March | 2007 | φροντιστήριο

Latest Updates RSS

Βασίλης Ζαρείφης 11:00 pm on March 28, 2007 | 0 | # |

Μια διεθνής ομάδα μαθηματικών κατάφερε να δώσει τη λεπτομερή δομή μια τεράστιας και πολύπλοκης μαθηματικής δομής που επινοήθηκε πριν από έναν αιώνα. Η απεικόνιση της δομής αυτής που έχει 248 διαστάσεις και αποκαλείται Ε8, χρειάστηκε 4 χρόνια δουλειάς και παράχθηκαν κατά τη διάρκειά της περισσότερα δεδομένα απ’ όσα παράχθηκαν κατά την προσπάθεια απεικόνισης του ανθρώπινου γονιδιώματος.

(Μια εικόνα του συστήματος ριζών της Ε_8. Το σύστημα ριζών E₈ αποτελείται από 240 διανύσματα σε ένα 8-διάστατο χώρο. Τα διανύσματα αυτά είναι οι κορυφές ενός 8-διάστατου αντικειμένου. Στην εικόνα μας εμφανίζεται μια προβολή του αντικειμένου αυτού στο επίπεδο σχεδίασης που φυσικά έχει 2 διαστάσεις. Οι γραμμές στην εικόνα συνδέουν τις διαδοχικές κορυφές του αντικειμένου αυτού.)

Ο όγκος των υπολογισμών που απαιτήθηκαν είναι εντυπωσιακός. Αν γραφόταν με μικρά στοιχεία θα καταλάμβανε μια περιοχή σαν το Μανχάταν. Οι μαθηματικοί γίνονται συνήθως γνωστοί με την προσωπική εργασία τους. Αυτή τη φορά όμως η επιτυχία είναι συλλογικό έργο 18 μαθηματικών από τις ΗΠΑ και την Ευρώπη που συνεργάστηκαν για 4 χρόνια. Στο έργο αυτό θα στηριχτούν μαθηματικοί και άλλοι επιστήμονες από τις ερχόμενες γενιές.

Η ομάδα που έκανε τον υπολογισμό της E₈ άρχισε την εργασία πριν από 4 χρόνια. Είχαν συναντήσεις στο Αμερικανικό Ινστιτούτο Μαθηματικών κάθε καλοκαίρι, ενώ συναντιόνταν σε μικρότερες ομάδες και κατά τη διάρκεια του έτους. Η δουλειά τους απαιτούσε ένα μίγμα θεωρητικών μαθηματικών και πολύπλοκου προγραμματισμού στον υπολογιστή. Σύμφωνα με το μέλος της ομάδας David Vogan από το MIT, “Η αρχική κατανόηση του θέματος ήταν αρκετά δύσκολη. Ακόμα και όταν κατανοήσαμε τις μαθηματικές αρχές που βρίσκονταν στη βάση του προβλήματος, μας πήρε πάνω από δύο χρόνια για να συνθέσουμε το πρόγραμμα στον υπολογιστή.
Στη συνέχεια πρόκυψε το πρόβλημα της εύρεσης ενός υπολογιστή αρκετά μεγάλου για να υποστηρίξει τον υπολογισμό”
Για άλλον ένα χρόνο λοιπόν η ομάδα δούλεψε για να συμπτύξει το πρόγραμμα ώστε να είναι εφικτός ο υπολογισμός στους υπάρχοντες σούπερ-κομπιούτερς. Φαινόταν όμως ότι το υπάρχον hardware δεν ήταν ιδιαίτερα κατάλληλο, και η ομάδα σκεφτόταν να περιμένει την δημιουργία της επόμενης γενιάς υπολογιστών. Τότε ακριβώς ο Noam Elkies από το Harvard υπέδειξε έναν έξυπνο τρόπο να εκτελεστούν πολλές μικρές εκδοχές του υπολογισμού, η καθεμιά από τις οποίες παρήγαγε μια μη πλήρη εκδοχή της συνολικής απάντησης. Όλες αυτές οι ελλιπείς απαντήσεις θα συναρμολογούνταν μετά για να δώσουν την πλήρη λύση. Τελικά, ο υπολογισμός πήρε περίπου 77 ώρες στον υπερ-υπολογιστή Sage.

Η κατανόηση της Ε8 δεν συνιστά μόνο μια τεράστια πρόοδο στα μαθηματικά, αλλά μπορεί επίσης να βοηθήσει τους φυσικούς στην προσπάθεια διατύπωσης της μεγάλης ενοποιημένης θεωρίας. Δηλαδή, θα αποκρυπτογραφήσει όλα τα μυστήρια του Σύμπαντος, από το επίπεδο του ηλεκτρονίου έως τους γαλαξιακούς σχηματισμούς.

Ο πυρήνας της ομάδας ήταν οι Jeffrey Adams (Πανεπιστήμιο Maryland), Dan Barbasch (Cornell), John Stembridge (Πανεπιστήμιο Michigan), Peter Trapa (Πανεπιστήμιο Utah) , Marc van Leeuwen (Poitiers), David Vogan (MIT), και (μέχρι το θανατό του το 2006) Fokko du Cloux (Lyon).

Πηγή:Atlas Lie Groups and Representations, physics4u

Back to main blog for any comments
Βασίλης Ζαρείφης 10:54 pm on March 28, 2007 | 0 | # |

Ισως το σύμπαν να προήλθε από ένα “διαζύγιο” και όπως συμβαίνει και στη ζωή ο ένας από τους δύο μαραζώνει.

Από το physics4u

“Αυτή η θεωρία προέρχεται επίσης από την Μ-θεωρία, αλλά κατά παράξενο τρόπο είναι πολύ διαφορετική. Η ιδέα από την οποία προέρχεται είναι ότι ο Κόσμος είχε κάποτε 10 διαστάσεις, αλλά αυτός ο δέκα-διαστατικός Κόσμος ήταν πολύ ασταθής. Έτσι, το αρχικό σύμπαν χωρίστηκε σε δύο Κόσμους: ο ένας έχει έξι διαστάσεις και ο άλλος τέσσερις. Ο Κόσμος των τεσσάρων διαστάσεων, ο δικός μας , παρήγαγε ύλη, τους γαλαξίες και τα άστρα, ενώ συνεχίζει να διαστέλλεται.

Έτσι στην πραγματικότητα το big bang ήταν ο διαχωρισμός ενός σύμπαντος 10 διαστάσεων. Αυτή η διαδικασία λέγεται ότι συνέβη μέσα σε χρόνο 10-43 δευτερολέπτων μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Ο έξι διαστάσεων αδελφός μας Κόσμος, εν τω μεταξύ, κατέρρευσε χωρίς να παράγει καθόλου ύλη. Από εκείνη την ημέρα, οι έξι διαστάσεις παραμένουν τυλιγμένες πάνω σε μια “σφαίρα” όχι μεγαλύτερη από 10-32 εκατοστά σε διάμετρο.

Αυτή η θεωρία διατυπώθηκε από αρκετούς θεωρητικούς φυσικούς, συμπεριλαμβανομένων και των L. Dixon, J. Harvey και του Edward Witten του πανεπιστημίου Princeton και του Ιρανού Cumrun Vafa καθηγητή στο Χάρβαρντ. Σύμφωνα με τον Vafa, ο Κόσμος των έξι διαστάσεων είναι με μορφή “στρεβλωμένου τόρου” – με άλλα λόγια, μια μορφή σαν ντόνατς” […]

Πηγή και περισσότερες πληροφορίες στο physics4u

Back to main blog for any comments
Βασίλης Ζαρείφης 10:44 pm on March 28, 2007 | 1 | # |

Μια εντελώς νέα μορφή ζωής προσπαθούν να δημιουργήσουν ο βιοφυσικός Steen Rasmussen και ο χημικός Liaohai Chen επικεφαλείς ομάδας φυσικών και χημικών στο Εθνικό εργαστήριο του Los Alamos από το οποίο εξασφάλισαν χρηματοδότηση 5 εκατομμυρίων δολαρίων.

Και δεν είναι οι μόνοι. Περισσότερα από 100 εργαστήρια ασχολούνται με το ίδιο εγχείρημα.. Η Ε.Ε. στηρίζει ένα αντίστοιχο πρόγραμμα. Η προσπάθεια μοιάζει με αγώνα δρόμου.

Πολλοί από αυτούς τους επιστήμονες προσπαθούν να λύσουν τον αρχαιότερο επιστημονικό γρίφο: πώς βρέθηκε ο άνθρωπος στη Γη; Ποιος συνδυασμός άψυχων μορίων οδήγησε, πριν από 4 δις χρόνια, στο πρώτο μικροσκοπικό πλάσμα, και από εκεί στην τεράστια βιοποικιλότητα του πλανήτη μας;

Άλλοι, πάλι, ερευνητές θεωρούν ότι οι τεχνητοί οργανισμοί θα φέρουν την επανάσταση στη βιοτεχνολογία Υπάρχουν ερευνητές που δε θέλουν να περιοριστούν στη γενετική τροποποίηση οργανισμών που ήδη υπάρχουν γύρω μας. Θέλουν να δημιουργήσουν εντελώς νέα πλάσματα..

Στόχος τους είναι να δημιουργήσουν ένα ον ξεκινώντας από το μηδέν, να εμφυσήσουν κυριολεκτικά τη ζωή σε ένα γυάλινο δοχείο γεμάτο από άψυχα μόρια. Το πρωτοκύτταρο (protocell) αυτό θα είναι χιλιάδες φορές μικρότερο από ένα συνηθισμένο βακτήριο, μία πολύ πιο πρωτόγονη μορφή ζωής. Η μορφή αυτή της ζωής θα διαθέτει όλα εκείνα τα στοιχεία που χαρακτηρίζουν τους έμβιους οργανισμούς: θα αυτοαναπαράγεται, θα έχει μεταβολισμό, και θα εξελίσσεται.

Το πρωτοκύτταρο του Rasmussen

Ο εμπνευστής του προγράμματος, ο φυσικός Rasmussen, ξεκίνησε ν’ ασχολείται με τα πρωτοκύτταρα πριν από 7 χρόνια και οι συνεργάτες του πιστεύουν ότι αν πετύχουν το στόχο τους, θα έχουν προικίσει το ανθρώπινο είδος με ικανότητες που έως σήμερα διέθετε μόνο η φύση (ή, για άλλους, μόνο ο Θεός).

“Πολλά από αυτά που προτείνουμε είναι απλά να χρησιμοποιήσουμε τη σημερινή φυσική και χημεία με έναν έξυπνο τρόπο ώστε να κάνουν όλα αυτά τα πράγματα για μας”, λέει ο Rasmussen.

Όταν ξεκίνησε το πρόγραμμα του, κατέγραψε τα απαραίτητα χαρακτηριστικά ενός τεχνητού οργανισμού, περιορίζοντας τα στη συνέχεια σε τρία: : μεταβολισμό για την παραγωγή ενέργειας, ένα μόριο παρόμοιο με το DNA για την αποθήκευση των «οδηγιών» λειτουργίας, και μία μεμβράνη που θα λειτουργεί σαν περίβλημα και θα συνέχει τα συστατικά του μέρη.

Το πρωτοκύτταρο παραμένει ενωμένο μέσω μορίων λιπαρών οξέων («σαν σβόλος από χρησιμοποιημένη τσίχλα», εξηγεί ο Rasmussen). Αυτό το συσσωμάτωμα μορίων -το οποίο στη χημεία είναι γνωστό ως μυκήλλιο- είναι το απλούστερο υποκατάστατο μεμβράνης που θα μπορούσε να φτιαχτεί.

Το πλεονέκτημα αυτής της ιδέας είναι ότι το μικήλλο αυτοσυναρμολογείται. Για να το καταφέρουν θα χρησιμοποιήσουν μια επιφανειοδραστική ουσία. Διαλύοντας αρκετές από αυτές τις, εν μέρει υδρόφιλες εν μέρει υδρόφοβες, δομές στο νερό, τα μόρια αυτομάτως συσσωματώνονται σε μυκήλλια.

Το επόμενο στάδιο αφορά το γενετικό υλικό. Οι περισσότεροι οργανισμοί διαθέτουν DNA ή RNA. Ο Rasmussen όμως και η ομάδα του σχεδιάζουν να χρησιμοποιήσουν ένα τεχνητό νουκλεϊκό οξύ που ονομάζεται ΡΝΑ, το ακρωνύμιο των όρων νουκλεϊκό οξύ πεπτιδίων. Δημιουργημένο από τον Δανό βιοχημικό Nielsen και τους συναδέλφους του στις αρχές του 1990, το ΡΝΑ μοιάζει και συμπεριφέρεται όπως το DNA — σχήμα διπλής έλικας, οι ίδιες χημικές βάσεις ως συστατικά. Αντί όμως ο «σκελετός» του ν’ αποτελείται από μόρια σακχάρων και φωσφορικές ομάδες, το ΡΝΑ αποτελείται από πεπτίδια, τις δομικές μονάδες των πρωτεϊνών (που επειδή δεν είναι υδρόφιλη ένωση όπως τα σάκχαρα μπορούν να βυθίζεται στο εξωτερικό τμήμα του μυκήλλιου). Δηλαδή, είναι μια διασταύρωση του DNA και των πρωτεϊνών.

Το μονόκλωνα μόρια ΡΝΑ θα πρέπει να ενσωματώνονται στο εξωτερικό μέρος του μυκήλλιου και να ενώνονται με τα συμπληρωματικά τμήματα ΡΝΑ που θα δημιουργούνται από το μεταβολισμό του οργανισμού. Πώς μπορεί κανείς να είναι σίγουρος; Ο Rasmussen απαντά ότι μόνο στην πράξη θα φανεί πώς λειτουργούν αυτά τα μόρια μέσα στο διάλυμα.

“Εάν γνωρίζαμε εκ των προτέρων πώς να το κάνουμε”, παρατηρεί ο William Woodruff, ένας χημικός από το Λος Άλαμος που ανήκει στην ομάδα του Rasmussen, “θα είχαμε ήδη δημιουργήσει ζωή”.

Προς το παρόν, πάντως, ο Rasmussen λέει ότι το μόνο που τον ενδιαφέρει είναι ν’ αρχίσει κάτι να κινείται μέσα στους δοκιμαστικούς σωλήνες της ομάδας του.

“Ακόμη και ένας υποτυπώδης κύκλος ζωής θα ήταν χαρμόσυνο νέο”.

Την σχετική δημοσίευση τουRasmussen θα βρείτε εδώ

Οι σχετικές δημοσιεύσεις από τις οποίες προέρχονται οι πληροφορίες έχουν ημερομηνία 2005. Η τελευταία σχετική δημοσίευση που βρήκα έχει ημερομηνία 16/10/2006 και θα την βρείτε εδώ. Ο Rasmunssen εξακολουθεί μέχρι σήμερα να εργάζεται στο Los Alamos.

Πηγές

physics4u , Popular Science , European Center for Living Technology (ECLT). , Πρόγραμμα PACE.

Back to main blog for any comments

M	T	W	T	F	S	S
			1	2	3	4
5	6	7	8	9	10	11
12	13	14	15	16	17	18
19	20	21	22	23	24	25
26	27	28	29	30	31

φροντιστήριο

Latest Updates RSS

Βασίλης Ζαρείφης 11:00 pm on March 28, 2007 | 0 | # |

Βασίλης Ζαρείφης 10:54 pm on March 28, 2007 | 0 | # |

Βασίλης Ζαρείφης 10:44 pm on March 28, 2007 | 1 | # |

Recent Posts

Archives

Flickr Photos