10 mistere pe care stiinţa nu le poate explica

„Îmi place necunoscutul, despre asta e vorba în ştiinţă.  Există miliarde de lucruri şi de locuri despre care nu ştim absolut nimic. Şi faptul că nu ştim mă incită, mă face să-mi doresc să ajung acolo, să aflu adevărul. Asta este ştiinţa. Cred că dacă nu îţi place necunoscutul nu poţi deveni om de ştiinţă. Nu am nevoie de un răspuns. Nu am nevoie de răspunsuri pentru orice. Eu am nevoie de întrebări la care să caut răspunsuri”, a mărturisit Brian Cox, fizician la Universitatea din Manchester.

Într-adevăr, ştiinţa are încă multe mistere imposibil de rezolvat, unele dintre acestea fiind deseori aduse în atenţia publicului şi a experţilor, în speranţa că se va găsi în cele din urmă o explicaţie.

• Ce s-a întâmplat cu dinții oamenilor atunci când fluorul a fost scos din apă?
• Ce a arătat un studiu pe mii de gemeni despre legătura dintre depresie și fructe

1. De ce există mai multă materie decât antimaterie?

Antimateria este opusul materiei, când cele două se întâlnesc ar trebui să se anihileze reciproc fără a lăsa nimic în urmă, iar acest fenomen ar fi trebuit să se producă la scurt timp după apariţia Universului, când s-au format materia şi antimateria.

Dar, dacă acest lucru s-ar fi întâmplat conform calculelor oamenilor de ştiinţă, atunci nu ar mai fi existat destulă materie care să formeze galaxiile, stelele şi planetele.

Astfel, fizicienii încearcă să afle de ce rămas aşa de multă materie în Univers. Una din explicaţii invocă existenţa mesonilor, particule subatomice instabile, care există foarte puţin timp (câteva microsecunde) şi care sunt compuse dintr-un quark şi un antiquark.

Mesonii sunt mai rezistenţi decât opusul lor, antimesonii, de aceea particulele normale, alte materiei, sunt mai numeroase comparativ cu antiparticulele.

2. Unde a dispărut litiul-7?

La scurt timp după apariţia Universului, când temperatura era extrem de ridicată, s-au sintetizat în cantităţi uriaşe izotopi de hidrogen, heliu şi litiu-7. În timp ce hidrogenul şi heliul sunt şi acum prezente din abundenţă, izotopul litiu-7 pare să fi dispărut în mare parte, în prezent fiind identificată doar o treime din procentul estimat de cercetători.

Fenomenul a fost observat prima dată acum 30 de ani, de Monique şi Francois Spite de la Observatorul din Paris. De atunci, savanţii caută să afle de ce acest element chimic pare să nu respecte modelul formării Universului, fiind detectat într-o cantitate mai mică decât ar fi trebuit, conform calculelor.

Mesonii sunt particule subatomice instabile compuse dintr-un quark şi un antiquark    

Toate studiile realizate până acum nu au reuşit decât să adâncească şi mai mult misterul, precizând că de fapt procentul de litiu-7 ar trebui să fie şi mai mare.

Există mai multe teorii care încearcă să explice unde se află litiul-7 dispărut. Astfel, izotopul s-ar putea afla în miezul stelelor, iar instrumentele noastre actuale nu îl pot detecta.

3. De ce dormim?

Cercetătorii au aflat de mult că oamenii au un ritm circadian, care le reglează perioadele de somn şi de veghe şi le impune un anumit program de odihnă, dar nu ştiu de ce se întâmplă asta.

Există unele organisme care nu au deloc nevoie de somn, dar oamenii nu pot trăi altfel. În timpul somnului ţesuturile se regenerează mai repede, iar oamenii îşi petrec o treime din viaţă dormind.

Tot în timpul somnului organismul nostru eliberează hormonul de creştere, care este esenţial mai ales pentru dezvoltarea normală a copiilor.

Şi psihicul se regenerează în acest interval de odihnă, iar creierul este extrem de activ chiar şi atunci când visăm. Şi visele sunt încă un mare mister, dar cercetătorii cred că ele sunt un mecanism prin care creierul reorganizează informaţia asimilată în timpul zilei şi şterge detaliile inutile.

Lipsa somnului duce la scăderea energiei şi afectează grav starea de spirit şi performanţele. Când nu dorm suficient, oamenii devin iritabili, intoleranţi, nu se pot concentra la muncă şi nu pot lucra eficient.

Orele de somn care sunt necesare unui adult variază de la o personă la alta, dar medicii consideră că în medie oamenii au nevoie de aproximativ 8 ore de somn pe noapte.

Un adult are în medie nevoie de 8 ore de somn în fiecare noapte    (Foto: Shutterstock)

În această perioadă, corpul nostru primeşte şi o cantitate de energie calculată clar de experţi: 50 Kcalorii în 8 ore de odihnă, adică echivalentul unei felii de pâine, extrem de puţin.

Dacă omul are nevoie de 8 ore de somn într-o zi, necesităţile altor specii diferă foarte mult. Astfel, o pisică are nevoie de 12 ore de odihnă, un piton de 18 ore, o oaie de numai 3,8 ore, iar o girafă de cel mult 2 ore.

4. Cum funcţionează gravitaţia?

După ce Newton a formulat teoria sa celebră privind gravitaţia, savanţii au început să analizeze cu mare interes această misterioasă forţă, fără de care viaţa pe Terra nu ar exista. Gravitaţia planetei noastre ne împiedică să dispărem în spaţiu, forţa de gravitaţie a Lunii determină mareele, iar cea a Soarelui menţine stabilă orbita planetei noastre.

Tot gravitaţia determină orice obiect să fie atras de un alt obiect, iar cu cât acesta este mai masiv, cu atât atracţia va fi mai puternică.

Şi totuşi, cercetătorii mai au multe aspecte de lămurit în privinţa gravitaţiei. De ce atomii sunt în mare parte spaţiu gol? Ce forţă ţine legaţi atomii, astfel ca ei să poată forma materia?

În plus, dacă forţa de gravitaţie ar fi mai puternică, Universul nu ar fi putut să existe. Iată doar câteva întrebari la care fizicienii se străduiesc de ani de zile să răspundă.

5. Unde sunt extratereştii?

Deşi Universul se întinde pe un diametru de 92 de miliarde de ani-lumină şi este format din miliarde de galaxii, deocamdată nu avem dovada existenţei unei forme de viaţă în afara planetei noastre.

Din punct de vedere statistic, şansele ca noi să fim singurele fiinţe din Univers sunt extrem de mici. Şi totuşi, de ce nu am putut stabili niciun contact cu extratereştrii? Acesta este Paradoxul Fermi, iar pentru rezolvarea lui au apărut zeci de teorii, unele plauzibile, altele de-a dreptul bizare. Este posibil ca semnalele să fi fost trimise spre noi, dar să nu le putem detecta deocamdată, sau poate că aceste fiinţe nu vor să comunice cu noi.

Este posibil ca extratereştrii să ne trimită semnale, dar noi să nu le putem detecta    

6. Din ce este formată materia neagră?

Conform fizicienilor, aproximativ 80% din materia întregului Univers este alcătuită din materie neagră. Aceasta nu emite deloc lumină şi din această cauză, deşi existenţa ei a fost enunţată prima dată acum 60 de ani, cercetătorii nu au încă nicio dovadă directă, concretă, a prezenţei sale.

Materia normală, pe care o putem observa, numită materie barionică, este formată din protoni, neutroni şi electroni. Materia neagră ar putea fi barionică sau non-barionică.

Existenţa ei este presupusă pentru că savanţii şi-au dat seamă că în Univers trebuie să existe mult mai multă materie decât cea vizibilă.

Conform unei teorii, materia neagră este non-barionică şi este formată din particule masive care interacţionează slab. Aceste particule au de 10 ori masa unui proton, dar interacţiunea lor foarte slabă cu materia normală le face dificil de observat.

Principalii candidaţi la rolul de particule masive sunt neutralino, particule ipotetice, masive şi foarte lente comparativ cu neutronii.

Deocamdată oamenii de ştiinţă au reuşit să realizeze doar o hartă a materiei negre din Univers, observând modul în care lumina este distorsionată de clusterele de galaxii (grupuri de galaxii legate între ele gravitaţional).

7. Cum a apărut viaţa?

În privinţa apariţiei vieţii pe Terra există mai multe teorii. Varianta Supei Primordiale se bazează pe ipoteza unei planete foarte bogate în nutrienţi, care a asigurat toate condiţiile ideale dezvoltării formelor de viaţă, care a evoluat prin abiogeneză.

O altă teorie este panspermia, care susţine că microbii au ajuns pe Terra cu ajutorul cometelor sau meteoriţilor. Chiar dacă una dintre aceste ipoteze este cea corectă, niciuna nu explică exact modul în care au apărut primele molecule mai complexe.

Conform evoluţioniştilor, Pământul s-a format acum 4,5 miliarde de ani, dar la început planeta era ostila oricărei forme de viaţă, primele organisme apărând abia după 500 de milioane de ani de la formarea Terrei.

8. Cum funcţionează plăcile tectonice?

Teoria care explică modul în care plăcile tectonice se deplasează şi duc la rearanjarea continentelor este relativ recentă. Acum geologii ştiu că aceste mişcări tectonice produc erupţii vulcanice, cutremure şi modifică formele de relief.

Totuşi, ei nu înţeleg ce anume determină aceste mişcări. O teorie foarte populară, formulată de Arthur Holmes în 1930 preciza că mantaua moale şi fierbinte se deplasează încet pe sub plăcile mai rigide, dar teorii mai recente sugerează că şi interiorul şi suprafaţa planetei sunt în mişcare.

9. Cum migrează animalele?

Multe specii de animale şi insecte migrează în fiecare an, pentru a scăpa de schimbările de temperatură provocate de anotimpuri. Pentru asta, unele din ele parcurg anual mii de kilometri ca să ajungă la destinaţie, iar biologii nu ştiu exact cum reuşesc ele să găsească drumul corect şi apoi să se întoarcă, după câteva luni.

Fiecare specie are propriul sistem de navigaţie, unele ghidându-se după câmpul magnetic al Pământului. Totuşi, nimeni nu înţelege deocamdată cum au dezvoltat animalele această abilitate, care le permite să ştie din instinct unde şi când să plece.

Fluturele monarh parcurge peste 3.0000 de km din Statele Unite până în Mexic, în fiecare an    

Printre speciile care oparcurg distanţe record atunci când migrează se numără balena cu cocoaşă (peste 8.000 km distanţă) şi fluturele monarh (peste 3.000 km).

Fiecare specie este adaptată pentru a putea rezista în lungul drum pe care trebuie să-l facă anual. De exemplu, păsările au aripi mai rotunjite şi au învăţat să evite curenţii puternici, în timp ce fluturii au aripile mai alungite şi mai mari.

10. Ce este energia neagră?

Acesta este poate cel mai mare mister şi cea mai serioasă provocare pentru oamenii de ştiinţă. În timp ce materia neagră alcătuieşte 80% din materia Universului, energia neagră, care este o formă ipotetică de energie, ar reprezenta 70% din Univers.

Fizicienii cred că această energie a dus la expansiunea Universului. În acest domeniu există încă foarte multe necunoscute. Nimeni nu ştie dacă este o energie constantă, sau una care are fluctuaţii şi de ce densitatea ei pare să corespundă cu densitatea materiei obişnuite.

Energia neagră ar putea fi explicaţia privind expansiunea continuă şi tot mai rapidă a Universului, care ar fi trebuit, sub acţiunea forţei gravitaţiei, să încetinească. Calculând câtă energie ar fi necesară pentru a se opune gravitaţiei, cercetătorii au ajuns la concluzia că această misterioasă forţa alcătuieşte aproximativ 70% din Univers.

Sursa: IFL Science, Space.com, Live Science, Universe Today, Extreme Science, New Scientist, NBC News, Phys.org