TOP 5 descoperiri ştiinţifice care au schimbat lumea

Această listă de cinci descoperiri ştiinţifice reprezintă aşadar cele care au marcat istoria prin schimbările pe care le-au produs, facilitând şi alte descoperiri la rândul lor. Altfel spus, aceste puncte de cotitură în istoria ştiinţei au deschis drumul către alte descoperiri şi pe baza lor s-au putut elabora teoriile ştiinţifice pe care se bazează ştiinţa de astăzi.

Mecanica cuantică nu putea exista fără descoperirea atomului, nu puteam căuta viaţă pe alte planete dacă nu aruncasem încă un ochi în cosmos pentru a vedea că, de fapt, Pământul se învârte în jurul Soarelui sau nu puteam vorbi despre celule stem fără să ştim de existenţa ADN-ului.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Atomul

Credit: Pixabay

Despre atom se pot spune o sumedenie de lucruri, deşi „atomul” este cuvântul grecesc pentru „indivizibil”, reprezentând, conform primelor teorii ale grecilor antici, cea mai mică particulă din care este compusă materia, relatează Live Science.

Explicaţia lui Democrit, filosoful grec din secolul al V-lea î.e.n., începe cu o piatră. O piatră poate fi tăiată în două jumătăţi, iar apoi acestea, la rândul în alte jumătăţi. Acest curs s-ar termina la un moment dat, anume la părţile care nu se pot diviza – atomul.

Teoria lui Democrit a fost dată la o parte din cauza concepţiei antice a filosofilor mai influenţi, precum Aristotel, care credea că toată materia este formată din pământ, apă, aer şi foc.

Abia la începtutul secolului al XIX-lea, chimistul britanic pe nume John Dalton a dorit să investigheze ideile lui Democrit. Teoria lui Dalton include mai multe idei de la Democrit, precum indivizibilitatea şi indestructibilitatea atomilor şi că diferiţi atomi se îmbină pentru a forma materia.

În 1897, fizicianul britanic J.J. Thomson a descoperit electronul, aflând şi că atomul poate fi de fapt divizat. În 1899, acesta a publicat o versiune proprie a atomului, care includea un număr mare de electroni suspendat în ceva care producea o sarcină pozitivă, dându-i atomului o sarcină neutră per total.

Următorul savant care a modificat modelul atomic a fost Ernest Rutherford. În 1911, acesta a publicat versiunea sa de atom, unde un nucleu cu sarcina pozitivă era înconjurat de electroni. Savantul a fost capabil să aproximeze mărimea nucleului de aur, descoperind că este de 10.000 de ori mai mic decât atomul întreg. De asemenea, a observat că cea mai mare parte dintr-un atom este spaţiu gol. Modelul lui Rutherford reprezintă încă modelul de bază care este folosit şi astăzi, în ciuda limitărilor.

Alţi savanţi au adus unele îmbunătăţiri modelului atomic, precum Niels Bohr, care s-a bazat pe modelul discutat anterior, incluzând proprietăţi ale electronilor, Erwin Schrödinger, care a elaborat modelul cuantic al atomului, Werner Heisenberg, care a precizat că nu poţi cunoaşte poziţia şi viteza electronului în mod simultan şi Murray Gell-Mann şi George Zweig care au dezvoltat, independent unul faţă de altul, teoria conform căreia protonii şi neutronii sunt compuşi din quarci.

În ziua de astăzi, se ştie că atomii au fost produşi în urma Big Bangului acum 13,7 miliarde de ani. Pe măsură ce universul tânăr se răcea, condiţiile au devenit propice pentru formarea quarcilor şi a electronilor. Quarcii au fosmat apoi protonii şi neutronii, care la rândul lor au format nucleul. Acest proces a început la doar câteva minute de la formarea universului, conform CERN.

Apoi, a mai fost nevoie de 380.000 de ani pentru ca universul să se răcească îndeajuns încât electronii să încetinească suficient de mult pentru a fi captaţi de nuclei pentru a duce la formarea atomilor.

Protonii şi neutronii sunt mai grei decât electronii şi se găsesc, aşa cum am menţionat anterior, în centrul atomului. Electronii sunt extrem de uşori şi există într-un nor care orbitează nucleul. Învelişul electronic are o rază de 10.000 de ori mai mare ca cea a nucleului.

Protonii şi neutronii au aproximativ aceeaşi masă, dar un proton cântăreşte cât 1.800 de electroni. Numărul protonilor şi al neutronilor este de obicei acelaşi. Adăugarea unui proton face ca atomul să devină alt element, dar adăugarea unui neutron duce la crearea unui izotop, o versiune mai grea a aceluiaşi atom. Mai mult, pot exista ioni (anioni şi cationi). Un cation este un atom care are încărcătură pozitivă, în care numărul de electroni este mai mic decât numărul de protoni. În schimb, un anion are un număr mai mare de electroni faţă de numărul protonilor. Desigur, în mod normal, numărul electronilor şi al protonilor este egal.

Această serie de descoperiri formează în ziua de astăzi o parte esenţială atât din noile demersuri ştiinţifice, cât şi în inovaţiile tehnologice. Practic, tot ce ţine de ştiinţa modernă şi de era digitală are la bază cunoaşterea atomilor şi ai componenţilor acestora. Fără această cunoaştere, nu puteam vorbi de acceleratorul de particule de la CERN, nici de camere cu infraroşu şi nici de mult prea utilizatul telefon mobil cu tot ce cuprinde acesta.

ADN-ul

Credit: Pixabay

Dacă atomul este piatra de temelie a materiei, ADN-ul, sau acidul dezoxiribonucleic, este piatra de temelie a vieţii, deci şi a noastră ca fiinţe.

Acesta a fost observat pentru prima dată de biochimistul german Frederich Miescher în 1869. Totuşi, timp de aproape un secol, cercetătorii nu au realizat importanţa descoperirii acestei molecule, relatează Live Science.

Abia în 1953, cercetătorii James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins şi Rosalind Franklin au determinat structura ADN-ului – celebrul dublu helix cu care şi astăzi este asociat ADN-ul. De asemenea, cercetătorii au realizat că molecula poate purta informaţie biologică. Cercetătorii menţionaţi au primit Premiul Nobel în 1962 „pentru descoperirile cu privire la structura moleculară a acizilor nucleici şi a semnificaţiei transferului de informaţie în ţesutul viu”.

Structura ADN-ului cuprinde molecule numite nucleotide. Fiecare nucleotid cuprinde un grup  al fosfaţilor, al glucidelor şi bazele azotate. Cele patru tipuri de baze azotate sunt adenina (A), timina (T), guanina (G) şi citozina (C). Ordinea acestor baze este ceea ce determină codul genetic al ADN-ului sau „instrucţiunile” sale.

La fel cum ordinea literelor din alfabet formează cuvinte, aşa şi ordinea bazelor azotate din ADN formează gene, care în „limbajul” anumitei celule le spune acestora cum să formeze proteine. Alt tip de acid nucleic, acidul ribonucleic sau ARN, „traduce” informaţia genetică din ADN în proteine.

Întregul genom al omului conţine aproximativ 3 miliarde de baze şi circa 20.000 de gene.

Nucleotidele sunt ataşate pentru a forma cele două fire care împreună formează structura de dublu helix. Dacă ne gândim la ADN ca la o scară, moleculele de fosfat şi de glucide sunt marginile acesteia, în timp ce bazele reprezintă treptele. Bazele de pe o parte se îmbină cu bazele de pe cealaltă parte: adenina se îmbină cu timina, în timp ce guanina se îmbină cu citozina.

Moleculele de ADN sunt atât de lungi încât nu pot sta în celule fără „ambalajul” optim. Pentru a sta în celule, ADN-ul este aşadar ambalat în cromozomi. Fiecare cromozom conţine o singură moleculă de ADN. Oamenii au 46 de cromozomi, care se găsesc în nucleul celulelor.

Pe baza acestor descoperiri, oamenii au putut elabora o serie de metode pentru a le observa şi a le înţelege mai bine. Este uşor de intuit că lumea moleculară a organismelor este extrem de complexă, atât de complexă încât expune limitele ştiinţei de astăzi, atât din punct de vedere practic, cât şi teoretic. Ştiind acest lucru, nu este o surpriză că nu s-a descoperit un tratament împotriva cancerului, deşi există numeroase studii care tind spre această direcţie.

Astfel, marele pas în ştiinţă, descoperirea ADN-ului, a fost urmat de paşi mai mici, care au oferit cu timpul metode precum secvenţierea ADN-ului şi alte numeroase analize, care la rândul lor au scos la iveală amploarea importanţei acestui nou domeniu din biologie numit genetică. Cu el putem afla ereditatea şi se poate spune dacă o anumită persoană are un risc crescut pentru o anumită boală, inclusiv diagnosticarea bolilor ereditare chiar dinainte de naştere.

Genetica este aşadar un instrument esenţial pentru diverse domenii, de la arheologie, medicină şi chiar la depistarea vieţii extraterestre, în sensul că acum putem lua drumul invers al descoperirii ADN-ului, plecând de la elementele despre care ştim că formează ADN-ul şi observându-le în compoziţia chimică a altor planete. Implicaţiile sunt aşadar dintre cele mai mari, care, la fel ca în cazul multor descoperiri ştiinţifice, implică de fapt o serie lungă de alte descoperiri asociate.

Heliocentrismul

Credit: Pixabay

Pe scurt, în 1543, atunci când se afla pe patul de moarte, astronomul polonez pe nume Nicolaus Copernic şi-a publicat teoria care preciza că Pământul se învârte Soarelui şi nu invers (geocentrismul), aşa cum se credea anterior, relatează list25.com.

Astfel, după cum spune şi numele de heliocentrism, Soarele se află în centrul sistemului, iar în jurul acestuia orbitează planetele, inclusiv Pământul.

Dacă este să vorbim de detalii, atât în ceea ce priveşte istoria heliocentrismului, cât şi urmările, acestea sunt extrem de complexe.

În primul rând, trebuie avut în vedere că teoria heliocentrică era la acea vreme contrafactuală: oamenii vedeau pe cer doar mişcarea Soarelui. Chiar şi astăzi, există expresii precum „soarele apune” şi „soarele răsare”, iar relativ vorbind, acestea sunt adevărate. Faptul că oamenii se mişcă, iar astrul stă pe loc, a fost o idee cel puţin controversată. Aşadar, din punct de vedere al evoluţiei metodei ştiinţifice, heliocentrismul lui Copernic a pus bazele elaborării teoretice care căuta să explice lumea într-o manieră care nu se rezuma la observaţii directe, în realitatea imediată a unui soare care părea să se mişte pe cer. Astronomul a făcut atât observaţii, cât şi calcule, pentru a determina într-un final şi cu o precizie nemaipomenită că Soarele este cel care se află în centru, iar restul planetelor îl orbitează.

Controversa este asociată contextul acelei perioade, unde Pământul, ca fiind centrul întregului univers, avea şi o dimensiune teologică. Dumnezeu ne-a făcut pe noi şi pe lumea noastră în centrul creaţiei sale şi, practic, tot universul se învârte în jurul nostru.

Copernic a scos astfel lumea omului din centrul universului, ceea ce a reprezentat o revoluţie şi în filosofie, adică în ceea ce priveşte concepţia noastră despre noi înşine.

Dacă din cele cinci descoperiri este una care a schimbat fundamental gândirea omului (atât despre univers, cât şi despre el însuşi), este fără îndoială aceasta.

Ideea nu era însă una atât de nouă. Filosofii greci din secolul al V-lea î.e.n., Philolaos şi Hicetas, au speculat în mod separat că Pământul era o sferă care se rotea în jurul unui „foc central”. Două secole mai târziu, astronomul grec Aristarh din Samos a extins ideea, spunând că Pământul şi alte planete orbitează în jurul unui obiect central, care credea că este Soarele.

Modelul heliocentric nu a avut nici atunci succes, întrucât susţinătorii nu puteau explica de ce stelele nu îşi schimbă poziţia, din moment ce Pământul se mişca.

În secolul al II-lea e.n., Ptolemeu din Alexandria a elaborat modelul geocentric, care a fost păstrat până la Copernic. Galileo Galilei a susţinut acest model care a dus la procesul său din timpul Inchiziţiei în 1633 (unele motive fiind enunţate mai sus).

În ziua de astăzi, structura Sistemului Solar nu mai poate fi pusă la îndoială, având în vedere că a fost văzut şi din afară, ca observaţie directă.

Ca orice altă mare descoperire, aceasta a dat naştere la multe alte demersuri ştiinţifice. În urma numeroaselor cercetătri, ştim cum s-a format Sistemul Solar şi putem observa şi alte sisteme solare, văzându-se de altfel că, cel puţin din punct de vedere fizic, nu ne aflăm în centrul universului.

Având în vedere că acum ştim că există numeroase tipuri de stele, că soarele nostru este la rândul său o stea (şi una oarecare, o pitică galbenă), că un sistem solar poate conţine chiar mai multe stele, iar unele dintre planetele ce le orbitează pot fi similare cu cea a noastră, faptul că Pământul se învârte în jurul Soarelui este deja o afirmaţie redundantă. Astfel, este uşor de omis că acum aproximativ 500 de ani afirmaţia aceasta a fost una dintre cele mai controversate din istoria umanităţii şi care a pus bazele naşterii ştiinţei moderne.

Penicilina

Credit: Pixabay

Dacă se poate vorbi de o mare descoperire făcută din greşeală, penicilina trebuie să se găsească în capul listei. Descoperirea medicală a salvat nenumărate vieţi şi reprezintă motivul pentru care populaţia umană se apropie de 8 miliarde.

Penicilina a fost descoperită de doctorul scoţian Alexander Flemming la începutul secolului XX, dar nu a început să fie folosită la scară largă decât în anii ’40, relatează dailyhungama.net

Aproape toată lumea ştie povestea (sau cel puţin ar trebui). Fleming cerceta o bacterie numită staphylococci. După ce s-a întors din concediu în 1928, a observat că o cultură care a fost lăsată expusă din greşeală a mucegăit. Abia apoi a observat că bacteria nu putea creşte în zona unde se afla mucegaiul.

La început, Fleming nu şi-a făcut mari speranţe, deşi a publicat anul următor o lucrare în care îşi prezenta descoperirea. De asemenea, nu a primit multă atenţie din partea comunităţii ştiinţifice de la acea vreme, scrie smashinglists.com.

Abia din 1945, în urma cercetărilor altor savanţi, penicilina a putut fi produsă la scară largă, schimbând modul în care erau tratate infecţiile bacteriene. Schimbarea a fost majoră, având în vedere că atunci se putea muri de la o simplă răceală.

Antibioticele care au urmat şi care s-au bazat pe penicilină au rezolvat la rândul lor o serie de boli grave precum sifilisul şi chiar infecţia cu bacteria staphylococcus.

Penicilina reprezintă începutul medicinei moderne. Datorită acesteia, unele boli letale par astăzi inofensive. Altfel spus, dacă Fleming nu descoperea penicilina, primul antibiotic, probabil se murea în continuare de ulcere la stomac, abcese dentare, gât inflamat, febră şi multe altele.

Gravitaţia

Credit: 123RF

Ultima, dar nu cea din urmă descoperire, este gravitaţia. Ori că stăm sau ne deplasăm, dormim sau suntem treji, gravitaţia lucrează indiferent de existenţa noastră. Practic, este peste tot. De aceea, în ziua de astăzi, nu i se mai acordă vreo atenţie specială în cercurile din afara ştiinţei.

Descoperirea îi este atribuită lui Isaac Newton, care este considerat cel mai mare savant din toată timpurile. Având în vedere că gravitaţia este cea mai mare descoperire a sa, este lesne de înţeles de ce descoperirea ocupă un loc într-o listă atât de mică.

În 1664, Newton a realizat că gravitaţia este forţa care atrage obiectele unele de altele, relatează smashinglists.com. Aceasta explică de ce lucrurile cad şi de ce planetele orbitează Soarele – concluzie la care nu putea ajunge fără modelul heliocentric descris mai sus.

Conform NASA, o altă definiţie este aceea că gravitaţia este forţa prin care o planetă sau alte corpuri atrag alte obiecte spre centrul său.

Tot ce are masă are şi gravitaţie. Obiectele cu mai multă masă, au desigur o forţă gravitaţională mai mare. Gravitaţia devine mai slabă pe măsură ce creşte distanţa. Astfel, cu cât obiectele sunt mai apropiate unele de altele, cu atât forţa gravitaţională este mai mare.

Gravitaţia Terrei vine aşadar de la masa planetei. Toată masa acesteia creează o forţă gravitaţională care atrage toată masa dintr-un obiect de pe Pământ, chiar şi corpurile noastre. De aici apare şi parametrul de greutate. Dacă te-ai afla pe o planetă care are o masă mai mică decât cea a Terrei, atunci ai cântări mai puţin. Spre exemplu, dacă ai cântări 45 de kilograme pe Pământ, pe Marte ai cântări doar 17.

Exerciţi aceeaşi forţă gravitaţională asupra Pământului pe care acesta o exercită asupra ta, dar pentru că planeta este mult mai masivă, forţa ta gravitaţională nu are un efect asupra Pământului.

Aşa cum am menţionat anterior, gravitaţia este ceea ce ţine planetele pe orbită în jurul Soarelui şi este şi ceea ce ţine Luna în orbita Pământului. Forţa gravitaţională a Lunii trage mările şi oceanele către ea, creând mareele.

Gravitaţia este ceea ce creează stelele şi planetele; nu numai atât, este ceea ce creează materia. Dacă particulele atomice şi atomii sunt materialul de bază despre care am discutat la începutul articolului, gravitaţia este forţa care le dă un sens.

Pe cât de răspândită este această forţă, pe atât de misterioasă rămâne. Gravitaţia influenţează chiar şi lumina. Dacă aprinzi o lanternă şi o îndrepţi în sus, lumina va deveni roşiatică pe măsură ce gravitaţia o atrage înapoi către Pământ.

Găurile negre reprezintă însă cel mai interesant exemplu. Aceste corpuri sunt atât de dense şi au o masă atât de mare încât nici măcar lumina nu scapă de gravitaţia lor.

Enigma pe care o reprezintă gravitaţia nu se opreşte aici. Este singura dintre cele patru forţe fundamentale ale Modelului Standard al universului (celelalte trei sunt electromagnetismul, interacţiunea slabă şi interacţiunea tare) care nu poate fi înţeleasă.

În primul rând, este mult mai slabă decât celelalte trei, iar în al doilea rând este singura care pare să aibă un singur sens – aceasta doar trage, relatează Curiosity.

Spus mai simplu, cunoaştem gravitaţia doar ca urmare a acţiunii acesteia, pe care o ştim de la Newton. Ironic este că cea mai mare descoperire pe care a produs-o demersul ştiinţific nu poate fi explicată cu ajutorul ştiinţei. Este mai mult un dat, aceasta emerge în mod natural în toate părţile cunoscute ale universului.

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

11 lucruri uimitoare descoperite recent de ştiinţă. Corpul uman este mai FASCINANT decât se credea

Cele mai importante DESCOPERIRI ştiinţifice din 2016. Undele gravitaţionale sunt una dintre ele

Pare imposibil de crezut, dar ştiinţa încă nu poate explica gravitaţia

TOP 10 lucruri inedite pe care nu le stiai despre Terra