זה 2018. הנה שש תעלומות מדעיות שעדיין לא פתרנו.

(נאס'א)

בני אדם עשו כמות מדהימה של התקדמות מדעית וטכנולוגית במהלך המאה האחרונה.

יצרנו טכנולוגיה ששינתה את החברה שלנו; ההתקדמות המדעית עזרה לנו לענות על שאלות בסיסיות לגבי מי אנחנו והעולם שבו אנו חיים. ועדיין, התעלומות נמשכות.

למה אנחנו נאלצים לישון כל לילה? למה אנחנו עדיין לא מסוגלים 'לראות' חומר אפל ? ואיפה לעזאזל כל החייזרים?



אנשים התווכחו על שאלות כאלה במשך עשרות שנים - לפעמים מאות שנים. למרבה המזל, הרצון הבלתי מעורער שלנו לחשוף את מסתרי העולם קירב אותנו לכמה תשובות מאי פעם.

להלן שש תעלומות שעדיין שומרות על מדענים ערים בלילה, ועד כמה הם קרובים לפתרונן.

למה אנחנו צריכים שינה?

למה אנחנו צריכים שינה? זו אולי נראית כמו שאלה פשוטה, אבל התשובה היא הרבה יותר מורכבת ממה שאתה חושב.

היו אינספור ניסיונות למצוא סיבה נחרצת מדוע בני אדם צריכים לישון כל לילה, אך מדענים עדיין אינם מסוגלים להציע תשובה אחת וסופית.

ממצאים במדעי השינה שופכים מעט אור על המורכבויות של שלבי שינה ופעילות מוחית, אבל בסופו של דבר, הם רק הציעו חלקים לפאזל שהולך וגדל ללא הרף.

זה לא עוזר שאין לנו הרבה למה להשוות את עצמנו אליו - שכן דפוסי השינה ופעילות המוח אצל בעלי חיים אחרים חורגים לעתים קרובות באופן משמעותי מאלה של בני אדם, מה שמגביר את ההבנה שלנו לגבי שינה.

ג'רי סיל , פרופסור לפסיכיאטריה ב-Semel Institute of Neuroscience and Human Behavior של UCLA, חקר את הרגלי השינה של בעלי חיים כדי להבין מדוע בני אדם צריכים להיכנס למצב דמוי תרדמה בכל לילה.

'ההבנה והאוריינטציה שלנו [של שינה] שונה מאשר בכל בעל חיים אחר, כי רובנו היינו רוצים להישאר ערים 24 שעות ביממה. אבל בעולם הטבע, בעלי חיים שמשתמשים באנרגיה רבה לא ישרדו', אומרת סיגל ל'פוטוריזם'.

הטבע מעריך חוסר פעילות - למשל, תרדמת חורף מאפשרת לבעלי חיים מסוימים להתאושש ולאגור אנרגיה כאשר אין בה צורך.

'בכל המינים, חיסכון באנרגיה הוא הדחף האבולוציוני העיקרי לשינה', מסבירה סיגל.

פילים אפריקאים, למשל, ישנים רק עבור שעתיים ביום בטבע, כנראה בגלל שהם צריכים את שאר הזמן הזה כדי להאכיל כדי לתת לגופם הגדול מספיק אנרגיה לתפקד.

תיאוריית החיסכון באנרגיה היא אחת מכמה שמדענים משתמשים בהן כדי להסביר מדוע אנו ישנים. ככל שמדענים יצרו כלים שיכולים לעקוב אחר פעילות המוח במהלך פעולת השינה, הם התקרבו לסיים את הפאזל ולחשוף את כל תעלומות השינה.

לדוגמה, למוח יש מנגנונים המאפשרים זאת לנקות את עצמה ממידע מיותר במהלך שינה.

'שינה היא המחיר שאנו משלמים עבור למידה', ג'וליו טונוני, פרופסור לפסיכיאטריה באוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון מספר מדען חדש .

טונוני וצוותו ערכו ניסויים על עכברים ישנים וגילו שאחרי השינה, הסינפסות היו קטנות משמעותית מאלו שלפני השינה.

הצוות של טונוני הגיע למסקנה שהמוח צריך לאפשר לפעילות זו להצטמצם כדי לגבש מידע שהוא אסף בזמן שהיה ער. המוח מופגז במידע במהלך היום, והוא מחזק אותו בקשרים עצביים חזקים.

כדי לערבב את המידע החדש עם כל המידע הקיים, הקשרים האלה צריכים להיחלש כדי 'לספוג' אותו. במילים אחרות, שינה מאפשרת למוח להפוך מידע חדש לגמיש מספיק כדי להשתלב עם כל הישן.

בעוד שתיאוריה זו מתארת ​​באלגנטיות את התהליך של המוח להדביק מידע חדש במהלך השינה, טונוני ומדעני מוח אחרים עדיין לא הוכיחו שבאמת נדרשת שינה כדי שזה יקרה.

כדי להבין את השינה במלואה, מדעני שינה זקוקים להבנה טובה יותר של התהליכים הנוירוביולוגיים של המוח במהלך מחזורי ערות ושינה כאחד.

למשל, איך זה שחלקנו מסוגלים לישון בסביבות רועשות במיוחד, וחלקנו לא? ברגע שנצליח למדוד בדיוק עד כמה המוח האנושי ער או ישן, זה יביא אותנו עוד יותר לדעת כל מה שצריך לדעת על שינה.

אבל דבר אחד נשאר ברור כתמיד: בלי שינה מצבנו הרבה יותר גרוע.

'אנחנו יודעים שאם אתה חסר שינה, יש לך הפסקות תשומת לב שמתואמות למעשה עם חדירות בשינה', אומרת סיגל.

אי שינה מספקת משפיעה ישירות על מידת תשומת הלב שאתה יכול להקדיש לעולם הסובב אותך. 'בוודאי כשאתה נוהג, איבוד ערנות רק לשתי שניות יכול להיות קטלני.'

מהו חומר אפל, ולמה אנחנו לא יכולים לראות אותו?

אנחנו לא יודעים איך זה נראה. אנחנו לא יכולים לראות את זה. אבל זה מהווה יותר מ-26 אחוז מהעניין ביקום הידוע.

מאז שהאסטרונום ההולנדי יעקבוס קפטיין שיער את קיומו ב-1922, נוכחנו לדעת שהוא קיים בגלל האופן שבו הוא מתקשר עם החומר שאנו יכולים לצפות בו, אך החומר האפל עדיין בלתי נראה לנו באופן מסתורי.

רוב החומר הגלוי לנו עשוי מניוטרונים, פרוטונים ואלקטרונים. אבל החומר האפל אינו דבק בסיווגים אלה.

הוא מורכב מסוגים שונים של חלקיקים שעדיין לא הצלחנו לסווג ואשר מתקשרים עם אור וחומר בצורה שונה לחלוטין.

חומר אפל אינו סופג, משקף או פולט אור. אבל ההשפעה הגרביטציונית שלו כן מכופפת את האור כשהוא חולף בקרבת מקום - סוג זה של תצפית הוא האופן שבו מדענים יודעים שקיים חומר אפל.

חוקרים חוקרים את התופעה הזו, ומנסים לפענח את מסתוריה, כמעט מאז תחילתה.

לאחרונה, מאיץ ההדרונים הגדול במועצה האירופית למחקר גרעיני (CERN) קירב אותנו לעשות זאת בפועל - חוקרים שם פועלים לזהות את החומר הבלתי נראה על ידי האצת חלקיקים זעירים ואז לימוד האנרגיה והתנופה מעורבים בתנועות שלהם כשהם מתנגשים במהירויות גבוהות.

מחקרים אחרונים מצביעים על כך זֶה גל כבידה גלאים יכולים לאפשר לנו 'לראות' חומר אפל בפעם הראשונה. אבל האמת של העניין (כביכול) היא שאנחנו עדיין מאוד חשוכים לגבי אחת הישויות הכי שופעות ביקום שלנו.

כיצד נוצר היקום?

אנחנו מתקרבים יותר לחבר את הרגעים המוקדמים ביותר של היקום , אבל מקורו האמיתי הוא עדיין בגדר תעלומה.

'כל תיאוריה או מודל של 'בריאה' הם ספקולטיביים להפליא בשלב זה,' פול סאטר, אסטרופיזיקאי באוניברסיטת אוהיו סטייט ומדען ראשי ב- מרכז מדע ותעשייה , אומר פוטוריזם.

אולי התיאוריה הידועה ביותר על תחילת היקום היא תאוריית המפץ הגדול , שבו היקום התרחב מסינגולריות חמה וצפופה במיוחד לפני כ-13.8 מיליארד שנים.

אבל אנשים מבינים לא נכון אם הם חושבים שהחומר הזה פשוט התפוצץ יש מאין, אומר סאטר.

המפץ הגדול קרה בכל מקום ביקום בו זמנית; זה לא פיצוץ בחלל אלא פיצוץ של חלל״. עם זאת, התהליך המדויק של מה גרם לכך (וכמובן, מה היה לפני כן) נותר לא ידוע.

'ככל שנקדים יותר בהיסטוריה של היקום, כך אנו מבינים פחות', אומר סאטר. אמנם תפסנו הצצות קצרות של היקום כשהיה רק בן 300,000 שנה , מדענים עדיין משערים לגבי הכוחות הקיצוניים שמשחקים ברגעים הראשונים של היקום.

כמו כל התעלומות הטובות, שאלה שנראית פשוטה מניבה עוד שאלות שיש לפתור לפני שנוכל למצוא את התשובה לשאלה הראשונית.

'אנו מנועים מלדעת את הרגעים המוקדמים ביותר (כמו פחות מ-10^-40 שניות) מכיוון שאיננו מבינים במלואם את ההיבטים הקוונטיים של כוח הכבידה', אומר סאטר.

לשם כך, כדי להבין היטב את בריאת היקום שלנו, נצטרך לקבל הבנה מקיפה של חוקי הפיזיקה השולטים בחומר וב אנטי חומר .

זו קצת בעיה, שכן CERN אישרה לאחרונה כי דגם סטנדרטי של פיזיקת החלקיקים אולי צריך להסתובב על הראש , מכיוון שהוא לא אחראי לרוב העניין שהמפץ הגדול הפיק.

לאחר שהבנו עד הסוף את טיבו של אנטי חומר וכיצד הוא מקיים אינטראקציה עם החומר, לא תהיה לנו תשובה סופית למקור היקום, אבל נתקרב הרבה יותר להבנה כיצד הוא נוצר.

איפה כוכב תשע ?

מעבר לחגורת קויפר, מקבץ מסתורי של עצמים מקיף את השמש. הם מסתובבים אפילו יותר רחוק מהשמש מאשר נפטון, אבל נראה שחלק מהמסלולים של העצמים אינם מתאימים לתבנית הצפויה. רובם חגים סביב נפטון, נשמרים במסלול כוכב הלכת על ידי כוח הכבידה העוצמתי שלו. אבל נראה שקומץ מהחפצים האלה נשלפים ממקומם על ידי משהו בעל מסה הרבה יותר גדולה.

קונסטנטין בטיגין , עוזר פרופסור למדע פלנטרי במכון הטכנולוגי של קליפורניה, מאמין שהמוזרויות הללו נגרמות לפחות בחלקן מקיומו של כוכב הלכת תשע - כוכב לכת תשיעי שטרם התגלה במערכת השמש שלנו.

חשבו על מערכת השמש כעל דיסק ענק. נראה שהמסלולים של העצמים המתנהגים בצורה מוזרה מכופפים את הדיסק כלפי מעלה בקצהו. כוכב הלכת תשע צריך להיות מסיבי כדי שתהיה לו סוג כזה של השפעה - מסה גדולה יותר מכדור הארץ, אפילו.

עם זאת, למרות המסה הנראית לעין, טרם הצלחנו להוכיח את קיומו. בין השאר, זה בגלל שרק התחלנו לחפש את זה; מדענים התחילו לראשונה לעשות תיאוריות על קיומו בשנת 2014.

עם זאת, זו לא הסיבה היחידה לכך שכוכב הלכת נותר בלתי מגלה.

'עדיין לא מצאנו אותו כי הוא אפלולי להפליא,' אומר בטיגין. 'עם הטלסקופים הטובים ביותר בסביבה, בקושי הצלחנו לזהות את זה, אנחנו חושבים.'

ניתוח אינפרא אדום אינו בא בחשבון מכיוון שהמכשירים פשוט אינם רגישים מספיק. זה מאלץ אסטרונומים לחפש אור מוחזר - משימה מאתגרת אפילו יותר מניתוח אינפרא אדום.

הסיבה לכך היא שכל אור שכוכב תשע מחזיר צריך לנוע מהשמש למקומות הרחוקים של מערכת השמש, להקפיץ את כוכב הלכת תשע ואז לחזור לכדור הארץ. האור המוחזר פוחת באופן אקספוננציאלי ככל שהוא חוצה מרחק; המאפיינים של האור המוחזר מוערמים נגדנו ומוצאים את כוכב הלכת תשע.

עם זאת, עם התקדמות הטכנולוגיה, טלסקופ רגיש יותר עשוי לרשום אור המוחזר ממנו, ומאשר פעם אחת ולתמיד את קיומו של כוכב תשע. אסטרונומים משתמשים גם בסימולציות ממוחשבות כדי להעריך את מסלולו כדי לקבל תחושה טובה יותר היכן הוא יהיה ומתי.

ייתכן שכוכב תשע עשוי להיות פשוט בנקודה במסלולו שמרחיקה אותו מדי להתבונן.

מדוע הצלילים הללו גורמים למוח שלי לעקצוץ?

יכול להיות שנתקלתם בהם ביוטיוב: אלפי סרטונים מסופרים בקולות דחוסים ומלווים בצלילים רכים, כמו עיסוי של פיסת בד עם מרקם או זמזום קלוש של קוצץ שיער.

מיקרופון מיוחד נותן לך את התחושה שאתה שם. ל אנשים מסויימים , הצליל יוצר תחושה של עיסוי קרקפת.

התוצאה של החוויה הזו: תחושת עקצוץ מרגיעה במוח בכ-90 אחוז מהאוכלוסייה. אבל למה זה קורה, ולמה זה לא עובד לכולם, עדיין לא ידוע.

קרייג ריצ'רד, פרופסור למדעי ביו-פרמצבטיקה באוניברסיטת שננדואה ומייסד אוניברסיטת ASMR , חוקר את התחושה המוזרה הזו מאז 2013.

'אנחנו ממש בתחילת הפיתוח של המדע מאחורי ASMR', אומר ריצ'רד ל'פוטוריזם'.

בזמן מחקרים ביולוגיים בעבר הראו שהקישוריות התפקודית (אזורים במוח שנדלקים ב-fMRI) שונה במוחות שחווים ASMR מאשר באלו שלא, ASMR נותרה בגדר תעלומה.

מדוע רק אחוז מסוים מבני האדם חווה זאת? למה זה בכלל קיים?

'אני לא חושב שאי פעם יהיה הסבר אחד שיספק את כולם', הוא אומר.

איפה חיים חייזרים חכמים?

היקום בן מיליארדי שנים. בהתחשב בגיל ובגודל העצום של הקוסמוס שלנו, קשה להבין מדוע לא מצאנו סימנים אחרים לחיים תבוניים. הסתברות בסיסית מצביעה על כך שהיינו צריכים למצוא חוצנים עד עכשיו, אז איפה הם?

אסטרונומים ופיזיקאים הציגו תיאוריות רבות בניסיונותיהם להסביר.

תיאוריה אחת טוענת שיש אירוע אסון גדול זה מונע מכל ציוויליזציה ליצור קשר אי פעם, בעוד שאחרת מציעה שחייזרים כן לכוד מתחת לשכבות עבות של קרח ורוק ק על ירחים רחוקים.

אם קיימים חיים מחוץ לכדור הארץ במערכת השמש שלנו, חוקרים מציעים שהם כנראה מיקרוביאליים, בניגוד לחיים חייזרים תבוניים. אורגניזמים חייזרים אלה נחשבים על כוכבי לכת קטנים וקפואים, כגון ירחי שבתאי או צדק .

למדענים בנאס'א יש ערכו מחקרים לחקור את ההרכב והמצב של האוקיינוסים הגדולים על ירחים אלה, כי, הם חוזים, נוכחותם של מים בשפע עשויה לאפשר לחיים חייזרים לשגשג.

אבל עד כה, אלה הם רק ניחושים מושכלים המבוססים על ממצאים של לוויין גלילאו של נאס'א וסריקה ותצפית נרחבת. נאס'א מתכננת להתבונן מקרוב על ידי נסיעה לירח הקרח של צדק אירופה בתוך העשור הבא .

אבל גם אם כן נמצא חיים זרים, האם נוכל לזהות אותם? חיפוש אחר צורות חיים מוכרות על בסיס פחמן המשתמשות במים כתמיכה בחיים עשוי להגביל אותנו במסע שלנו למצוא חיים חייזרים.

מדענים חייבים להיות מסוגלים להבחין באופן מלא בין הודעות חייזרים מכל שאר הרעשים בחלל - ואפילו זה רחוק מלהיות פשוט. מה אם לא ניתן להבחין במסר שלהם מתדרים אחרים? מה אם הם לא רוצים שימצאו אותם?

בכל מקרה, החיפוש רחוק מלהסתיים. למעשה, במובנים רבים, החיפוש רק מתחיל .

מאמר זה פורסם במקור על ידי עתידנות . קרא את ה מאמר מקורי .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.