GMO

Artykuł został zainspirowany pewnym komentarzem jednego z czytelników, którego pozdrawiam i dzięki za pomysł. Na początku pisania artykułu byłem raczej neutralnie nastawiony do GMO, czyli do organizmów genetycznie zmodyfikowanych, ale w czasie pisania zdecydowanie moje zdanie zmieniło się i zwróciło w stronę popierania GMO. Mam nadzieję, że ponownie uda się, że artykuł trafi na Wykop.pl , ponieważ wiem, że jest tam sporo osób zainteresowanych tematem i nasze grono może się poszerzyć... ale przejdźmy do rzeczy.

'Tylko dwie rzeczy są nies­kończo­ne: wszechświat oraz ludzka głupota, choć nie jestem pewien co do tej pierwszej'- A. Einstein. Długo zastanawiałem się jak powinienem zacząć artykuł o temacie bardzo drażliwym dla wielu osób, ale myślę że słowa słynnego fizyka bardzo dobrze odzwierciedlają to co teraz sądzę na temat organizacji i ludzi, którzy w sumie bez powodu negują GMO w wielu aspektach i nie używają do tego naukowych dowodów.

"Według art. 3 ustawy z dnia 22 czerwca 2001 r. o organizmach genetycznie zmodyfikowanych, GMO to organizm inny niż organizm człowieka, w którym materiał genetyczny został zmieniony w sposób niezachodzący w warunkach naturalnych wskutek krzyżowania lub naturalnej rekombinacji" (źródło). Przytaczam tutaj fragment ustawy z tego względu, że natura jest bardzo potężnym 'zjawiskiem', albo 'siłą', która nie jest do końca poznana. Dlaczego ludzie na siłę próbują wmówić naturze, że coś nie może zajść w niej w sposób naturalny? Jak dla mnie tekst ustawy razi po oczach, ponieważ niejako narzuca naturze, że ona nie może zmieniać w taki sposób genów- jak robią to ludzie w laboratoriach-, co jest ewidentnym nietaktem w stosunku do Matki Natury, ponieważ nie jest ona do końca zbadana i nie wiemy z całą pewnością jakie niespodzianki może przynieść. Mimo (jak dla mnie) złego brzmienia drugiej części ustawy, my zajmiemy się głownie jej pierwszą częścią, a mianowicie czym jest organizm GMO?

Kiedy na początku lat 70. ubiegłego wieku zaczęto wprowadzać w obieg technologie rekombinacji materiału genetycznego organizmów, wielu uczonych przewidywało szybki upadek technologii jako wysoce zagrażającej bezpieczeństwu. Z czasem, gdy zasady rządzące się w świecie genetyki stawały się dla nas zrozumiałe, a technologie z roku na rok były coraz bardziej udoskonalane, znaczna część populacji naukowców zaczęła powszechnie akceptować organizmy transgeniczne w przeciwieństwie do szerokiej opinii publicznej, która od tamtych czasów niewiele się zmieniła. W artykule skupiam się głownie na roślinach  i zwierzętach transgenicznych, czyli takich, których DNA został zmanipulowany i zmieniony tak, aby dany osobnik działał w inny sposób niż działa w naturze, a przy okazji żeby człowiek mógł z tego czerpać korzyści. Oczywiście rośliny transgeniczne są zdecydowanie bardziej popularne od modyfikowanych zwierząt z uwagi na łatwość w hodowli i manipulacji genami roślin niż zwierząt, ale mimo wszystko trzeba zdawać sobie sprawę z tego, że takie zwierzęta też istnieją.

Obecnie badania i techniki modyfikacji materiału genetycznego organizmów koncentrują się gównie na 3 punktach: zmienianie aktywność genów naturalnie występujących w danym organizmie, wprowadzanie do organizmu dodatkowych kopii jego własnych genów, wprowadzanie genów pochodzących z organizmu innego gatunku. Oczywiście wszystkie z tych metod budzą wiele kontrowersji, a zwłaszcza mieszanie genów organizmów różnych gatunków.

Opozycjoniści w stosunku do GMO wytaczają wiele głupich argumentów, które są bardzo nieprecyzyjnie formułowane i jak dla mnie są po prostu manipulatorami niedoinformowanej części społeczeństwa. Spróbuję przytoczyć tutaj kilka cytatów opozycjonistów GMO i wstawia swój komentarz na ten temat.


Inżynieria genetyczna z inżynierią ma wspólną tylko nazwę, bardziej by pasowało określenie ruletka. Celem jest wprowadzenie genu (fragmentu DNA) jednego gatunku (np. bakterii) do DNA drugiego gatunku (np. kukurydzy) w taki sposób, aby nowy zmodyfikowany organizm posiadał określoną cechę (np. wytwarzanie pestycydu przez kukurydzę, który normalnie jest wytwarzany przez bakterię). Obecna technika nie pozwala na dokonanie tego w precyzyjny sposób modyfikując DNA w konkretny ściśle określony sposób. Ale nie potrzeba dokładnej wiedzy, aby tego dokonać. Można zrobić to w sposób losowy na dużej ilości komórek przy użyciu pistoletu genowego i później wybrać tylko te komórki które "działają" a resztę pominąć.- cytat pochodzi ze strony Izba- ochronna. Już na pierwszy rzut oka widać  że autor tego tekstu nie za bardzo jest obeznany z technikami stosowanymi w tworzeniu nowych gatunków roślin i zwierząt. Po pierwsze pistolety genowe wcale nie są aż tak bardzo popularne w technikach GMO z uwagi na trudności z ich zastosowaniem. Po drugie w modyfikacjach organizmów potrzeba ogromnej wiedzy, aby precyzyjnie i zgodnie z oczekiwaniami 'wmanewrować' gen pożądany do obcego organizmu i zrobić to tak, aby gen zachował swoją odrębność, a organizm mógł normalnie funkcjonować. Obecnie stosuje się bardzo dokładne metody wprowadzania obcego materiału genetycznego do organizmów. Przedstawię to na najprostszym przykładzie- z użyciem wektora, czyli techniki bardzo popularnej w tworzeniu nowych gatunków. W pierwszej fazie wyodrębnia się pożądany gen z określonego organizmu. Gen bada się pod kątem aktywności itp. Przygotowany gen wprowadza się do specjalnego wirusa roślinnego, który nie posiada swojego materiału genetycznego. Wirus ten z zawartym w sobie konkretnym przygotowanym przez nas genem przenosi się na roślinę, którą wirus atakuje i wszczepia jej gen o który nam chodzi. Po czasie wyodrębnia się zarażone komórki rośliny i tworzy z nich osobną hodowlę z której wybiera się najbardziej obiecujące i najlepiej wykształcone komórki z zawartym w nich nowym,  zmodyfikowanym DNA. Komórki te sadzi się na odpowiednio dobranych pożywkach i po czasie odtwarza się cała- zmodyfikowana roślina. Jeśli coś pójdzie nie tak w oczywisty sposób łatwo jest taką roślinę wraz z 'zepsutymi' genami usunąć. Nie rozumiem oburzenia ludzi myślący w taki sposób- wydaje mi się, że ci ludzie myślą, że jakaś roślina, gdy tylko dostanie określony gen trafia na pole, po czym wydaje plon, a ten trafia na półki sklepowe. Oczywiste jest, że po uzyskaniu zmodyfikowanej rośliny jest ona badana na wszystkie możliwe sposoby i testowana pod każdym możliwym kątem. Jeśli jakiś zmodyfikowany organizm trafia już do obiegu jest on bardzo dokładnie przebadany i opisany pod każdym kątem.

Stwierdzono, że dochodzi na dużą skalę do krzyżowania między roślinami GM a konwencjonalnymi. Pyłki roślin GM są przenoszone przez wiatr, owady, ludzi na sąsiednie uprawy i nie sposób temu zapobiec.- ten dość ironiczny fragment pochodzi ze strony Kampania "Stop GMO w Polsce".   Kawałek ten jest bardzo ironiczny, ponieważ w samym tekście ustawy wyraźnie jest napisane "materiał genetyczny został zmieniony w sposób niezachodzący w warunkach naturalnych". Więc w takim razie zmiany w materiale genetycznym mogą zachodzić w naturze, czy nie? Przeciwnicy GMO powinni pierw dogadać się w tej kwestii, a potem ustalić jedną konwencję jaką będą uznawali za poprawną, bo w taki sposób powstaje zamieszanie.



Dowody zebrane w ostatnich latach wykazują niezbicie, że wysokość plonów bynajmniej nie wzrosła. Z relacji rolników z Północnej Ameryki wynika, że plony są znacznie niższe niż oczekiwano, co potwierdzają niezależne badania naukowe. Cytat również ze strony "Stop GMO w Polsce". Owszem- co do tego, że plony nie są większe trzeba przyznać rację, ale wynika to z prostego faktu- zbyt mało jeszcze wiemy, aby zwiększyć wydajność plonów w sposób zadowalający. Zaraz podniesie się głos opozycjonistów, że jeśli mało wiemy to nie powinniśmy się za to brać, ale kiedy mamy się tego nauczyć jeśli nie będziemy robili wielu prób i popełniali błędów? Po tylu latach od narodzenia się inżynierii genetycznej naukowcy coraz lepiej radzą sobie z manipulacją genową i osiągają coraz to lepsze rezultaty. Plony może się nie zwiększyły, ale zmniejszyła się zdecydowanie zachorowalność roślin poprzez produkcje przez nie sztucznych środków ochronnych, których w naturze nie wytwarzają.

GMO zamiast przyczyniać się do rozwiązania problemu głodu, dodatkowo powodują jego pogłębienie. Wprowadzenie technologii GM zaburza równowagę przyrody w istniejących ekosystemach i w dalszej kolejności powoduje najgorsze skutki jak: wyjałowienia gleby, niskie plony i stałe zagrożenie chorobami. Dalej ta sama manipulatorska strona- proste wyjaśnienie, dlaczego ten fragment jest ewidentnie celowo zmanipulowany. Ponieważ produkty technologii GMO muszą być sprawdzane oznacza to, że trzeba je gdzieś wysiewać i z powodu braku innej opcji, miejscem ich wysiewu jest Ziemia, ale (!!) trzeba pamiętać  że plantacje GMO są bardzo mocno odgradzane od naturalnych upraw, a często GMO hodowane są w specjalnie do tego celu przygotowanych szklarniach, więc nie rozumiem powodu dla którego ktoś mówi, że powoduje to zachwianie przyrody. Każda hodowla roślin GMO jest staranie odizolowana od innych upraw i jest bardzo mocno kontrolowana i opisana. Organizmy w początkowych fazach testów na samym początku hoduje się w specjalistycznych laboratoriach, a dopiero jeśli dany organizm jak np. genetycznie zmodyfikowana pszenica jest OK w każdym względzie, trafia na pola, które i tak i tak są starannie monitorowane i kontrolowane, mimo tego, że organizm, który dochodzi do fazy w której mogą stosować go rolnicy jest całkowicie bezpieczny dla środowiska i niejednokrotnie pod tym kątem badany.

KONSUMENCI/ZDROWIE: Nigdy wcześniej takie składniki (GMO) nie były częścią naszej diety. Nie zbadano, że są one bezpieczne. Hmm.. to teraz każdy cukrzyk na świecie, który jest przeciwny GMO powinien wywalić zapas insuliny jaki trzyma w domu i powinien umrzeć w cierpieniu. Insulina, którą plaga cukrzyków namiętnie wstrzykuje sobie dzień po dniu jest otrzymywana nie skądinąd jak właśnie z bakterii genetycznie zmodyfikowanych w taki sposób by produkowały insulinę ludzką! Dlaczego więc nikomu to nie przeszkadza, że wstrzykuje sobie produkt pochodzenia bakterio-ludzkiego?

U szczurów karmionych kukurydzą zmodyfikowaną stwierdzono poważne anomalia zdrowotne – podwyższenie liczby białych krwinek, wzrost poziomu cukru we krwi, zaburzenia pracy nerek.  U osób prowadzących zdrowy tryb życia, a mieszkających w wielkich miastach również stwierdza się wiele zaburzeń niepowodowanych przez GMO, ale przez warunki życia. Jak dla mnie teksty w stylu 'GMO wywołuje taką i taką chorobę' są dość mało zasadne i co najmniej głupie z tego względu, że w obecnych czasach praktycznie każdą chorobę można powiązać z dowolnie występującym czynnikiem. Ktoś dostał zapalenia spojówki- na pewno miał złe żarówki. Ktoś dostał krwotoku z nosa- na pewno przez zanieczyszczenie powietrza. Ktoś dostał guza mózgu- to na pewno przez prowadzenie przez niego rozmów przez telefon komórkowy. Ktoś umarł na raka żołądka?- z całą pewnością winna była mikrofalówka. Równie dobrze można powiedzieć  że zapalenie spojówki, krwotok z nosa, guz mózgu i rak żołądka spowodowane były jedynie używaniem komórki, albo można zwalić winę na zjedzenie tydzień wcześniej zmodyfikowanego pomidora! Jak tak dalej pójdzie złamanie nogi będzie utożsamiane ze złym ułożeniem planet- a na to wpływu nie mamy!

W internecie prawie na każdej stronie "ANTYGMO", gdzie sypią się sowite gromy, można znaleźć wiele informacji, że zjedzenie pomidora/ marchewki/ kukurydzy, czy czegokolwiek zawierającego zmodyfikowane geny może doprowadzić do połączenia się tych genów z naszymi genami. Jest to najbardziej idiotyczny, durny, nienaukowy i kretyński sposób myślenia jaki tylko można sobie wyobrazić  Jeśli by tak było to dlaczego DNA marchewki, która nie była genetycznie zmodyfikowana od tylu tysięcy lat jak ją jemy jeszcze nie przeniknęło w nasze DNA? Analiza EFSA, oparta na 130 projektach naukowych przeprowadzonych przez 500 grup badawczych, stwierdza, że GMO nie niosą ze sobą większego ryzyka niż niemodyfikowane organizmy [1]. Zresztą... wyobrażacie sobie człowieka z kalafiorem zamiast głowy "bo zjadł zmodyfikowanego kalafiora"- żenująca wizja.

Po krótcy powiem jeszcze dlaczego mimo tego, że GMO nie wpływa bezpośrednio na wzrost plonów może wpłynąć na wydajność-  prostym przykładem jest wprowadzanie do organizmów dodatkowych genów wzrostu (obrazek obok). Tak genetycznie zmodyfikowana ryba oprócz tego że jedynie jest większa od 'oryginalnej' wersji jest dokładnie taka sama, jadalna i niezagrażająca bezpieczeństwu nikomu, kto jej spróbuje. Wnioski dlaczego wprowadzanie chociażby genów wzrostu jest korzystne i wymierne nasuwa się sam.

Moim zdaniem organizmy genetycznie modyfikowane przy większych nakładach pieniężnych, większym zaangażowaniu ośrodków badawczych i przede wszystkim dzięki większej otwartości umysłów ludzi może bardzo mocno rozwinąć się i zwalczyć wiele problemów z jakimi boryka się ludzkość... bez względu na to co mówią przeciwnicy. 

Dlaczego Słońce świeci?

Zanim przejdę do głównego tematu artykułu, na samym początku ze względu na bardzo wielki i szybki skok popularności bloga chciałbym podziękować wszystkich za te miłe i mniej miłe komentarze. Mam nadzieję, że chociaż kilka osób, które prawdopodobnie znalazły mojego bloga dzięki Wykop.pl zostaną tutaj na dłużej. Dzięki też wszystkim osobom, które polubiły profil bloga na Facebook. Dzięki też tym, którzy pisali do mnie na priv i zadawali najróżniejsze pytania. W najbliższym czasie z okazji ciekawych pytań jakie dostałem, postaram się opracować jakiś artykuł wyjaśniający poruszone w wiadomościach zagadnienia ;)

Słońce. Najbliższa Nam gwiazda, a zarazem główny powód naszej egzystencji we Wszechświecie. Wielka, rozżarzona kula ognia wschodząca na horyzoncie na wschodzie i zachodząca na zachodzie. Słońce jest głównym obiektem, które 'zasila' Ziemię, poprzez jej ogrzewanie i dostarczanie niezbędnego promieniowania o określonych długościach fali dzięki którym rośliny mogą prowadzić fotosyntezę, wiemy kiedy jest dzień, a kiedy noc, a Ziemia nie jest jedną wielką kulą śniegu unoszącą się w przestrzeni. Dzięki najbliższej Nam gwieździe możemy zawdzięczać naszą egzystencję, ale żeby dojść do tego, dlaczego Słońce jest aż tak istotne, musimy cofnąć się w czasie do momentu jego powstania.

Znajdujemy się teraz w miejscu oddalonym od współczesnych czasów o około 5 miliardów lat. Nie ma jeszcze Ziemi, ani księżyca, nie ma nawet Słońca. W przestrzeni unoszą się jedynie obłoki gazowego wodoru z domieszką helu. Obłoki te wirują dookoła siebie i tu i ówdzie powstają ich zagęszczenia. Z czasem zagęszczenia powiększają się i zbijają ze sobą. Po kilku- kilkudziesięciu milionach lat z pierwotnego obłoku gazowego uformowało się protosłońce. Protosłońce było tworem, który ulegał wielkim naprężeniom. W pierwszych etapach powstawania gwiazdy, obłoki gazowe kurczyły się i zbijały ze sobą tworząc coraz to większy twór, generujący coraz to większe pole grawitacyjne, które 'zmuszało' pozostałe obłoki do zbijania się razem. Po pewnym czasie obkurczania się obłoków, materia rozgrzała się na skutek ściskania i zapadania. W momencie, gdy temperatura w niektórych regionach zapadającego się obłoku przekroczyła temperaturę około 14 milionów Kelwinów zaczęły powoli zachodzić reakcje termojądrowe- w dalszej części tekstu objaśnię na czym one polegają. W momencie, gdy Nasza gwiazda zdołała rozpalić się powstał nowy problem. W wyniku reakcji termojądrowych powstaje ciśnienie skierowane na zewnątrz Słońca. W początkowych okresach istnienia, Słońce wpadało w swoiste drgania. Najpierw protogwiazda zapadała się pod wpływem pola grawitacyjnego i na skutek wzrostu ciśnienia zaczęły zachodzić reakcję termojądrowe. W momencie, gdy reakcje 'rozkręcały się' gwiazda puchła, ponieważ zostało wytworzone ciśnienie skierowane na zewnątrz. W momencie, gdy protogwiazda puchła w tym samym momencie zaczęła się ochładzać na skutek rozprężania co prowadziło do wygaszenia reakcji termojądrowych i ponownego jej skurczenia. I tak działo się przez kilka milionów lat, aż do osiągnięcia przez Słońce względnej stabilności, czyli drgawki te trwały do momentu, aż ciśnienie grawitacyjne równoważyło się z ciśnieniem termojądrowym i tak pozostało, aż do dzisiaj.

Przyjrzyjmy się teraz wewnętrznej budowie Słońca oraz mechanizmach jakie pozwalają mu świecić,  ponieważ jest to główny temat dyskusji. Zaczniemy od jądra, bo trzeba pamiętać  że to właśnie w jądrze Słońca w temperaturze ponad 14 milionów Kelwinów powstaje około 97% całej energii produkowanej przez gwiazdę. Jądro Słońca jest stosunkowo niewielkim tworem o objętości jednej czwartej objętości całości. Jest ono w około 40% wypełnione wodorem i ma gęstość 150 razy większą od gęstości wody. O dziwo w jądrze Słońca panują egipskie ciemności! Wiem, że zaraz spora część ludzi może pomyśleć jakim cudem w najjaśniejszym, najbliższym nam obiekcie mogą panować totalne ciemności, ale odpowiedź jest zdecydowanie prostsza niż nam się wydaje. Jeśli znaleźlibyśmy się w jądrze Słońca zobaczylibyśmy całkowitą ciemności  mimo, że dookoła nas rozgrywały by się miliardy miliardów miliardów nukleosyntez naraz. W każdej sekundzie Słońce spala około 657 milionów ton wodoru w hel, ale jądro pozostaje całkowicie ciemne z tego prostego względu, że są to tak wysokoenergetyczne reakcje, że człowiek nie byłby w stanie ich dostrzec. Działa to podobnie na zasadzie 'niewidzialnego' dźwięku wydawanego przez gwizdek myśliwego- to, że nie słyszymy pisku, nie oznacza, że nie słyszą go w tym wypadku psy. Podobnie jest ze Słońcem- to, że nie bylibyśmy w stanie zobaczyć jądra Słońca ze względu na panujące tam ciemności nie oznacza, że nie powstaje tam energia- przeciwnie! Trzeba pamiętać  że energia jaka powstaje w jądrze gwiazdy jest tak wielka, że nie jesteśmy w stanie jej zobaczyć. Światło widzialne docierające do naszych oczu powstaje w późniejszym okresie, podczas długiej wędrówki fotonów z jądra Słońca do powierzchni. Zbawieniem dla Nas jest fakt, że energia jaka powstaje we wnętrzu Słońca nie dociera do powierzchni Ziemi w takiej formie w jakiej powstaje. Energia wyzwalana w reakcjach termojądrowych we wnętrzu potrzebuje wielu lat (20 000 lat), aby przebić się przez gąszcz atomów o grubości 600 000 kilometrów. W czasie trwania tej wędrówki foton traci część swojej energii, dlatego pewna część fotonów produkowanych przez Słońce trafia do naszych oczu jako widmo światła widzialnego. Cała reszta widma to promieniowanie ultrafioletowe  mikrofalowe, radiowe, gamma itp.
Tyle mówimy o reakcjach termojądrowych, że chyba nadszedł czas, aby po krótcy opisać  czy one są. Ja zajmę się głownie cyklem 'pp' czyli cyklem protonowym, który jest głównym napędem naszej gwiazdy. We wnętrzu Słońca pod wpływem wysokiej temperatury i ogromnych ciśnień z 4 atomów wodoru powstaje jeden atom helu. Reakcja ta złożona jest z 3 głównych etapów. Cykl rozpoczyna się fuzją dwóch wysokoenergetycznych protonów, która jest możliwa w momencie, gdy mają one dostatecznie dużą energię, by pokonać barierę kulombowską- czyli barierę odpychania elektrostatycznego. Zbliżenie protonów jest możliwe dzięki znanemu z mechaniki kwantowej efektowi tunelowemu. W pierwszym etapie fuzji z dwóch atomów wodoru powstaje jądro deuteru, a oprócz tego powstają tzw. 'odpadki' w postaci pozytonu i neutrina elektronowego. W momencie gdy pozyton spotyka się z elektronem następuje anihilacja i powstają dwa kwanty promieniowania gamma, które rozpoczynają długą wędrówkę w kierunku powierzchni Słońca. W kolejnym etapie jądro deuteru łączy się z atomem wodoru tworząc jądro helu zbudowane z 1 neutronu i dwóch protonów. W tym etapie powstaje kolejny, pojedynczy kwant promieniowania gamma. W ostatnim etapie dwa jądra helu (z wcześniejszych etapów) łączą się, dzięki czemu powstaje jedno właściwe jądro helu o 2 protonach i dwóch neutronach oraz dwa atomy wodoru. Jest to główny cykl reakcji, które podtrzymują Słońce przy życiu.  Obok cyklu pp odbywają się jeszcze cykle ppll i pplll. W ppll, który odbywa się w temperaturach wyższych niż 14mlnK z jądra helu 3He z helem 4He powstaje jądro berylu 7Be, a w cyklu pplll w temperaturze przekraczającej 23mlnK może zajść fuzja wodoru i berylu w wyniku której powstaje jądro boru 8B.

Ponad jądrem Słońca w którym zachodzą procesy syntezy termojądrowej roztacza się otoczka jądrowa w której nie ma już miejsca na reakcje termojądrowe z uwagi na za niską temperaturę. Przez otoczkę o temperaturze około 2mlnK energia z wnętrza Słońca transportowana jest na powierzchnię, aż do atmosfery gwiazdy z której ucieka ona w przestrzeń kosmiczną. W momencie podróży energii z ciemnego jądra, kwanty promieniowania tracą części swojej energii przez co 95% promieniowania gamma tworzącego się w jądrze, rozdziela się na każdy typ widma promieniowania. Mały % tej energii my odbieramy jako promieniowanie widoczne- cała reszta jest niedostępna dla naszych oczu.

Zachęcam Was do odwiedzenia zaprzyjaźnionego i dobrze znanego Wam Antykwariatu, w celu poszukania sobie innych książek, które dogłębniej przeanalizują budowę i mechanizm działania Słońca.

Dlaczego nie przenikamy przez ściany?

Nie przechodzimy przez ściany. Przedmioty nie przenikają przez siebie. Nie mieszamy się z otaczającym nas światem. Podczas podawania ręki znajomemu nie zlewamy się z nią. Kawa stojąca na stole nie przelewa się przez stół a przy okazji przez całą resztę świata. Ale dlaczego?

Orbitale molekularne atomu wodoru. Źródło.

Materia zbudowana jest z atomów, małych tworów o których można powiedzieć, w wielkim uproszczeniu- "kuleczki". Atom 'zbudowany' jest głównie z próżni- czyli z nicości. 99% masy atomu skupiona jest w małym, bardzo gęstym jądrze otoczonym wielką objętością nicości i dopiero gdzieś tam w oddali od jądra krążą małe kuleczki, które są falami o znikomej masie- elektrony. Oczywiście przedstawiam to w wielkim uproszczeniu, ale mniej więcej tak to wygląda.
Jeśli atom to w większości próżnia dlaczego nie jest w stanie przenikać przez inne atomy?

'W danym stanie kwantowym może znajdować się jeden fermion – żadne dwa fermiony nie mogą w jednej chwili występować w dokładnie tym samym stanie kwantowym.' (Odnośnik). Tekst przed nawiasem o odnośniku wydaje się dość skomplikowany, ale dla chemików, czy fizyków jest to  credo, coś jak naukowy symbol wiary znany pod mniej poetycką nazwą- zakaz Pauliego. Wolfgang Pauli -szwajcarski fizyk, sprawca wielu odkryć i jeden z twórców mechaniki kwantowej, sformułował zasadę dotyczącą się elektronów,  protonów i neutronów, czyli cząstek materii. W uproszczeniu zakaz ten 'zakazuje' cząstkom przebywania w tym samym miejscu, o tym samym czasie w tym samym stanie kwantowym. Inaczej mówiąc- w pobliżu siebie nie mogą przebywać 2 cząsteczki, które opisują te same liczby kwantowe, czyli muszą mieć różne od siebie funkcje falowe.

Zakaz Pauliego jest bardzo przełomowym sposobem myślenia. Tłumaczy on, dlaczego atomy mimo pustki w ich wnętrzu nie można zgniatać jak gąbek, oraz, że atomy nie mogą przenikać przez siebie- czyli występować w tym samym miejscu. Nadaje to materii sztywność  Samo odkrycie zakazu związane było z elektronami, krążącymi dookoła jądra atomowego. Pauli próbował wyjaśnić ich zachowanie- dzięki czemu rozpracował ich zasady postępowania. Elektrony w atomie, na mocy zakazu, nie mogą występować w tym samym miejscu, ale dążą do zachowania jak najniższej energii. Na pierwszej powłoce od jądra mogą występować jedynie 2 elektrony, ponieważ wykorzystują one konfiguracje liczb kwantowych i nie przeczą one zasadzie Pauliego. Nie ma możliwości by na pierwszej powłoce pojawił się trzeci elektron- ponieważ jedna z liczb kwantowych, która opisywałaby jego zachowanie była by powtórzona, a to łamie zakaz Pauliego. Im atom ma więcej elektronów, muszą one zajmować coraz to dalsze 'siedzenia' od jądra by spełniać warunki zakazu. Zajmują one miejsca dwójkami tworząc orbitale atomowe ulokowane dookoła jądra w specyficzny sposób. Na każdym orbitalu elektrony różnią się spinem- czyli tak jakby kręcą się w przeciwnych kierunkach. Idą za tym konsekwencje w postaci tego, że elektrony znajdujące się na swoich orbitalach nie mogą przechodzić bliżej jądra co nadaje materii sztywność  Zakaz Pauliego jest tak dobrze działającą zasadą, że nie potrafią się mu oprzeć nawet nowo powstające gwiazdy neutronowe. Podczas ogromnego grawitacyjnego zgniatania atomów na skutek siły pola grawitacyjnego tworzącej się gwiazdy neutronowej, elektrony są tak mocno ściskane, że maksymalnie zbliżają się do jądra, ale dalej pozostają na swoich miejscach nie łamiąc zakazu. W momencie gdy ściskanie jest tak wielkie, że atom nie jest w stanie dalej się powstrzymywać  elektrony zamiast zajmować obok siebie dowolne miejsca, wolą spaść na jądro atomu i w połączeniu ze znajdującym się tam protonem dać neutron. Stąd nazwa gwiazd- gwiazdy neutronowe. Elektrony te (podobnie jak cała materia) tak silnie nie potrafią złamać zakazu Pauliego, że znajdują inne rozwiązanie w postaci połączenia się z protonem.

____
Ostatnio zauważyłem, że mój blog często trafia na stronę Wykop.pl . Jest to bardzo miłe, ponieważ grono czytelników powiększa się, ale zdążyłem przeczytać kilka niepochlebnych opinii na temat mojego bloga. Nie chodzi mi o to, że forma bloga, czy zasady i poglądy jakie ja wyznaje mogą się komuś nie podobac- krytyka w tym wypadku jest pomocna, ponieważ daje do myślenia co można zrobić  by bloga polepszyć  Nie rozumiem tylko kwestii, że w kilku opiniach widziałem hejty o to, że podaje nieprawdziwe informacje- wszystkie informacje, które podaje w postach są zgodne z przyjętym stanem wiedzy. Często uciekam się do uproszczeń, ponieważ nie jest możliwe by przedstawiać tutaj naturę rzeczy w dosłownym jej znaczeniu, poza tym mija się to z celem. W momencie, gdy 'nie pamiętam' o obowiązującej nauce i daje od siebie własne pomysły informuje o tym na początku posta, by czytelnik miał świadomość,  że to co pisze może być różne z tym co myślą naukowcy.
Widziałem też posty dotyczące tego, że blogi naukowe powinny odejść od polityki i religii. Moim zdaniem tak nie jest, dlatego pisze też o swoich, prywatnych poglądach w tej sprawie. Religia i polityka też w swojej naturze są naukami, o których też możemy mówić- nie zostawiajmy tego tematem tabu.  To czy komuś się religia podoba czy nie to już jest inna sprawa- a ponieważ jest to mój blog, pisze w nim moje opinie na ten temat, które wiem, że nie muszą podobać się wielu ludziom.
Widziałem też niepochlebne komentarze, że blog dotyczy się wielu spraw i nie koncentruje się na konkretnej tematyce- ja pytam po co się ograniczać  Mam ochotę pisać o wielu dziedzinach nauki i tak będę pisał. Jednym z zadań bloga jest promocja nauki, a nauka nie ogranicza się tylko do jednego. Pisze o tym co mnie interesuje i staram się tym zainteresować innych. Jeśli się uda- super, jeśli nie- trudno.

Dlaczego żarówka świeci?

Zastanawialiście się kiedyś dlaczego żarówka świeci? Może ktoś z Was zastanawiał się, skąd bierze się świecenie na przykład rozżarzonego kawałka węgla, piecyka, drutu? Nie mówimy tutaj o płomieniu- to jest całkowicie inne zjawisko, a mianowicie chemiczne. Może to być zadziwiające, ale świecenie rozżarzonych przedmiotów jest zjawiskiem... kwantowym.

Zwykle mówiąc o fizyce kwantowej, ludzie mają na myśli szalonych naukowców, wielkie cyklotrony, ogromne energię i grono dziwnie nazywających się cząsteczek, ale przede wszystkim mają przed oczami setki skomplikowanych wzorów, których nie da się ogarnąć. Oczywiście mówiąc o zjawiskach fizycznych na poziomie kwantów, jeśli chcemy dokładnie oddać naturę procesu musimy używać skomplikowanych aparatów matematycznych, które niestety, nie są dla wszystkich dostępne, ale to nie powstrzymuje nas przed obserwacją zjawisk bez użycia potężnych maszyn. Wystarczy do tego lampa. Zwykła lampa biurowa czy jakakolwiek lampa. W mowie potocznej przyjęło się mówić,  że żarówka świeci, bo płynie przez nią prąd i ona się nagrzewa i już. Jest to jedynie połowiczna prawda, ale spróbujmy przyjrzeć się temu z perspektywy atomu.

Pręt w żarówce złożony jest głownie z wolframu. Wolfram jest pierwiastkiem 6 grupy i 6 okresu Układu Pierwiastków. Jest metalem o symbolu W. Powodem dla którego używany jest jako żarnik jest jego wysoka temperatura topnienia (powyżej 3000K), ponieważ trzeba pamiętać, że w żarówce, w której panuje dość wysokiej jakości próżnia, podczas świecenia pręcik osiąga temperaturę około 2500-3000 Kelwinów.

Podczas pstryknięcia przełącznikiem światła, przez instalację elektryczną zaczyna poruszać się prąd. Jeśli mówimy, że prąd 'płynie' mamy na myśli uporządkowany ruch elektronów. Elektrony te pochodzą z elektrowni (nie będę tutaj omawiał dokładnego procesu powstawania prądu i jego przesyłu do naszych domów, ponieważ nie jest to celem artykułu, ale dla chętnych polecam artykuł, który znajdziecie pod tym linkiem). Drucik wolframowy zbudowany jest z atomów, czyli "kulek" otoczonych gęstą chmurą elektronów. Podczas przepływu prądu przez drucik wolframowy występuje zjawisko 'hamowania prądu'- oznacza to, że drucik wykazuje pewien opór, czyli tak jakby hamuje przechodzenie elektronów. Powoduje to wzbudzenie wibracji atomów wolframu. Atomy te zaczynają mocno i szybko drgać  Po chwili elektrony atomów przeskakują na powłoki wyższe- trzeba pamiętać  że elektrony w atomie 'krążą' po odpowiednich orbitach, tak jak planety dookoła Słońca. W momencie gdy atom otrzymuję pewną energię ( o odpowiedniej wartości) elektrony z niższych powłok przechodzą na powłoki wyższe, przez co zyskują wyższą energię. Atomy nie lubią być w takim stanie- im niższa energia atomu tym jest on 'spokojniejszy', dlatego elektrony, które przeszły na wyższe powłoki po chwili 'decydują' się wrócić na swoje orbity, by atom nie musiał długo pozostawać w stanie wzbudzonym. Oczywiście mają one 'nadmiar' energii, dzięki której przeszły z niższej powłoki na wyższą, a ponieważ energia nie może tak po prostu znikać,  to aby elektrony mogły przejść z wyższej powłoki na niższą muszą oddać część energii. Przez długi czas zastanawiano się jak elektron oddaje część tej energii, aż odkryto pewną cząstkę- foton. Zanim przejdę do omawiania roli fotonu w procesie powstania barwy wrócę na chwilę do mechanizmu powstania fotonu. Foton sam w sobie jest bez masową 'kuleczką', która przenosi oddziaływanie elektromagnetyczne. Fotony poruszają się z prędkością światła, bo w sumie to właśnie one są światłem. Promieniowanie elektromagnetyczne ma szerokie spektrum, ale to właśnie kolory są manifestacją obecności fali elektromagnetycznej. Zależnie od długości fali (czyli od energii jaką niesie foton) fala może być postacią fali radiowej (czyli takiej jakie odbierają nasze telewizory), fotony o określonej energii mogą być promieniowaniem mikrofalowym, a o jeszcze innej energii mogą tworzyć światło widzialne, czyli takie jakie my widzimy.

Wizualizacja fotonu.

Elektron, który przebywa na wyższej powłoce, przechodząc na mniejszą traci część energii. Tą częścią energii jaką traci jest właśnie wysłanie fotonu. Foton ten powstaje z energii (wzór Einsteina) i odlatuje z atomu. Zależnie od tego z której powłoki i o jakiej energii foton ucieka, taką barwę my widzimy. Podobnie działa mechanizm na zasadzie świecenia np. klapy od pieca. Energia cieplna wprawia w ruch atomy w których elektrony wskakują na wyższe orbity, a po chwili wracają na niższą orbitę oddając kawałek energii w postaci fotonu.

Jeśli ciało jest raczej "chłodne" widzimy jego kolor jako czerwony. Oczywiście wiem, że klapa pieca jest bardzo gorąca, ale dla fotonów jest ona raczej chłodna. Fotony wypromieniowane z takiej klapy rozżarzonej do czerwoności mają raczej niską energię, stąd barwa czerwona. Im gorętsze ciało, tym bardziej energetyczne wylatują z ciała fotony, przechodząc od barwy czerwonej, przez żółtą, a kończąc na niebieskiej i białej. Czasami mówimy, że coś jest rozżarzone do białości- oznacza to, że jest to cholernie gorące ciało (powyżej 4000K). Oczywiście materia może 'świecić' w innych zakresach fal elektromagnetycznych. Ciała zimniejsze (np. człowiek) wysyła promieniowanie podczerwone, którego nasze oczy nie potrafią wychwycić.

Ciekawostką na zakończenie może być fakt, że każde ciało w tej samej temperaturze świeci takim samym światłem. Gdyby tylko dało się bardzo szybko zagrzać ciało człowieka do 4000K przez chwilę (do momentu całkowitego wyparowania i zwęglenia) ciało świeciło by się na biało. I tak oto tajemnica świecącego drucika została rozwikłana (oczywiście w uproszczeniu).

Narodziny i Rozwój Układu Słonecznego.

Tym razem z innej beczki- a mianowicie, bardzo krótka recenzja książki.
Już dawno miałem o tej książce napisać  ale jakoś zawsze mi to umykało. Książka pochodzi z Naszego zaprzyjaźnionego Antykwariatu. Książka dalej jest dostępna pod linkiem- zachęcam zainteresowanych do zakupu, ponieważ cena jest idealnie niska. Moim zdaniem autor- Olgierd Wołczek już w 1979 roku, czyli w momencie napisania tej książki miał jasne i twarde przekonania o tym jak wygląda nasze najbliższe otoczenie we Wszechświecie. Mimo upływu wielu lat od napisania tego dzieła myślę, że nie straciło ono zbyt wiele na wartości i dalej jest w ogromnym stopniu aktualne.
Książka napisana prostym językiem, zrozumiałym nawet dla zwykłego laika nie związanego w żaden sposób z astronomią- jest to jej wielkim plusem, ponieważ prowadzi Nas ona przez wszystkie ważne obiekty Układu Słonecznego i opowiada o nich przystępnym i prostym językiem. Na pewno nie jest to słownictwo uniwersyteckie zrozumiałe jedynie wtajemniczonym.
Jeszcze jednym wielkim plusem jest oprawa graficzna- oczywiście obecnie może wydawać Nam się skromna, ale trzeba pamiętać  że książka swoje lata ma, a zdjęcia w niej zawarte dalej robią wrażenie i genialnie uzupełniają treść.
Z mojej strony bardzo polecam 'Narodziny i rozwój Układu Słonecznego' zwłaszcza osobą 'niewtajemniczonym' w sekrety astronomii. Niech książka ta będzie zachętą i wprowadzeniem w bardzo ciekawe tematy i zagadnienia, oraz niech sprawi byśmy chcieli poznawać coraz więcej sekretów naszych kosmicznych towarzyszy.

Agregator Polskich Blogów Naukowych!

Udało się Nam ;D
Trafiliśmy na stronę Agregator Polskich Blogów Naukowych!
Wielkie dzięki Adminowi ;D
Czym jest Agregator- pozwolę sobie zacytować tutaj tekst prosto ze strony:
"Agregator jest stroną gromadzącą w jednym miejscu notki (a w zasadzie odnośniki do wpisów z blogów wraz z kilkoma pierwszymi słowami) z różnych polskojęzycznych blogów naukowych. Obecnie jest to chyba jedyna strona tego typu, dotycząca tylko blogów polskojęzycznych piszących o sprawach związanych z nauką jak i o badaniach naukowych."
Jeszcze raz wielkie dzięki Agregatorowi! ;D

Jak zatrzymać czas?

Ponieważ blog ma charakter naukowy, ale jest blogiem autorskim pozwolę sobie popuścić wodzę fizycznej wyobraźni i spróbuję opisać metodę jaką moim zdaniem na obecnym (własnym) poziomie fizyki można by było zastosować do zatrzymania czasu. Oczywiście są to tylko moje domniemania, nuta fantazji i jeszcze niezbyt wielka wiedza z fizyki. Postaram się nie zrobić z tego naukowej dywagacji tylko w zarysie przedstawić "mój sposób na zatrzymanie czasu".
Czym jest czas? Pytanie z pozoru banalne, ale odpowiedź sprawia wiele kłopotów nawet wysokim rangą naukowcom, czy filozofom. Czas według rozumienia fizyki jest to skalarna wielkość, która określa kolejność zdarzeń oraz odstępy między zdarzeniami zachodzącymi w tym samym miejscu. Już z samej definicji widać  że czasu jako tako nie da się jednoznacznie zdefiniować podobnie jak innych jednostek skalarnych  Przykładami takich jednostek obok czasu są: masa, czy długość  Ogólnie wiemy i mamy pojęcia czym jest czas, ale prostej i jednoznacznej definicji nie potrafimy podać  Stąd bardzo ciężko o jego zatrzymanie, bo jeśli nie mamy definicji czym on jest to jak możemy go zatrzymywać? Moim zdaniem czas jest zależny od ruchu- jeśli coś się rusza w jakikolwiek sposób (drgania, ruch posuwisty, ruch obrotowy) to dla danego ciała płynie czas. Przyjrzyjmy się temu dokładniej. Wyobraźmy sobie, że mamy bardzo małą kulkę. W sumie jej wielkość, masa i objętość nie są ważne- ważne, żeby kulka była sama w sobie idealnie jednolita, stąd musi być bardzo mała i najlepiej jakby była najmniejsza niepodzielną cząstką. Trudno nam sobie wyobrazić jak wyglądają najmniejsze cząstki elementarne, dlatego zostańmy przy małej kulce, której nie da się dalej podzielić (udawajmy, że nie budują ją atomy, tylko ona sama w sobie jest jednym wielkim atomem idealnie wypełnionym w środku). Zwracam tak mocno uwagę na idealną jednolitość danej kulki, ponieważ jest to kluczowe do "mojego pomysłu" zatrzymania czasu. Teraz umieśćmy te kulkę w idealnie pustej przestrzeni, w której nie ma żadnych zmian energii i nie wpływają na nią żadne siły zewnętrzne- coś więcej niż tylko próżnia. Po prostu oprócz naszej kulki nie ma nic. Teraz kulkę wprawmy w ruch obrotowy dookoła własnej osi. Kulka jest w ruchu- czas płynie. Możemy z dużą dokładnością powiedzieć ile obrotów w określonym okresie czasu robi kulka. Możemy oczywiście bawić się kulką- toczyć ją po niewidzialnej powierzchni, obracać wokół wszystkich osi i wiemy, że czas dla niej płynie, ponieważ każda zmiana jej położenia odbywa się w określonym czasie. Teraz zatrzymujemy kulkę. Zatrzymujemy ją całkowicie. Tutaj ważna jest jej jednolitość i fakt, że nie ma ona w sobie żadnych części składowych. Kulka po prostu istnieje, ale całkowicie się nie porusza- nie płynie dla niej czas. Jeśli kulka się nie porusza nie ma zmiany położenia w czasie. Jeśli nie obraca się i nie drga, ani nie wykazuje żadnej aktywności- oznacza to, że czas przestał dla niej płynąć. Wydaje się to zaskakujące w swojej prostocie.
Oczywiście w życiu codziennym myślę, że nigdy nie będziemy mogli dokonać takiego wyczynu, ale od tego mamy wyobraźnie. Weźmy na przykład człowieka. Nawet jeśli człowiek całkowicie zatrzyma się i nie będzie się poruszał to czas dla niego nie stanie. Wywołane to jest prostym faktem, że człowiek zbudowany jest z atomów. Atomy nie zatrzymują się wraz z człowiekiem- one zawsze są w ruchu. Elektrony krążą po powłokach, jądro atomu też się obraca, cały atom wibruje oddziałując z innymi- czas płynie. ale gdyby tak zatrzymać wszystkie atomy. Zatrzymać całkowicie i bezwzględnie ( z założeniem, że elektrony nie pospadają na jądra atomowe). W tym momencie jak wszystkie ruchy atomów w ciele zatrzymały się i nic się nie porusza, cząsteczki nie mogą wchodzić ze sobą w żadne reakcje- czyli ciało nie zużywa się/ nie starzeje się. Czas znowu przestał płynąć.
Oczywiście takie zatrzymanie nawet pojedynczych atomów jest bardzo trudne, a na razie, przy obecnym stanem techniki niemożliwe. Byłoby to jedynie możliwe przy zamrożeniu atomów do temperatury idealnego zera bezwzględnego. Temperatura ta wynosi 0K czyli około -273,15 stopni Celsjusza. Prawdopodobnie, gdyby nawet udało się zatrzymać do takiej temperatury atomy to elektrony pospadałyby na jądro atomowe. Niestety nie wiemy za bardzo co działo by się z samym jądrem- nie wiadomo jak w takiej temperaturze zachowywałyby się cząstki elementarne.
Cały myślowy proces zatrzymywania czasu jaki przedstawiłem jest oczywiście jedynie eksperymentem myślowym, ale uważam, że daje do myślenia.