulbrighta, pokrywające na przykład roczne badania naukowe na dowolnym amerykańskim uniwersytecie (tak tak, MIT i Harvard także wchodzą w rachubę). Socjologowie mówią, że jest źle:
 
NAUKA POLSKA: AUTODIAGNOZA POLSKIEGO ŚRODOWISKA NAUKOWEGO
http://www.ks.collegium.edu.pl/download/NAUKAPOLSKA-raport.pdf
 
Jak zwykle w takich sytuacjach nie należy popadać w skrajny pesymizm:
 
STYPENDYŚCI FNP
http://www.fnp.org.pl/programy_aktualne/stypendia_krajowe_laureaci.html
 
STYPENDYŚCI POLITYKI
http://www.polityka.pl/archive/do/registry/secure/showArticle?id=3347978
 
JEDYNY POLSKI LAUREAT EURYI (~ 1 000 000 EURO)
http://wiadomosci.polska.pl/nauka/article,Europejska_nagroda_naukowa_dla_Macieja_Wojtkowskiego,id,287979.htm

Podobnych przykładów jest więcej, jednak jedna jaskółka wiosny nie czyni. W USA jest ciągle lepiej. Dlaczego? Na myśl przychodzą mi trzy słowa:

FINANSOWANIE, KONKURENCJA, POST-DOCY

POST-DOCY: w Stanach research w dużej części bazuje na młodych doktorach, którzy nie prowadzą dydaktyki, zarabiają 2000-3000 $ miesięcznie i mają krótkie, zazwyczaj 2-letnie kontrakty. Jeśli przez ten czas nie wyprodukują odpowiednio dużo wysokiej jakości publikacji, nikt ich potem nie zatrudni.

KONKURENCJA: jest godzina 10 PM czasu pacyficznego, prawie całe piętro Institute for Nuclear Theory w Seattle opustoszało (godziny pracy to 9 AM - 5 PM). Gdzieniegdzie tli się jednak światło - pracują Post-Docy i doktoranci (PhD students). Piszą publikację, bo w Ameryce nauka toczy się w rytmie "publish or perish" - "publikuj albo giń"

FINASOWANIE: w Polsce "Post-Doc" zarabia 1000-2000 zł, uczy studentów i jeśli ma wybujałe ambicje i czas mu na to pozwala stara się prowadzić badania. Tylko z kim taki "Post-Doc" może konkurować?

Widzieliście Borata

 

? Młody polski naukowiec to taki Borat - musi pojechać na Zachód i podpatrzeć co trzeba. Jeśli go tam nie przekupią dolarami albo euro, wróci nad Wisłę oświecony.

 

 

13:58, michal.heller , Niewyjaśnione
Link Komentarze (7) »
poniedziałek, 05 maja 2008
Surfing USA I

Każdy ma jakiś idoli. Dla jednych jest to Diego Maradona, dla innych Justin Timberlake, niektórzy po prostu wolą Gandhi'ego. Ja też mam swoje typy - amerykańskich fizyków, Richarda Feynmana w szczególności. O tym gościu napisano już wszystko, więc wpis nie będzie o Feynmanie. Raczej - chcę się zastanowić dlaczego amerykańska fizyka była / jest taka "successful".

Temat mocno na topie, zwłaszcza w kontekście dyskusji o stanie nauki w Polsce. Pretekst to 3-tygodniowa wizyta w Institute for Nuclear Theory w Seattle. University of Washington nie ma marki Harvardu, Princeton czy MIT, zaś pogoda w Seattle w niczym nie przypomina słonecznej Kalifornii z Berkeley, Caltechiem, UCLA, Santa Barbara, jednak w mojej działce (coś z pogranicza teorii strun i... zderzeń ciężkich jonów) goście z Seattle są naprawdę mocni.

Słynny Dam Son (w środku) z Institute for Nuclear Theory

Pytanie: na czym polega ich (amerykańskich uczelni, niekoniecznie naukowców, bo środowisko jest mocno międzynarodowe) recepta na "success"?

Odpowiedź nie jest prosta i oczywiście nie istnieje w formie krótkiego, dajmy na to 5-punktowego planu naprawy kraju ;). Książki "O nauce w Ameryce" też nie napiszę, bo moje nazwisko kojarzy się bardziej z Nagrodą Templetona niż z czymś na kształt "(de) Tocqueville". W najbliższych wpisach planuję się "tylko" podzielić różnymi spostrzeżeniami.

Zacznijmy od studiów. Przypadkiem przechodziłem koło laboratorium - tak zwanej pracowni fizycznej dla studentów. I tu szok: przy każdym stanowisku doświadczalnym nowoczesny "PeCet" z monitorem LCD. W Polsce jest inaczej - nigdy nie zapomnę doświadczenia, w którym musiałem przez parę godzin spisywać kolumny cyfr do zeszytu (STRATA CZASU!!!), żeby potem przez kolejną godzinę wstukać je do komputera i wtedy dopiero ruszyć głową. Swoją drogą doświadczenie było ciekawe, tylko czy nie dałoby się go trochę skomputeryzować (XXI wiek)???

Ciąg dalszy nastąpi...

21:37, michal.heller , Niewyjaśnione
Link Komentarze (3) »
1 , 2 , 3 , 4 , 5 ... 11