02 May 2014

Cosmos (6) The planet of the tardigrades

Het zesde deel van de Cosmos serie gepresenteerd door Neil deGrasse Tyson uitgezonden op National Geographic.

The planet of the tardigrades
tardigrades kunnen overleven onder de meest
extreme omstandigheden, zoals de buitenaardse ruimte
Voor ieder van ons mensen zijn er minstens een miljard tardigrades. Ze bestaan al 500 miljoen jaar. Ze hebben alle grote massa uitstervingen overleefd. Ze leven in een druppel water, maar kunnen ook een jaar zonder water overleven. Wat extreem is. Vandaar dat we de aarde ook wel noemen: The planet of the tardigrades.

Planten nemen CO2 op,
maken er suiker van
en scheiden zuurstof uit
Planten kunnen zonder ons, wij kunnen niet bestaan zonder planten. We eten planten en ademen hun zuurstof in en verbruiken ze in de vorm van fossiele energie.
Zo ziet fotosynthese er op moleculaire schaal uit!
Fotosynthese wordt uitgebeeld als een fabriek op moleculaire schaal, compleet met lopende band [1], die een miljard maal vertraagd wordt getoond. Anders zou het te snel gaan om te kunnen volgen.
Bladgroen (chlorophyl) is een 3 miljard jaar oude zonnecollector. Als wij fotosynthese kunnen nabouwen in het lab zijn we onafhankelijk van fossiele brandstoffen! Dan kunnen we 'fossiele energie' zelf maken! Dan raakt het nooit op!

 Charles Darwin voorspelde [2] dat er een vlinder moest bestaan op Madagaskar die een bepaalde orichidee moest kunnen gebruiken als voedselplant. In 1903 (dus na zijn dood!) werd de mot Xanthopan morgani  gevonden en gefilmd:

Een nachtopname van de mot bij de orchidee:
De mot komt op de orchidee af en
slurpt het pollen op met een tong van 30 cm
Precies zo als Darwin had voorspeld.

Onze voorouders hebben bestaan uit moleculen waar wij nu ook weer uit bestaan. Recycling van moleculen. Nog een band met onze voorouders van miljoenen jaren geleden.

 Het oude Griekenland, (nu Turkije...) legde de grondslag voor democratie en mensenrechten. Maar nog belangrijker was het idee dat natuurgeweld geen straf of beloning was van de goden, maar kwam door natuurlijke processen die wij konden begrijpen. De eerste die dit inzicht had was Thales van Milete. Helaas hebben geen van zijn geschriften het overleefd.

Goed wordt uitgelegd waarom het element koolstof zo bijzonder is, zo geschikt als basis voor leven. (alles met computer animaties!). Op meesterlijke wijze wordt verder uitgebeeld hoe geur werkt, aanraking op moleculaire schaal. Op speelse wijze wordt vloeiend overgestapt naar de bouw van de atoomkern. En naar kernfusie in de zon. De stabiliteit van de zon maakt het leven op aarde mogelijk (evolutie!). De zon produceert alleen helium. Grotere sterren fuseren helium tot koolstof en zuurstof. Dus de zuurstof en koolstof op aarde zijn niet van onze eigen zon afkomstig. Ijzer en dergelijke nog zwaardere elementen worden geboren in nog zwaardere sterren.

 Met cultuurhistorische terugblikken naar het oude Egypte, en een evolutionaire terugblik 10 miljoen jaar geleden toen onze voorouders in de bomen van Afrika slingerden, en de cosmische blik naar het begin van de tijd toen het heelal 380.000 jaar oud was. Verder kunnen we niet kijken. Verder kunnen we niet terug in de tijd.

Noten
  1. Intelligent Design aanhangers zijn ook gek op de fabrieks metafoor. Zij zeggen: zie je wel! geen fabriek zonder ontwerper!
  2. Ik kom hier later nog op terug.

Vorige blogs over dit onderwerp:

Posted by at 2 comments:
Labels: ,

01 May 2014

Cosmos (5) een telescoop is een tijdmachine (Michell, Herschel, Faraday, Maxwell, Einstein)

William Herschel was de eerste die begreep
dat een telescoop een tijdmachine is.
Het licht legt de afstand van de aarde tot de maan af in 1 seconde. De maan staat dus 1 lichtseconde afstand van ons.
Door de afbuiging van het zonlicht zien we de zon
vóórdat hij er werkelijk is!
De zon staat 8 licht-minuten van ons af. We zien de zon zoals hij 8 minuten geleden was. De horizon bestaat ook niet echt: er is geen rand, het is ook een illusie.
De afstand tot verdere objecten in de cosmos worden in lichtjaren gemeten. Bijvoorbeeld: de krabnevel ligt op 6500 lichtjaar verwijderd. Dat is allemaal gebaseerd op de vaste, onveranderlijke snelheid van het licht. Galileo probeerde tevergeefs de lichtsnelheid te meten.
Volgens sommigen is het heelal 6000 jaar geleden geschapen. Maar hoe kunnen we dan de Krabnevel zien? Het licht van objecten verder dan dat zou ons niet kunnen bereikt hebben. Alleen al daarom moet het universum ouder dan 6000 jaar zijn. Het centrum van onze Melkweg ligt 30.000 lichtjaar weg. Het oudste sterrenstelsel is 13,4 miljard jaar oud. De 'Big Bang' was 13,8 miljard jaar geleden.
Maxwell berekende de lichtsnelheid
Einstein ging verder waar Herschel, Faraday en Maxwell waren gebleven.


Wat gebeurt er als je met de snelheid van het
licht beweegt, en licht naar voren uitstraalt?
Paradoxen ontstaan als je met de snelheid van het licht reist en zelf licht uitzendt. Licht verplaatst zich even snel, hoe snel de bron zich ook beweegt.

 John Michell (18e eeuw): beschreef een 'dark star' wat we tegenwoordig 'black hole' noemen.
Einstein ontdekte dat ruimte en tijd twee aspecten
zijn van hetzelfde: space-time (tijd-ruimte).

Tijdreizen via een black hole, naar een geheel ander universum. Misschien onstaat er in een black hole een nieuw universum. Misschien is zo ons universum ontstaan. Dit was voor mij de moeilijkste uitzending om te begrijpen. Vooral het laatste gedeelte.


Vorige blogs over dit onderwerp:
Posted by at 3 comments:
Labels: ,

30 April 2014

Cosmos (4) De ontdekking van het licht (Mozi, Ibn al-Haytham, Herschel, Fraunhofer)

(capture gemaakt met VLC media player)
Deel 4 van de serie Cosmos (Neil deGrasse Tyson, National Geographic) gaat over de rol van licht in de kennis van de cosmos.
Meer dan 2000 jaar geleden heeft een Chinese filosoof-geleerde Mozi het camera obscura principe ontdekt (beeld wordt op zijn kop geprojecteerd). Mozi streed tegen alle 'vormen van duisternis', was pacifist, vóór democratie, gelijkheid, zelf denken, tégen blinde gehoorzaamheid aan autoriteiten [1], ontwikkelde principes voor het ontdekken van betrouwbare kennis (een 'verlichtingsdenker'?).
Maar er kwam een nieuwe anti-wetenschappelijke keizer die alle anti-autoritaire filosofische boeken liet verbranden en de geleerden werden levend begraven.

(capture gemaakt met VLC media player)
Ibn al-Haytham(Irak): kritiseerde de toen heersende opvatting over de aard van het zien, nl. dat we voorwerpen zien omdat onze ogen lichtstralen uitzenden naar objecten die weerkaatst worden en weer terugkomen naar onze ogen. Volgens deze geleerde is dit principe fout, want voor sterren kan het niet werken omdat sterren te ver weg staan om de lichtstralen zo snel heen en weer te laten gaan. Opbloei van de wetenschap in de moslimwereld! Het christelijke westen volgde een tijd later. Ibn al-Haytham was de eerste ooit die regels voor de wetenschap op schrift stelde. Een methode om fouten te elimineren (zeer modern: [3]). Geen autoriteiten accepteren, alleen argumenten en experimenten accepteren. Want iedereen maakt fouten, inclusief wijzelf [1].

Wetenschap is zo succesvol dat het onze levensduur verdubbeld heeft, het verre verleden onthuld heeft en de toekomst kan voorspellen, en communiceren met de snelheid van het licht en ruimtevaart (Tyson).

 De volgende vebetering was de eerste telescoop van Galileo in 1609. Een hele reeks verbeterde telescopen gaven steeds betere beelden van de cosmos.

Licht is eigenlijk een bizar verschijnsel met unieke eigenschappen: fotonen versnellen onmiddellijk waneer ze hun bron verlaten van nul naar 'de-snelheid-van-licht'. Hoe kan dat? Wat weerhoudt fotonen om sneller te gaan? Hoe kunnen ze door de lege ruimte bewegen? Ze bewegen zich een miljoen maal sneller als geluid. Wetenschappers weten nog niet waarom er een maximumsnelheid van het licht is [2]. Er is dus nog werk aan de winkel.

 Newton was de eerste die de geheimen van de regenboog onthulde. Maar hij zag iets over het hoofd dat 150 jaar later door William Herschel Herschel ontdekt werd: infrarood licht (voor ons oog onzichtbaar, maar voelbaar als warmte).
Hij ontdekte infrarood licht in de controle van een experiment om de warmte van verschillende golflengtes te meten. Verbazingwekkend. Deels geluk. Zeer ingenieus experiment. Onverwacht resultaat. Experiment goed in beeld gebracht door de makers van de serie.

 Joseph Fraunhofer (zijn levensverhaal is bijzonder! goed in beeld gebracht) ontdekte heel dunne zwarte lijnen in het spectrum van licht afkomstig van de zon en sterren. Het bijzondere is dat Newton dit ook had kunnen doen volgens Tyson (?). Maar, ze zijn niet met het blote oog zichtbaar. Had Newton de beschikking over de juiste instrumenten?

 Belangrijke ontdekkingen die daar op volgden: de zichtbare cosmos bestaat overal uit dezelfde elementen. Fraunhofer's ontdekking legde de basis voor de astrofysica, Tyson's 'eigen tak van wetenschap'. Dankzij Fraunhofer weten we wat er zit in de atmosfeer van andere planeten. 

Weer veel geleerd van deze aflevering. Leuk dat wetenschappelijke ontdekkers uit het verleden én uit niet-Westerse landen ook de nodige aandacht krijgen. Door die belangrijke ontdekkingen en ontdekkers in beeld te brengen wordt de vooruitgang in de wetenschap op een zeer overtuigende en natuurlijke manier gedemonstreerd.


Noten
  1. Dit staat in schril contrast met bij voorbeeld de persoonsverheerlijking in de Rooms Katholieke kerk ('Heilige' 'maagd' Maria!), en de bizarre recente vertoning dat pausen elkaar heilig gaan verklaren! Wat een potsierlijke vertoning. Hoe kan welk mens dan ook perfect zijn als ieder mens belast is met de erfzonde? Weet iemand of Jezus heilig verklaard is door de RKK? (verbazingwekkend: hij staat niet in de lijst van heiligen!) Katholieken leven nog in het verleden. Doe iets voor de wereld, het milieu, dieren, rechtvaardigheid, etc, en stop met mensenverering.
  2. Waarom geen tussenliggende snelheden? Waarom geen versnelling en vertraging? Waarom vertragen fotonen op den duur niet totdat ze tot stilstand komen?
  3. Zie:  Hype in Halifax hypes in de wetenschap: de arsenicum bacterie (!), het ENCODE project, Epigenetics, intelligentie. De opname op youtube van de conferentie en met name de lezing van Rosie Redfield die de arseenbacterie grondig de grond in boort, waarmee ondertussen het zelfcorrigerend vermogen van de wetenschap alsnog zijn werk doet.


Vorige blogs over dit onderwerp:
Posted by at 4 comments:
Labels: ,
Subscribe to: Posts (Atom)