Αυτό θα σας βοηθήσει να κατανοήσετε τα μεγέθη των πραγμάτων στο Σύμπαν

Ο Caleb Scharf θέλει να σας ταξιδέψει σε μια επική περιοδεία. Το τελευταίο του βιβλίο, The Zoomable Universe , ξεκινά από τα άκρα του παρατηρήσιμου σύμπαντος, εξερευνώντας τις μεγαλύτερες δομές του, όπως ομάδες γαλαξιών, και φτάνει μέχρι το μήκος του Planck—λιγότερο από το ένα δισεκατομμυριοστό του δισεκατομμυριοστού του δισεκατομμυριοστού του μέτρου. Είναι μια συγκλονιστική σύνθεση του μεγάλου και του μικρού. Οι αναγνώστες που ταξιδεύουν στο βιβλίο αντιμετωπίζονται με εικόνες, διαγράμματα και εικονογραφήσεις, όλα συνοδευόμενα από τη διαυγή, ομιλητική πεζογραφία του Scharf. Αυτά τα οπτικά βοηθήματα δίνουν ζωτικό βάθος και προοπτική στα φαινόμενα που επισημαίνει σαν κοσμικός οδηγός σαφάρι. Γνωρίζατε, προσφέρει, ότι όλα τα αστέρια του Γαλαξία μπορούν να χωρέσουν στον όγκο του ηλιακού μας συστήματος;

Ο Scharf, ο διευθυντής του Κέντρου Αστροβιολογίας του Πανεπιστημίου Κολούμπια, είναι ένας κατάλληλα ελκυστικός οδηγός. Είναι ο συγγραφέας του βιβλίου του 2012 Gravity’s Engines:How Bubble-blowing Black Holes Rule Galaxies, Stars, and Life in the Universe , και έκανε εικασίες στον Ναυτίλος για το αν η εξωγήινη ζωή θα μπορούσε να είναι τόσο προηγμένη ώστε να μην μπορεί να διακριθεί από τη φυσική.

Στο The Zoomable Universe, Ο Scharf θέτει την έννοια της κλίμακας -στη βιολογία και τη φυσική- στο επίκεντρο. «Η αρχή του ταξιδιού σας μέσα από αυτό το βιβλίο και μέσα από όλες τις γνωστές κλίμακες της πραγματικότητας βρίσκεται στο όριο μεταξύ γνωστού και αγνώστου», γράφει. Ναυτίλος τον συνάντησα για να μιλήσουμε για την εμπειρία μας με την κλίμακα και γιατί πιστεύει ότι είναι μυστηριώδης. (Ο Scharf είναι μέλος του συμβουλευτικού συμβουλίου του Nautilus.)

Γιατί είναι ενδιαφέρουσα η κλίμακα;

Η κλίμακα είναι συναρπαστική. Επιστημονικά είναι μια θεμελιώδης ιδιότητα της πραγματικότητας. Δεν το σκεφτόμαστε καν. Μιλάμε για τον χώρο και τον χρόνο - και ίσως αναρωτιόμαστε περισσότερο για τη φύση του χρόνου παρά για τη φύση της κλίμακας ή του χώρου - αλλά είναι εξίσου μυστηριώδες.

Τι είναι μυστήριο για την κλίμακα;

Είναι κάτι που όλοι έχουμε άμεση εμπειρία, έστω και διαισθητικά. Μαθαίνουμε να αξιολογούμε το μέγεθος των πραγμάτων. Αλλά λειτουργούμε ως άνθρωποι σε ένα πολύ, πολύ στενό κομμάτι αυτού που υπάρχει εκεί έξω. Και γνωρίζουμε ένα πολύ στενό εύρος κλίμακων:Από κάποια άποψη, γνωρίζουμε περισσότερα για το πολύ μεγάλο παρά για το πολύ μικρό.

Ξέρουμε για τα άτομα, κάπως, αλλά αν μικρύνετε, γίνεται πιο αβέβαιο—όχι μόνο λόγω της εγγενούς αβεβαιότητας, αλλά η πληρότητα της φυσικής μας χειροτερεύει. Δεν ξέρουμε πραγματικά τι συμβαίνει εδώ. Αυτό σας οδηγεί σε ένα μυστήριο στην κλίμακα Planck. Σε μεγάλη κλίμακα, είναι πράγματα που μπορούμε πραγματικά να δούμε, μπορούμε πραγματικά να διαγραμμίσουμε.

Σε ορισμένες κλίμακες, δεν συμβαίνουν πολλά. Υπονοεί αυτό κάποιο υποκείμενο μυστήριο;

Νομίζω ότι είναι κάτι που αξίζει να το σκεφτούμε. Υπάρχουν κουάρκ και μετά υπάρχουν 20 τάξεις μεγέθους μικρότεροι - τι λέτε για αυτό; Αυτή ήταν η εμπειρία για τα πολύ μικρά, αλλά στη μεγαλύτερη κλίμακα υπάρχει και κάτι από αυτό… το κενό του διαστρικού χώρου. Είναι εντυπωσιακό το πόσο άδειο είναι τα περισσότερα από όλα στη μεγάλη και στη μικρή κλίμακα.

Έχουμε όλα αυτά τα πλούσια πράγματα που συμβαίνουν στην κλίμακα του ηλιακού συστήματος και της γης και στη βιολογική μας κλίμακα. Εκεί έχουμε αποκτήσει τη μεγαλύτερη διορατικότητα, συσσωρεύσαμε τις περισσότερες γνώσεις. Είναι η κλίμακα όπου η ύλη φαίνεται να συμπυκνώνεται, όπου τα πράγματα φαίνονται στερεά, ενώ στην πραγματικότητα, είναι εξίσου άδεια στο εσωτερικό. Είναι όμως αυτό μια ανθρώπινη πολιτισμική προκατάληψη; Ή μήπως αυτό μας λέει κάτι βαθύ για τη φύση του σύμπαντος; Δεν ξέρω πραγματικά την απάντηση σε αυτό. Αλλά υπάρχει κάτι στον τρόπο που έχουμε χτιστεί, στον τρόπο που σκεφτόμαστε τον κόσμο. Προφανώς δεν είμαστε συντονισμένοι με αυτό το κενό.

Όμως μας ελκύει αυτό.

Μας ελκύει—όπως το παράδειγμα στο βιβλίο με τα αστέρια μαζεμένα μαζί. Να πάρεις όλα τα αστέρια από τον γαλαξία μαζί και να μπορέσεις να τα χωρέσεις μέσα στον όγκο του ηλιακού συστήματος; Είναι συγκλονιστικό. Πιστέψτε με, χρειάστηκε να εκτελέσω τους αριθμούς μερικές φορές για να πω, "Ω, εντάξει, αυτό πραγματικά λειτουργεί."

Πώς αναπαριστάσατε πράγματα για τα οποία δεν έχουμε εικόνες, όπως η επιφάνεια ενός εξωπλανήτη ή πράγματα σε πολύ μικρή κλίμακα;

Αυτό είναι κάτι για το οποίο σίγουρα μιλήσαμε πολύ στη σύνταξη του βιβλίου. Ο Ρον Μίλερ, ο καλλιτέχνης, θα δημιουργούσε ένα τοπίο για έναν εξωπλανήτη. Ως επιστήμονας, η τάση μου είναι να πω, "Δεν μπορούμε να το κάνουμε αυτό - δεν μπορούμε να πούμε πώς φαίνεται". Κάναμε λοιπόν αυτόν τον διάλογο. Θέλαμε μια ενημερωμένη καλλιτεχνική προσέγγιση. Έγινε δύσκολο όταν φτάσαμε σε μια μικρή κλίμακα. Ήθελα να αποφύγω το συνηθισμένο τροπάριο, που είναι ένα άτομο είναι μια σφαίρα ή ένα μόριο είναι μια σφαίρα που συνδέεται με πράγματα. Δεν μπορείτε να έχετε μια εικόνα αυτών των πραγμάτων με την έννοια που έχουμε συνηθίσει. Προσπαθήσαμε να συμβιβαστούμε. Κάναμε κάτι που ο κόσμος αναγνωρίζει, αλλά αποφεύγουμε τα μοντέλα με μπαλάκια και ραβδιά που είναι κολλημένα στο κεφάλι όλων.

Ο Dan Garisto είναι επιστημονικός συγγραφέας .

ΠΡΟΣΟΧΗ: Πιστεύουμε σιωπηρά ότι το υπόλοιπο σύμπαν θα πρέπει να μοιάζει με το δικό μας μέρος;

Αυτή η κλασική ανάρτηση Facts So Romantic δημοσιεύτηκε αρχικά τον Νοέμβριο του 2017.