في المجمل، تحتوي القائمة على 125 مسألة علمية، حسب عدد السنوات، ولكن من باب التيسير، قسمها المحررون إلى 25 مشكلة رئيسية و100 مشكلة فرعية. ومن الجدير بالذكر أن جميع الأسئلة، وفقا للمحررين دونالد كينيدي وكولين نورمان، ليست بأي حال من الأحوال خاملة ويمكن حلها على مدى السنوات الخمس والعشرين المقبلة.
الأول في القائمة هو اللغز الذي كان يقلق البشرية منذ القدم: بنية الكون والمادة. في الوقت الحاضر، يهتم العلماء أكثر بطبيعة غامضة، والتي، وفقا لأحدث البيانات، تتكون من 95٪ من كل الأشياء. يقول دونالد كينيدي: "اليوم، ترتبط الأسئلة الأكثر صعوبة بأكبر وأصغر الأشياء. قد لا نعرف الإجابة على هذه الأسئلة أبدًا، ولكن في عملية البحث سنعمل على تحسين معرفتنا ومجتمعنا".
أما السؤال الثاني الأكثر أهمية، والذي لا يقل قدماً وفلسفية بنفس القدر، فهو طبيعة الوعي. كيف يرتبط النشاط العقلي بالعمليات البيولوجية وإلى أي مدى تحددها؟ في السنوات الأخيرة، انتقل الباحثون في هذه المشكلة أخيرًا من التكهنات المجردة إلى الممارسة، على الرغم من أنه لا يزال هناك القليل جدًا من البيانات التجريبية.
تتناول العناصر المتبقية في القائمة التحديات الملحة التي تواجه البشرية. علاج الأمراض وإطالة العمر والمشاكل البيئية والديموغرافية تحتل جزءا كبيرا منه.
في المقدمة، يشرح جامعو التصنيف سبب الحاجة إليه. وفقًا لدونالد كينيدي، فإن إدراج التحديات التي تواجه العلم يساعد في تقييم الإنجازات الحالية. ومن ناحية أخرى، كانت الألغاز العظيمة دائمًا أفضل حافز للاكتشافات الجديدة. وفقا للمعلق العلمي الشهير توم سيجفريد، "إن أكبر الاكتشافات العلمية تحدث عند الحدود بين المعرفة والجهل - حيث يتم طرح الأسئلة الأكثر أهمية."
إذن قائمة أعظم الألغاز العلمية بحسب المجلة علوم:
1. من ماذا.
2. ما هي الأسس البيولوجية للوعي.
3. كيف يتم وضع جميع المعلومات الوراثية في 25 ألف جينة موجودة في حمضنا النووي.
4. ما مدى أهمية الخصائص الفردية للشخص في العلاج؟
5. هل من الممكن الجمع بين جميع قوانين الفيزياء؟
6. قدر الإمكان.
7. كيف يحدث ذلك.
8. ونمو الأعضاء والأنسجة.
9. التكاثر الجنسي للنباتات بواسطة الخلايا الجسدية.
10. ما يحدث في أحشاء الأرض.
11. هل هم موجودون في الكون؟
12. متى وأين نشأت الحياة الأرضية؟
13. تنوع الأنواع: لماذا تعيش مئات الحيوانات والنباتات في بعض الأماكن، بينما يعيش عدد قليل منها فقط في أماكن أخرى.
14. ما هي الخصائص الجينية التي تجعل الإنسان إنسانا.
15. كيف.
16. كيف نشأ السلوك الموجه نحو التعاون ولماذا يتم استخدام الإيثار في عالم الحيوان.
17. كيفية تعميم بيانات المراقبة في علم الأحياء – ما يسمى ببيولوجيا الأنظمة.
18. تخليق المواد الكيميائية المعقدة و.
19. نظري
تخفف الألم بالمورفين حتى اليوم الأخير من التجربة، ثم تستبدل المورفين بالمحلول الملحي. وتخمين ماذا يحدث؟ المحلول الملحي يخفف الألم.
هذا هو تأثير الدواء الوهمي: بطريقة ما يمكن لمركب من لا شيء أن يكون له تأثير قوي للغاية. لقد عرف الأطباء عن تأثير الدواء الوهمي لفترة طويلة. لكن بخلاف حقيقة أن لها طبيعة كيميائية حيوية على ما يبدو، فإننا لا نعرف شيئًا. هناك شيء واحد واضح: يمكن للعقل أن يؤثر على الكيمياء الحيوية للجسم.
2. مشكلة الأفق
تبين أن كوننا متحد بشكل غير مفهوم. انظر إلى الفضاء من أحد طرفي الكون المرئي إلى الطرف الآخر، وسترى أن إشعاع الميكروويف الخلفي في الفضاء له نفس درجة الحرارة في جميع أنحاءه. لا يبدو هذا مفاجئًا حتى تتذكر أن المسافة بين هاتين الحافتين تبلغ 28 مليار سنة ضوئية، وأن عمر كوننا هو 14 مليار سنة فقط.
لا شيء يمكن أن ينتقل بسرعة أكبر من سرعة الضوء، لذلك من المستحيل أن ينتقل الإشعاع الحراري بين الأفقين ويوازن المناطق الساخنة والباردة التي نشأت خلال الانفجار الكبير، مما يؤدي إلى التوازن الحراري الذي نراه اليوم.
من وجهة نظر علمية، فإن نفس درجة حرارة الإشعاع الخلفية تعتبر حالة شاذة. ويمكن تفسير ذلك بمعرفة أن سرعة الضوء ليست ثابتة. ولكن حتى في هذه الحالة، ما زلنا عاجزين عن مواجهة السؤال: لماذا؟
3. الأشعة الكونية فائقة الطاقة
لأكثر من عقد من الزمن، كان الفيزيائيون في اليابان يراقبون الأشعة الكونية التي لا ينبغي أن تكون موجودة. الأشعة الكونية هي جسيمات تنتقل عبر الكون بسرعات قريبة من سرعة الضوء. تصل بعض الأشعة الكونية إلى الأرض من خلال أحداث عنيفة، مثل انفجار السوبرنوفا. لكننا لا نعرف شيئا عن أصل الجسيمات عالية الطاقة التي لوحظت في الطبيعة. وحتى هذا ليس سرا حقيقيا.
عندما تنتقل جسيمات الأشعة الكونية عبر الفضاء، فإنها تفقد الطاقة عندما تصطدم بالفوتونات منخفضة الطاقة، مثل تلك الصادرة عن إشعاع الخلفية الكونية الميكروي. ومع ذلك، اكتشفت جامعة طوكيو أشعة كونية ذات طاقة عالية جدًا. ومن الناحية النظرية، يمكن أن تظهر فقط من مجرتنا، لكن علماء الفلك لا يستطيعون العثور على مصدر هذه الأشعة الكونية في مجرتنا.
4. ظاهرة المعالجة المثلية
تعتبر مادلين إينيس، عالمة الصيدلة في جامعة كوينز بلفاست، كارثة بالنسبة للمعالجة المثلية. لقد عارضت ادعاءات المعالجة المثلية القائلة بأنه يمكن تخفيف المادة الكيميائية إلى الحد الذي لا تحتوي فيه العينة على أي شيء سوى الماء ولا تزال تتمتع بقدرات شفاء. قرر إينيس أن يثبت مرة واحدة وإلى الأبد أن المعالجة المثلية كانت مجرد كلام.
في أحدث أعمالها، تصف كيف قامت مجموعتها، في أربعة مختبرات مختلفة، بفحص تأثيرات محاليل الهستامين فائقة التخفيف على خلايا الدم البيضاء المشاركة في الالتهاب. لمفاجأة العلماء، اتضح أن المحاليل المثلية (المخففة إلى حد أنها لا تحتوي على جزيء واحد من الهستامين) تعمل بنفس طريقة الهستامين.
قبل هذه التجارب، لم ينجح أي علاج المثلية في التجارب السريرية على الإطلاق. لكن دراسة بلفاست تشير إلى أن شيئا ما يحدث. يقول إينيس: "نحن لا نستطيع شرح النتائج التي توصلنا إليها والإبلاغ عنها لتشجيع الآخرين على التحقيق في هذه الظاهرة".
وتعتقد أنه إذا تبين أن النتائج حقيقية، فقد تكون العواقب كبيرة جدًا: فقد يتعين علينا إعادة كتابة الفيزياء والكيمياء.
5. المادة المظلمة
خذ أفضل ما لدينا من معلومات عن الجاذبية، وقم بتطبيقها على دوران المجرات، وستكتشف على الفور المشكلة: وفقًا لمعرفتنا، يجب أن تتفكك المجرات. تدور المادة المجرية حول نقطة مركزية حيث تخلق قوة جاذبيتها قوى جاذبة مركزية. ولكن لا توجد كتلة كافية في المجرات لإنشاء الدوران المرصود.
وقد لاحظت فيرا روبين، عالمة الفلك في قسم المغناطيسية الأرضية في معهد كارنيجي بواشنطن، هذا الشذوذ في أواخر السبعينيات من القرن الماضي. أفضل إجابة يمكن أن يتوصل إليها الفيزيائيون هي أن هناك مادة في الكون أكثر مما يمكننا ملاحظته. وكانت المشكلة أنه لا أحد يستطيع أن يفسر ما هي هذه "المادة المظلمة".
لا يزال العلماء غير قادرين على تفسير ذلك، وهذه فجوة غير سارة في فهمنا. تشير الملاحظات الفلكية إلى أن المادة المظلمة يجب أن تشكل حوالي 90% من كتلة الكون، ومع ذلك فإننا نجهل بشكل مدهش نسبة الـ 90% هذه.
6. الحياة على المريخ
20 يوليو 1976. يجلس جيلبرت ليفين على حافة كرسيه. على بعد ملايين الكيلومترات، على المريخ، أخذت مركبة الفضاء فايكنغ عينات من التربة. قامت معدات ليفين بخلطها بمادة تحتوي على الكربون 14. ويعتقد العلماء المشاركون في التجربة أنه إذا تم العثور على انبعاثات غاز الميثان التي تحتوي على الكربون 14 في التربة، فيجب أن تكون هناك حياة على المريخ.
يعطي محللو الفايكنج نتيجة إيجابية. يأخذ شيء ما العناصر الغذائية ويحولها ثم يطلق غازًا يحتوي على الكربون 14. ولكن لماذا لا توجد عطلة؟
لأن محللًا آخر، مصممًا للتعرف على الجزيئات العضوية التي تعتبر علامات أساسية للحياة، لم يعثر على شيء. كان العلماء حذرين وأعلنوا أن اكتشافات الفايكنج إيجابية كاذبة. ولكن هل هذا صحيح؟
تظهر النتائج المرسلة من أحدث مركبة فضائية تابعة لناسا أن سطح المريخ كان يحتوي بشكل شبه مؤكد على الماء في الماضي، وبالتالي كان مناسبًا للحياة. هناك أدلة أخرى. يقول جيلبرت ليفين: "كل مهمة إلى المريخ توفر بيانات تدعم استنتاجي. ولا يتعارض أي منها مع ذلك".
ولم يعد ليفين يدافع عن آرائه وحده. وأعاد جو ميلر، عالم الأحياء الدقيقة في جامعة جنوب كاليفورنيا في لوس أنجلوس، تحليل البيانات ويعتقد أن الارتفاعات تظهر علامات على وجود دورة يومية. وهذا بدرجة عالية من الاحتمال يشير إلى وجود الحياة. ما إذا كان هؤلاء العلماء على حق لا يزال مجهولا.
7. رباعي النيوترونات
قبل أربع سنوات، تم اكتشاف ستة جسيمات لا ينبغي أن تكون موجودة. كانت تسمى رباعيات النيوترونات - أربعة نيوترونات مرتبطة بقوانين الفيزياء.
أطلق فريق من العلماء من كاين، بقيادة فرانسيسكو ميغيل ماركيز، نوى البريليوم على هدف كربوني صغير وقاموا بتحليل مساراتها باستخدام أجهزة الكشف. وتوقع العلماء رؤية أربعة نيوترونات مختلفة تصطدم بكاشفات مختلفة. وبدلاً من ذلك، اكتشفوا وميضًا واحدًا فقط من الضوء في كاشف واحد.
أظهرت طاقة هذا التوهج أن النيوترونات الأربعة جميعها ضربت نفس الكاشف. ربما كانت مجرد صدفة، حيث ضربت أربعة نيوترونات بالخطأ نفس المكان في نفس الوقت. لكن هذا أمر مستبعد إلى حد يبعث على السخرية.
وفي الوقت نفسه، فإن مثل هذا السلوك ليس مستبعدًا بالنسبة للنيترونات الرباعية. صحيح أن البعض قد يجادل بأنه وفقًا للنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، لا يمكن للنيوترونات الرباعية أن توجد ببساطة. بعد كل شيء، وفقًا لمبدأ باولي، في نظام واحد لا يوجد حتى بروتونان أو نيوترونان يمكن أن يكون لهما نفس الخصائص الكمومية. والقوة النووية التي تجمعهما معًا هي لدرجة أنها لا تستطيع حمل حتى نيوترونين منفردين، ناهيك عن أربعة.
وقد أذهل ماركيز وفريقه من النتائج لدرجة أنهم "دفنوا" هذه البيانات في عمل علمي ذكر أن هناك احتمالًا معينًا لاكتشاف رباعي النيوترونات في المستقبل. بعد كل شيء، إذا بدأت في تغيير قوانين الفيزياء لتبرير اتصال أربعة نيوترونات، فسوف تنشأ الفوضى.
إن الاعتراف بوجود رباعيات النيوترونات يعني أن مجموعة العناصر التي تشكلت بعد الانفجار الكبير لا تتفق مع ما نلاحظه الآن. ومما يزيد الطين بلة أن العناصر المتكونة تصبح ثقيلة جدًا بالنسبة للمساحة. تقول ناتاليا تيموفيوك، الباحثة النظرية بجامعة ساري في جيلدفورد بالمملكة المتحدة: "من المحتمل أن ينهار الكون قبل أن يتوسع".
ومع ذلك، هناك أدلة أخرى تشير إلى أن المادة قد تتكون من العديد من النيوترونات. هذه هي النجوم النيوترونية. فهي تحتوي على عدد كبير من النيوترونات المقيدة، مما يعني أنه عندما تتجمع النيوترونات في كتل، فإن القوى التي لا تزال غير قابلة للتفسير بالنسبة لنا تدخل حيز التنفيذ.
8. الشذوذ الرائد
وفي عام 1972، أطلق الأمريكيون المركبة الفضائية بايونير-10. كانت هناك رسالة إلى حضارات خارج كوكب الأرض على متن الطائرة - لافتة عليها صور لرجل وامرأة ومخطط لموقع الأرض في الفضاء. وبعد مرور عام، تبعه بايونير 11. بحلول الوقت الحالي، يجب أن يكون كلا الجهازين موجودين بالفعل في الفضاء السحيق. ومع ذلك، وبطريقة غير عادية، انحرفت مساراتهم بشكل كبير عن تلك المحسوبة.
بدأ شيء ما في سحبهم (أو دفعهم)، ونتيجة لذلك بدأوا في التحرك بسرعة. لقد كان صغيرًا جدًا - أقل من نانومتر في الثانية، أي ما يعادل واحدًا على عشرة مليارات من الجاذبية على سطح الأرض. لكن هذا كان كافياً لإبعاد بايونير 10 عن مساره بمقدار 400 ألف كيلومتر.
فقدت وكالة ناسا الاتصال مع بايونير 11 في عام 1995، لكنها حتى ذلك الحين انحرفت عن مسارها بنفس الطريقة التي اتبعتها سابقتها. ما سبب هذا؟ لا أحد يعرف.
وقد تم بالفعل رفض بعض التفسيرات المحتملة، بما في ذلك الأخطاء البرمجية، والرياح الشمسية، وتسرب الوقود. إذا كان السبب هو نوع من تأثير الجاذبية، فإننا لا نعرف شيئًا عنه. الفيزيائيون ببساطة في حيرة من أمرهم.
9. الطاقة المظلمة
هذه واحدة من أشهر المسائل وأكثرها استعصاءً على الحل في الفيزياء. في عام 1998، اكتشف علماء الفلك أن الكون يتوسع بمعدل متزايد. في السابق، كان يُعتقد أنه بعد الانفجار الكبير تباطأ توسع الكون.
ولم يجد العلماء حتى الآن تفسيرا معقولا لهذا الاكتشاف. أحد الافتراضات هو أن بعض خصائص الفضاء الفارغ هي المسؤولة عن هذه الظاهرة. أطلق عليها علماء الكونيات اسم الطاقة المظلمة. لكن كل المحاولات للتعرف عليها باءت بالفشل.
10. الكوكب العاشر
إذا سافرت إلى حافة النظام الشمسي، إلى المنطقة الباردة من الفضاء خلف بلوتو، فسوف ترى شيئًا غريبًا. بعد المرور عبر حزام كويبر - وهي منطقة من الفضاء مليئة بالصخور الجليدية - سترى فجأة مساحة فارغة.
يطلق علماء الفلك على هذه الحدود اسم صخرة كويبر، لأنه بعد ذلك تنخفض كثافة حزام الصخور الكونية بشكل حاد. ما هو السبب؟ قد يكون الجواب الوحيد على ذلك هو وجود كوكب عاشر في نظامنا الشمسي. علاوة على ذلك، من أجل إخلاء الفضاء من الحطام بهذه الطريقة، يجب أن يكون ضخمًا مثل الأرض أو المريخ.
ولكن، على الرغم من أن الحسابات تظهر أن مثل هذا الجسم يمكن أن يكون سببا في وجود حزام كويبر، إلا أن أحدا لم ير هذا الكوكب العاشر الأسطوري.
11. الإشارة الكونية واو
واستمرت 37 ثانية وجاءت من الفضاء. في 15 أغسطس 1977، كتبت المسجلات على نسخة مطبوعة من تلسكوب راديوي في ولاية ديلاوير: واو. وبعد ثمانية وعشرين عامًا، لا أحد يعرف سبب هذه الإشارة.
جاءت النبضات من كوكبة القوس بتردد حوالي 1420 ميجا هرتز. عمليات النقل في هذا النطاق محظورة بموجب اتفاقية دولية. تغطي مصادر الإشعاع الطبيعية، مثل الانبعاثات الحرارية من الكواكب، نطاقًا أوسع بكثير من الترددات. ما سبب انبعاث هذه النبضات؟ لا يوجد حتى الآن إجابة.
أقرب نجم إلينا في هذا الاتجاه يبعد عنا 220 سنة ضوئية. إذا جاءت الإشارة من هناك، فلا بد أن يكون إما حدثًا فلكيًا ضخمًا، أو حضارة متقدمة خارج كوكب الأرض مع جهاز إرسال قوي بشكل مدهش.
جميع الملاحظات اللاحقة على نفس الجزء من السماء لم تؤد إلى شيء. لم يتم تسجيل أي إشارة مثل WOW.
12. مثل هذه الثوابت المتقلبة
في عام 1997، قام عالم الفلك جون ويب وفريقه في جامعة نيو ساوث ويلز في سيدني بتحليل الضوء القادم إلى الأرض من النجوم الزائفة البعيدة. وفي رحلته التي تستغرق 12 مليار سنة، يمر الضوء عبر السحب بين النجوم المكونة من معادن مثل الحديد والنيكل والكروم. ووجد الباحثون أن هذه الذرات تمتص فوتونات الضوء من الكوازار، ولكن ليس على الإطلاق كما كان متوقعا.
التفسير الوحيد المعقول لهذه الظاهرة هو أن الثابت الفيزيائي، الذي يسمى ثابت البنية الدقيقة، أو ألفا، له قيمة مختلفة عندما يمر الضوء عبر السحب.
لكن هذه بدعة! ألفا هو ثابت مهم للغاية يحدد كيفية تفاعل الضوء مع المادة، ويجب ألا يتغير! وتعتمد قيمته، من بين أمور أخرى، على شحنة الإلكترون وسرعة الضوء وثابت بلانك. فهل من الممكن أن بعض هذه المعايير تغيرت بالفعل؟!
لم يرغب أي من الفيزيائيين في تصديق صحة القياسات. أمضى ويب وفريقه سنوات في محاولة اكتشاف الأخطاء في نتائجهم. لكنهم ما زالوا لم ينجحوا.
نتائج ويب ليست الوحيدة التي تشير إلى وجود خطأ ما في فهمنا للألفا. ويشير التحليل الأخير للمفاعل النووي الطبيعي الوحيد المعروف، والذي كان يعمل منذ ما يقرب من ملياري سنة في ما يعرف الآن بأوكلو في الجابون، إلى أن شيئا ما قد تغير في الطريقة التي يتفاعل بها الضوء مع المادة.
وتعتمد نسبة بعض النظائر المشعة المنتجة في مثل هذا المفاعل على ألفا، وبالتالي فإن تحليل نواتج الانشطار المحفوظة في تربة أوكلو يجعل من الممكن تحديد قيمة الثابت وقت تكوينها.
وباستخدام هذه الطريقة، اقترح ستيف لامورو وزملاؤه في مختبر لوس ألاموس الوطني في نيو مكسيكو أن ألفا قد انخفض بنسبة تزيد عن 4% منذ حدث أوكلو. وهذا يعني أن أفكارنا حول الثوابت قد يتبين أنها غير صحيحة.
13. الاندماج النووي عند درجة حرارة منخفضة (LTF)
وبعد غياب ستة عشر عاما عاد. على الرغم من أنه في الواقع لم يختف NTS أبدًا. منذ عام 1989، أجرت مختبرات البحرية الأمريكية أكثر من 200 تجربة لمعرفة ما إذا كانت التفاعلات النووية في درجة حرارة الغرفة قادرة على توليد طاقة أكبر مما تستهلك (يعتقد أنها ممكنة فقط داخل النجوم).
ومن شأن الاندماج النووي الخاضع للرقابة أن يحل العديد من مشاكل الطاقة في العالم. وليس من المستغرب أن تكون وزارة الطاقة الأمريكية مهتمة بهذا الأمر. وفي ديسمبر الماضي، وبعد مراجعة مطولة لجميع الأدلة، أعلنت أنها منفتحة على مقترحات لإجراء تجارب NTS جديدة.
هذا منعطف حاد جدًا. قبل خمسة عشر عامًا، خلص هذا القسم نفسه إلى أن النتائج الأولية حول NTS التي حصل عليها مارتن فليشمان وستانلي بونس من جامعة يوتا وتم تقديمها في مؤتمر صحفي عام 1989 لا يمكن تأكيدها، وبالتالي فهي على الأرجح كاذبة.
المبدأ الأساسي لـ NTS هو أن غمر أقطاب البلاديوم في الماء الثقيل (حيث يتم دمج الأكسجين مع نظير الهيدروجين الثقيل) يمكن أن يطلق كميات كبيرة من الطاقة. المشكلة هي أن جميع النظريات العلمية المقبولة بشكل عام تعتقد أن الاندماج النووي في درجة حرارة الغرفة أمر مستحيل.
على مدى القرنين الماضيين، أجاب العلم على العديد من الأسئلة حول الطبيعة والقوانين التي تحكمها. لقد تمكنا من استكشاف المجرات والذرات التي تشكل المادة. لقد بنينا آلات يمكنها حساب وحل المشكلات التي لا يمكن للبشر حلها. لقد قمنا بحل المشكلات الرياضية القديمة وخلقنا نظريات أعطت الرياضيات مشاكل جديدة. هذه المقالة ليست عن هذه الإنجازات. تتناول هذه المقالة المشكلات العلمية التي لا تزال تجعل العلماء يبحثون ويحكون رؤوسهم بشكل مدروس على أمل أن تؤدي هذه الأسئلة يومًا ما إلى صرخة "وجدتها!"
الاضطراب
الاضطراب ليس كلمة جديدة. أنت تعرفها على أنها الكلمة التي تصف الاهتزاز المفاجئ أثناء الرحلة. ومع ذلك، فإن الاضطراب في ميكانيكا الموائع أمر مختلف تمامًا. يحدث اضطراب الطيران، الذي يُطلق عليه تقنيًا "اضطراب الهواء الصافي"، عندما يلتقي جسمان هوائيان يتحركان بسرعات مختلفة. ومع ذلك، يواجه الفيزيائيون صعوبة في تفسير ظاهرة الاضطراب في السوائل. علماء الرياضيات لديهم كوابيس حول هذا الموضوع.
الاضطراب في السوائل يحيط بنا في كل مكان. يتحلل التيار المتدفق من الصنبور تمامًا إلى جزيئات سائلة فوضوية، تختلف عن التيار الفردي الذي نحصل عليه عندما نفتح الصنبور. وهذا أحد الأمثلة الكلاسيكية للاضطراب، والذي يستخدم لشرح الظاهرة لأطفال المدارس والطلاب. الاضطراب شائع في الطبيعة ويمكن العثور عليه في مختلف التيارات الجيوفيزيائية والمحيطية. وهو مهم أيضًا للمهندسين لأنه غالبًا ما ينشأ من التدفقات فوق شفرات التوربينات واللوحات والمكونات الأخرى. يتميز الاضطراب بتقلبات عشوائية في متغيرات مثل السرعة والضغط.
على الرغم من إجراء العديد من التجارب حول موضوع الاضطراب وتم الحصول على الكثير من البيانات التجريبية، إلا أننا ما زلنا بعيدين عن نظرية مقنعة حول ما يسبب الاضطراب في السائل بالضبط، وكيف يتم التحكم فيه وما الذي يرتب بالضبط هذه الفوضى. ومما يزيد حل المشكلة تعقيدًا حقيقة أن المعادلات التي تحدد حركة السائل - معادلات نافييه-ستوكس - يصعب تحليلها. ويلجأ العلماء إلى تقنيات الحوسبة عالية الأداء، إلى جانب التجارب والتبسيطات النظرية، لدراسة الظاهرة، لكن لا توجد نظرية كاملة للاضطراب. وهكذا، يظل اضطراب السوائل أحد أهم المشكلات التي لم يتم حلها في الفيزياء اليوم. ووصفها ريتشارد فاينمان الحائز على جائزة نوبل بأنها "أهم مشكلة لم يتم حلها في الفيزياء الكلاسيكية". عندما سُئل عالم فيزياء الكم فيرنر هايزنبرغ عما إذا كان بإمكانه الوقوف أمام الله وإعطائه الفرصة ليطلب منه أي شيء، ماذا سيكون، أجاب الفيزيائي: “أود أن أطرح عليه سؤالين. لماذا النسبية؟ ولماذا الاضطراب؟ أعتقد أنه سيكون لديه بالتأكيد إجابة على السؤال الأول.
حصلت Digit.in على فرصة للتحدث مع البروفيسور رودام ناراسيمها وهذا ما قاله:
"اليوم نحن غير قادرين على التنبؤ بأبسط التدفقات المضطربة دون الرجوع إلى البيانات التجريبية حول التدفق نفسه. على سبيل المثال، من المستحيل حاليًا التنبؤ بفقد الضغط في الأنابيب ذات التدفق المضطرب، ولكن من خلال الاستخدام الذكي للبيانات التي تم الحصول عليها من التجارب، يصبح ذلك معروفًا. المشكلة الرئيسية هي أن مشاكل التدفق المضطرب التي نهتم بها هي دائمًا تقريبًا غير خطية إلى حد كبير، ويبدو أنه لا توجد رياضيات يمكنها التعامل مع مثل هذه المسائل غير الخطية إلى حد كبير. لقد كان الاعتقاد السائد منذ فترة طويلة بين العديد من الفيزيائيين أنه عندما تنشأ مشكلة جديدة في موضوعهم، بطريقة أو بأخرى، كما لو كان ذلك عن طريق السحر، فإن الرياضيات اللازمة لحلها تبدو فجأة وكأنها قد تم اختراعها بالفعل. وتوضح مشكلة الاضطراب وجود استثناء لهذه القاعدة. القوانين التي تحكم المشكلة معروفة جيدًا، وبالنسبة للسوائل البسيطة التي لا تتعرض للضغط في الظروف العادية، فهي واردة في معادلات نافييه-ستوكس. لكن الحلول لا تزال مجهولة. الرياضيات الحالية غير فعالة في حل مشكلة الاضطراب. وكما قال ريتشارد فاينمان، يظل الاضطراب أكبر مشكلة لم يتم حلها في الفيزياء الكلاسيكية.
لقد أدت أهمية دراسات الاضطراب إلى ظهور جيل جديد من التقنيات الحسابية. إن حل نظرية الاضطراب، على الأقل بشكل تقريبي، من شأنه أن يسمح للعلم بالتنبؤ بشكل أفضل بالطقس، وتصميم سيارات وطائرات موفرة للطاقة، وفهم مختلف الظواهر الطبيعية بشكل أفضل.
أصل الحياة
لقد كنا دائمًا مهووسين باستكشاف إمكانية الحياة على كواكب أخرى، ولكن هناك سؤال واحد يقلق العلماء أكثر: كيف جاءت الحياة إلى الأرض؟ على الرغم من أن الإجابة على هذا السؤال لن تكون ذات فائدة عملية كبيرة، إلا أن الطريق إلى الإجابة يمكن أن يؤدي إلى عدد من الاكتشافات المثيرة للاهتمام في مجالات من علم الأحياء الدقيقة إلى الفيزياء الفلكية.
يعتقد العلماء أن المفتاح لفهم أصول الحياة قد يكمن في معرفة كيفية ظهور اثنتين من السمات المميزة للحياة - التكاثر والانتقال الجيني - كعمليات في الجزيئات التي اكتسبت القدرة على التكاثر. وأدى ذلك إلى تشكيل ما يسمى بنظرية "الحساء الأولي"، والتي بموجبها ظهر خليط على الأرض الفتية لسبب غير مفهوم، وهو نوع من حساء الجزيئات المشبع بطاقة الشمس والبرق. وعلى مدى فترة طويلة من الزمن، لا بد أن تكون هذه الجزيئات قد تشكلت في الهياكل العضوية الأكثر تعقيدًا التي تشكل الحياة. تلقت هذه النظرية دعمًا جزئيًا من تجربة ميلر-يوري الشهيرة، حيث قام عالمان بتكوين حمض أميني عن طريق تمرير شحنات كهربائية عبر خليط من العناصر البسيطة: الميثان والأمونيا والماء والهيدروجين. ومع ذلك، فإن اكتشاف الحمض النووي والحمض النووي الريبوزي (RNA) قد خفف من الإثارة الأولية، لأنه يبدو من المستحيل أن تتطور بنية أنيقة مثل الحمض النووي من حساء بدائي من المواد الكيميائية.
هناك تيار يشير إلى أن العالم الشاب كان عالم الحمض النووي الريبوزي (RNA) وليس عالم الحمض النووي (DNA). لقد ثبت أن الحمض النووي الريبوزي (RNA) لديه القدرة على تسريع التفاعلات مع البقاء دون تغيير وتخزين المواد الوراثية مع القدرة على التكاثر. ولكن لتسمية الحمض النووي الريبوزي (RNA) بأنه المكرر الأصلي للحياة بدلاً من الحمض النووي (DNA)، يجب على العلماء العثور على دليل على العناصر التي يمكن أن تشكل النيوكليوتيدات - اللبنات الأساسية لجزيئات الحمض النووي الريبي (RNA). والحقيقة هي أنه من الصعب للغاية إنتاج النيوكليوتيدات، حتى في ظروف المختبر. ويبدو أن المرق البدائي غير قادر على إنتاج هذه الجزيئات. أدى هذا الاستنتاج إلى مدرسة فكرية أخرى تعتقد أن الجزيئات العضوية الموجودة في الحياة البدائية هي من أصل خارج كوكب الأرض وتم إحضارها إلى الأرض من الفضاء على النيازك، مما أدى إلى تطوير نظرية البانسبيرميا. تفسير آخر محتمل يعود إلى نظرية "عالم الحديد والكبريت"، التي تفترض أن الحياة على الأرض تشكلت في أعماق تحت الماء، ونشأت من التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الماء الساخن عالي الضغط الموجود بالقرب من الفتحات الحرارية المائية.
ومن اللافت للنظر أنه حتى بعد 200 عام من التصنيع، ما زلنا لا نعرف كيف ظهرت الحياة على الأرض. ومع ذلك، فإن الاهتمام بهذه المشكلة يظل دائمًا عند مستوى درجة حرارة جيد.
طي السنجاب
ستقودنا رحلة عبر ممر الذاكرة إلى دروس الكيمياء أو الفيزياء المدرسية التي أحببناها جميعًا كثيرًا (حسنًا، الجميع تقريبًا)، حيث أوضحوا لنا أن البروتينات هي جزيئات مهمة للغاية وهي اللبنات الأساسية للحياة. تتكون جزيئات البروتين من تسلسلات من الأحماض الأمينية التي تؤثر على بنيتها، وتحدد بدورها النشاط المحدد للبروتين. تظل كيفية طي البروتين واعتماد بنيته المكانية الأصلية الفريدة لغزًا قديمًا في العلوم. وصفت مجلة العلوم ذات مرة طي البروتين بأنه أحد أكبر المشكلات التي لم يتم حلها في العلوم. المشكلة في الأساس ذات ثلاثة أبعاد: 1) كيف يتطور البروتين بالضبط إلى بنيته الأصلية النهائية؟ 2) هل يمكننا استخلاص خوارزمية حسابية للتنبؤ ببنية البروتين من تسلسل الأحماض الأمينية؟ 3) بالنظر إلى العدد الكبير من التطابقات المحتملة، كيف يطوي البروتين بهذه السرعة؟ لقد تم إحراز تقدم كبير على جميع الجبهات الثلاث خلال العقود القليلة الماضية، ومع ذلك لم يتمكن العلماء بعد من فك رموز الآليات الدافعة والمبادئ الخفية لطي البروتين بشكل كامل.
تتضمن عملية الطي عددًا كبيرًا من القوى والتفاعلات التي تسمح للبروتين بالوصول إلى أقل حالة طاقة ممكنة، مما يمنحه الاستقرار. نظرًا للتعقيد الكبير للبنية والعدد الكبير من مجالات القوة المعنية، فمن الصعب جدًا فهم الفيزياء الدقيقة لعملية طي البروتينات الصغيرة. لقد حاولوا حل مشكلة التنبؤ بالبنية بالاشتراك مع الفيزياء وأجهزة الكمبيوتر القوية. على الرغم من تحقيق بعض النجاح باستخدام بروتينات صغيرة وبسيطة نسبيًا، إلا أن العلماء ما زالوا يكافحون من أجل التنبؤ بدقة بالشكل المطوي للبروتينات المعقدة متعددة المجالات من خلال تسلسل الأحماض الأمينية الخاصة بها.
لفهم العملية، تخيل أنك على مفترق طرق لآلاف الطرق المؤدية في نفس الاتجاه، وعليك أن تختار الطريق الذي سيوصلك إلى هدفك في أقل وقت. بالضبط نفس المشكلة، فقط المشكلة الأكبر تكمن في الآلية الحركية لطي البروتين إلى حالة معينة من بين الحالات المحتملة. لقد تم الكشف عن أن الحركة الحرارية العشوائية تلعب دورًا كبيرًا في طبيعة الطي السريعة وأن البروتين يطير عبر المطابقات محليًا، متجنبًا الهياكل غير المواتية، لكن المسار الفيزيائي يظل سؤالًا مفتوحًا - وحله يمكن أن يؤدي إلى تنبؤ أسرع ببنية البروتين. خوارزميات.
تظل مشكلة طي البروتين موضوعًا ساخنًا في الأبحاث البيوكيميائية والفيزيائية الحيوية في عصرنا. أدت الفيزياء والخوارزميات الحسابية التي تم تطويرها لطي البروتين إلى تطوير مواد بوليمر صناعية جديدة. بالإضافة إلى المساهمة في نمو الحوسبة العلمية، أدت المشكلة إلى فهم أفضل لأمراض مثل مرض السكري من النوع الثاني، ومرض الزهايمر، ومرض باركنسون، ومرض هنتنغتون - والتي يلعب فيها اختلال البروتين دورًا مهمًا. إن الفهم الأفضل لفيزياء طي البروتين لا يمكن أن يؤدي إلى اختراقات في علوم المواد وعلم الأحياء فحسب، بل قد يؤدي أيضًا إلى إحداث ثورة في الطب.
نظرية الكم للجاذبية
كلنا نعرف عن التفاحة التي سقطت على رأس نيوتن وأدت إلى اكتشاف الجاذبية. إن القول بأنه بعد ذلك لم يعد العالم على حاله هو عدم قول أي شيء. ثم جاء ألبرت أينشتاين بنظريته النسبية العامة. لقد ألقى نظرة جديدة على الجاذبية وانحناء الزمكان، وهو النسيج الذي يتكون منه الكون. تخيل كرة ثقيلة ملقاة على السرير وكرة صغيرة ملقاة بالقرب منها. تضغط الكرة الثقيلة على الورقة، وتثنيها، وتتدحرج الكرة الصغيرة نحو الكرة الأولى. تعمل نظرية الجاذبية لأينشتاين بشكل رائع، بل إنها تفسر انحناء الضوء. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بالجسيمات دون الذرية، والتي يتم تفسيرها بواسطة قوانين ميكانيكا الكم، فإن النسبية العامة تنتج بعض النتائج الغريبة إلى حد ما. إن تطوير نظرية الجاذبية التي يمكنها توحيد ميكانيكا الكم والنسبية، وهما من أنجح النظريات في القرن العشرين، يظل التحدي الأكبر للبحث العلمي.
أدت هذه المشكلة إلى ظهور مجالات جديدة ومثيرة للاهتمام في الفيزياء والرياضيات. وقد اجتذبت ما يسمى بنظرية الأوتار أكبر قدر من الاهتمام. تستبدل نظرية الأوتار مفهوم الجسيمات بأوتار صغيرة تهتز يمكنها أن تتخذ أشكالًا مختلفة. كل وتر يمكن أن يهتز بطريقة معينة، مما يعطيه كتلة معينة ودورانًا معينًا. نظرية الأوتار معقدة بشكل لا يصدق وهي منظمة رياضيًا في عشرة أبعاد للزمكان - ستة أكثر مما اعتدنا على التفكير فيه. تشرح هذه النظرية بنجاح العديد من غرائب زواج الجاذبية بميكانيكا الكم، وكانت في وقت من الأوقات مرشحًا قويًا لعنوان "نظرية كل شيء".
النظرية الأخرى التي تصوغ الجاذبية الكمومية تسمى الجاذبية الكمومية الحلقية. إن PKG أقل طموحًا نسبيًا ويحاول، أولاً وقبل كل شيء، أن يكون نظرية واثقة للجاذبية، دون أن يهدف إلى التوحيد الكبير. يمثل PKG الزمكان كنسيج يتكون من حلقات صغيرة، ومن هنا جاء الاسم. على عكس نظرية الأوتار، لا يضيف PKG أبعادًا إضافية.
على الرغم من أن كلتا النظريتين لهما إيجابيات وسلبيات، إلا أن نظرية الجاذبية الكمومية تظل سؤالًا بلا إجابة، حيث لم يتم إثبات أي من النظريتين تجريبيًا. يظل التحقق التجريبي وتأكيد أي من النظريات المذكورة أعلاه يمثل مشكلة كبيرة في الفيزياء التجريبية.
من غير المرجح أن يكون لنظرية الجاذبية الكمية تأثير كبير في حياتنا اليومية، ولكن إذا تم اكتشافها وإثباتها، فإنها ستكون دليلاً قوياً على أننا حققنا تقدماً كبيراً في العلوم ويمكننا المضي قدماً نحو فيزياء الثقوب السوداء والسفر عبر الزمن و الثقوب الدودية.
فرضية ريمان
في إحدى المقابلات، وصف عالم الأعداد الشهير تيرينس تاو الأعداد الأولية بأنها العناصر الذرية لنظرية الأعداد، وهو وصف مقنع للغاية. الأعداد الأولية لها مقسومان فقط، 1 والرقم نفسه، وبالتالي فهي أبسط العناصر في عالم الأرقام. الأعداد الأولية أيضًا غير مستقرة للغاية ولا تتناسب مع الأنماط. تُستخدم الأعداد الكبيرة (منتج عددين أوليين) لتشفير ملايين المعاملات الآمنة عبر الإنترنت. إن مجرد تحليل مثل هذا الرقم سيستغرق إلى الأبد. ومع ذلك، إذا تمكنا بطريقة أو بأخرى من فهم الطبيعة العشوائية للأعداد الأولية وفهم كيفية عملها بشكل أفضل، فسنكون في طريقنا إلى شيء عظيم ونحطم الإنترنت حرفيًا. إن حل فرضية ريمان يمكن أن يقربنا بعشر خطوات من فهم الأعداد الأولية، وسيكون له آثار كبيرة على الأعمال المصرفية، والتجارة، والأمن.
كما ذكرنا سابقًا، فإن الأعداد الأولية معروفة بسلوكها المخادع. في عام 1859، اكتشف برنهارد ريمان أن عدد الأعداد الأولية التي لا تتجاوز x - دالة توزيع الأعداد الأولية، والتي يشار إليها بـ pi(x) - يتم التعبير عنها من حيث توزيع ما يسمى "الأصفار غير التافهة" لدالة زيتا . ويرتبط حل ريمان بدالة زيتا والتوزيع المرتبط بها للنقاط على خط الأعداد الصحيحة التي تكون الدالة فيها 0. ويرتبط التخمين بمجموعة محددة من هذه النقاط، "الأصفار غير البديهية"، التي يعتقد أنها تكذب على الخط الحرج: جميع أصفار زيتا غير البديهية هي وظائف لها جزء حقيقي يساوي ½. وقد أكدت هذه الفرضية وجود أكثر من مليار من هذه الأصفار، وربما تكشف الغموض الذي يكتنف توزيع الأعداد الأولية.
يعرف أي عالم رياضيات أن فرضية ريمان تظل واحدة من أكبر الألغاز التي لم تتم الإجابة عليها. وحلها لن يؤثر فقط على العلم والمجتمع، بل يضمن لصاحب الحل جائزة قدرها مليون دولار. هذا هو واحد من الأسرار السبعة العظيمة للألفية. لقد كانت هناك محاولات عديدة لإثبات فرضية ريمان، لكن جميعها باءت بالفشل.
آليات البقاء على قيد الحياة بطيئات المشية
بطيئات المشية هي فئة من الكائنات الحية الدقيقة الشائعة جدًا في الطبيعة في جميع المناطق المناخية وعلى جميع الارتفاعات في قاراتنا السبع. لكن هذه ليست كائنات دقيقة عادية: فهي تتمتع بقدرات غير عادية على البقاء. خذ على سبيل المثال حقيقة أن هذه هي الكائنات الحية الأولى التي يمكنها البقاء على قيد الحياة في الفراغ الخطير للفضاء. ذهب عدد قليل من دب الماء إلى المدار على صاروخ فوتون-M3، وتعرضوا لجميع أنواع الإشعاع الكوني، وعادوا دون أن يصابوا بأذى تقريبًا.
هذه الكائنات ليست قادرة على البقاء في الفضاء فحسب، بل يمكنها أيضًا تحمل درجات حرارة أعلى بقليل من الصفر المطلق ونقطة غليان الماء. كما أنها تتحمل بهدوء ضغط خندق ماريانا، وهو صدع يبلغ طوله 11 كيلومترًا في المحيط الهادئ.
تتبع الأبحاث بعض القدرات المذهلة لبطيئات المشية إلى داء الكريبتوبيوسيس، اللاهيدروبيوز (التجفيف) - وهي حالة يتباطأ فيها النشاط الأيضي بشكل كبير. يسمح التجفيف للمخلوق بفقد الماء وإيقاف عملية التمثيل الغذائي فعليًا. بعد أن تمكن من الوصول إلى الماء، يستعيد بطيء المشية حالته الأصلية ويستمر في العيش وكأن شيئًا لم يحدث. وتساعدها هذه القدرة على البقاء في الصحاري والجفاف، ولكن كيف يتمكن "دب الماء الصغير" هذا من البقاء في الفضاء أو درجات الحرارة القصوى؟
في شكله المجفف، يقوم بطيء المشية بتنشيط العديد من الوظائف الحيوية. يمنع جزيء السكر التوسع الخلوي، كما تعمل مضادات الأكسدة المنتجة على تحييد التهديد الذي تشكله الجزيئات المتفاعلة مع الأكسجين الموجودة في الإشعاع الفضائي. تساعد مضادات الأكسدة في إصلاح الحمض النووي التالف، وهذه القدرة نفسها تفسر قدرة بطيء المشية على البقاء على قيد الحياة تحت الضغط الشديد. في حين أن كل هذه الوظائف تفسر القوى الخارقة لبطيئات المشية، إلا أننا لا نعرف سوى القليل جدًا عن وظائفها على المستوى الجزيئي. يظل التاريخ التطوري للدببة المائية الصغيرة لغزًا أيضًا. هل مواهبهم مرتبطة بأصل خارج كوكب الأرض؟
دراسة بطيئات المشية يمكن أن يكون لها آثار مثيرة للاهتمام. إذا أصبحت تقنية التبريد بالتبريد ممكنة، فإن تطبيقاتها ستكون مذهلة. يمكن تخزين الأدوية والأقراص في درجة حرارة الغرفة، وسيكون من الممكن إنشاء بدلات فائقة لاستكشاف الكواكب الأخرى. سيقوم علماء الأحياء الفلكية بضبط أدواتهم للبحث عن الحياة خارج الأرض بشكل أكثر دقة. إذا كان بإمكان كائن حي دقيق على الأرض البقاء على قيد الحياة في مثل هذه الظروف المذهلة، فهناك احتمال أن تكون هذه الكائنات الحية الدقيقة موجودة أيضًا على أقمار المشتري وتنام في انتظار اكتشافها.
الطاقة المظلمة والمادة المظلمة
يمكن مقارنة دراسة المادة على الأرض بالتجول في صندوق رمل. كل المادة المعروفة لنا تشكل حوالي 5% فقط من الكون المعروف. أما باقي الكون فهو "مظلم" ويتكون في الغالب من "المادة المظلمة" (27%) و"الطاقة المظلمة" (68%).
إن أي قائمة للمسائل التي لم يتم حلها في العلوم ستكون غير مكتملة دون ذكر المادة المظلمة والطاقة المظلمة الغامضتين. لقد ظهرت الطاقة المظلمة كسبب مقترح لتوسع الكون. في عام 1998، عندما أكدت مجموعتان مستقلتان من العلماء أن توسع الكون يتسارع، أدى ذلك إلى قلب الاعتقاد السائد آنذاك بأن الجاذبية كانت تبطئ توسع الكون. ولا يزال المنظرون في حيرة من أمرهم وهم يحاولون تفسير ذلك، وتبقى الطاقة المظلمة هي التفسير الأكثر ترجيحًا. ولكن لا أحد يعرف ما هو حقا. هناك اقتراحات بأن الطاقة المظلمة قد تكون خاصية للفضاء، أو نوع من الطاقة الكونية، أو سوائل تتخلل الفضاء، مما يؤدي لسبب غير مفهوم إلى تسارع توسع الكون، في حين أن الطاقة "العادية" ليست قادرة على ذلك.
المادة المظلمة هي أيضًا شيء غريب. فهو يتفاعل مع لا شيء تقريبًا، ولا حتى الضوء، مما يزيد من صعوبة اكتشافه. تم اكتشاف المادة المظلمة بالإضافة إلى الشذوذات في ديناميكيات بعض المجرات. لا يمكن للكتلة المعروفة للمجرة أن تفسر التناقض مع البيانات المرصودة، لذلك استنتج العلماء أن هناك شكلاً من أشكال المادة غير المرئية التي تعمل جاذبيتها على تماسك المجرات معًا. لم يتم ملاحظة المادة المظلمة بشكل مباشر أبدًا، لكن العلماء لاحظوا تأثيراتها من خلال عدسة الجاذبية (انحناء الضوء الذي يتفاعل مع الجاذبية مع المادة غير المرئية).
يظل تكوين المادة المظلمة أحد أكبر التحديات في فيزياء الجسيمات وعلم الكونيات. يعتقد العلماء أن المادة المظلمة تتكون من جسيمات غريبة - WIMPs - والتي تدين بوجودها إلى نظرية التناظر الفائق. يقترح العلماء أيضًا أن المادة المظلمة قد تتكون من الباريونات.
في حين أن نظريتي المادة المظلمة والطاقة المظلمة تنشأان من عدم قدرتنا على تفسير بعض السمات الملحوظة للكون، إلا أنهما في الأساس قوى أساسية للكون وتجذبان التمويل للتجارب الكبيرة. الطاقة المظلمة تتنافر، والمادة المظلمة تتجاذب. إذا سادت إحدى القوى، فسيتم تحديد مصير الكون وفقًا لذلك - سواء كان يتوسع أم ينكمش. لكن في الوقت الحالي، تظل كلتا النظريتين غامضتين، وكذلك الجناة الذين يقفون وراءهما.
لقد فتح العلم بالفعل العديد من الأبواب أمام البشرية، وقدم ملايين الإجابات المهمة. ولكن اليوم لا تزال هناك أسرار، ويبدو أن مفتاح الفهم على وشك العثور عليه. لكنه لم يصل إلى هناك بعد. حاول مصدر العلوم المشهور معرفة الشكل الذي قد تبدو عليه أهم 10 أسرار لم يتم حلها، ولكن قد تبدو الأسرار مثيرة جدًا للاهتمام. شارك في تجميع القائمة كل من العلماء البارزين والأشخاص العاديين الذين سمعوا عن القضايا التي تواجه العلم. إذن، الأسرار العشرة الرئيسية هي...
10. ما هو العامل الذي يتحكم في التطور؟
فمن ناحية، تمت الإجابة على هذا السؤال منذ فترة طويلة بالقول: الانتقاء الطبيعي. هذه هي واحدة من النظريات الأكثر شعبية. ملاحظة - نظريات، وليس بديهيات. يميل العديد من الخبراء إلى الاعتقاد بأن كل شيء ليس بهذه البساطة، ولا يستطيع التطور الاستغناء عن هذا العامل وحده.
"أعتقد أن أحد أكبر الألغاز في علم الأحياء اليوم هو ما إذا كان الانتقاء الطبيعي هو حقًا العملية المحددة الوحيدة المسؤولة عن توليد تعقيد الكائنات الحية، أو ما إذا كانت هناك عوامل أخرى تلعب دورًا أيضًا. يقول ماسيمو بيجليوتشي، المتخصص في قسم البيئة والتطور بجامعة ستوني بروك في نيويورك: «أظن أن الخيار الأخير سيكون صحيحًا».
٩ ماذا يحدث في «قلب» الزلزال؟
إنهم يعرفون الكثير عن الزلازل: فقد تم تجميع آلاف الرسوم البيانية للنشاط الزلزالي في مناطق مختلفة من الأرض. ويبدو أن هذه القضية ليس لها مكان في القائمة. ومع ذلك، لا يمكن استدعاء المعرفة المتراكمة كاملة. يمكن للعلماء التنبؤ بالمنطقة التي ستضربها الكارثة، ومدة استمرارها، ومدى أهمية عواقبها... لكن علماء الزلازل غير قادرين على شرح ما يحدث بالضبط أثناء وقوع زلزال داخل الكوكب. يقول عالم الجيوفيزياء توم هيتون: "إن مشكلة الانزلاق الاحتكاكي أثناء الزلازل هي إحدى المشكلات الأساسية في علوم الأرض". ويضيف أن العلماء عملوا بجد طوال الثلاثين عامًا الماضية لمحاولة فهم "الفيزياء" الأساسية للزلازل.
8. من أنت؟
طبيعة الوعي تبهر علماء النفس والفلاسفة، وكذلك العلماء الآخرين. جزء من الإجابة موجود بالفعل، وهو بسيط بشكل مدهش: معظم دوافعنا لهذا الفعل أو ذاك "مكتوبة" في اتصالات عصبية لا يستطيع الفكر الواعي الوصول إليها دائمًا. وهل هو ضروري؟ مهما كان الأمر، فإن المناطق غير المستكشفة اليوم تشمل إلى حد كبير ليس فقط اللاوعي، ولكن أيضًا القرارات الواعية تمامًا: كيف يتم تشكيلها؟ من أين أتوا؟ حسنًا وكل ذلك ...
يقول العلماء إن فكرة أن العقل يتحكم بشكل كامل في السلوك هي فكرة خاطئة مثل فكرة أن الأرض مسطحة. وعلى الرغم من أنه يبدو لنا أننا نقود أنفسنا، إلا أن ذلك يرجع إلى نقص المعرفة بدوافع اللاوعي.
7. كيف ظهرت الحياة على الأرض؟
من ناحية، يمكنك التحدث عن هذا الموضوع لساعات وعدم تكراره أبدًا. ومن ناحية أخرى... نظريات، نظريات. لا أحد يستطيع أن يقول حقًا كيف ظهرت الحياة الميكروبية على الكوكب منذ مليارات السنين. نطاق الافتراضات واسع: من التفاعلات الكيميائية في الماء إلى التفاعلات في الحجارة.
تشرح ديانا نورثوب، عالمة الأحياء من جامعة نيو مكسيكو: "لقد تم اقتراح العديد من النظريات، ولكن نظرًا لصعوبة تأكيدها أو دحضها، في الواقع، لم تتم الموافقة على أي منها بشكل كامل".
6. كيف يعمل الدماغ؟
قد يقول البعض أن هذا السؤال تم إدراجه بشكل غير مستحق في قائمة الأسئلة الغامضة، لأن الدماغ معروف كثيرًا. حقيقة. ومن المعروف الكثير. ولكن إذا قارنا ما نعرفه مع ما ليس لدينا أي فكرة عنه، كما يقولون، يصبح الأمر مؤلما بشكل مؤلم. مليارات الخلايا العصبية، كل منها لديه آلاف الوصلات... لكن العلماء يقولون ذلك. حسنًا، سننتظر ونرى.
"نعتقد جميعًا أننا نفهم الدماغ. على الأقل بنفسك: من خلال الخبرة. يقول سكوت هوتيل من مركز علم الأعصاب الإدراكي في جامعة ديوك: "لكن تجربتنا الشخصية هي دليل سيء للغاية لكيفية عمل الدماغ فعليًا".
5. أين يوجد باقي الكون؟
تخيل أنك لا تملك سوى فتات من كعكة ضخمة. في مكان ما، هذا ما يشعر به العلماء الذين يدرسون أسرار الكون. يقولون أن علماء الكونيات اليوم قد حددوا 4٪ من المادة والطاقة الموجودة. أما الـ 96% المتبقية فهي، بطريقة ما، الكعكة المفقودة.
يقول عالم الكونيات مايكل تورنر من جامعة شيكاغو فيما يتعلق بالمادة المظلمة والطاقة: "أسميه الجانب المظلم من الكون". باختصار، لغز فيه الكثير من المجهولات.
4. من أين تأتي الجاذبية؟
انتظر، يبدو الأمر كما قال نيوتن منذ وقت طويل... نعم، لقد قال الكثير من الأشياء الصحيحة، لكن هذا لا يجعل لغز الجاذبية أقل إثارة للاهتمام.
الجاذبية هي إحدى القوى الأقل فهمًا والتي تؤثر علينا. يقول مارك جاكسون، عالِم الفيزياء النظرية في مختبر فيرميلاب في إلينوي: "تختلف الجاذبية تمامًا عن القوى الأخرى التي تصفها النماذج القياسية".
"عندما تحاول حساب بعض علاقات الجاذبية البسيطة، ينتهي بك الأمر بإجابة غبية." الرياضيات لا تعمل." يميل بعض المنظرين إلى اقتراح أن الإجابة تكمن في جسيمات مصغرة عديمة الوزن، تسمى الجرافيتونات، والتي "تشع" مجالات الجاذبية. ومع ذلك، فهذه ليست حتى إجابة، بل مجرد بداية للإجابة.
3. هل هناك نظريات شاملة؟
لدى الفيزيائيين "نموذج قياسي" "يحلل" الجزء المعروف من الكون إلى جزيئات ويشرح معظم الظواهر. لكن هذا النموذج ضعيف عندما يتعلق الأمر بالجاذبية ومربك عند تطبيقه على الطاقة العالية. ما إذا كان من الممكن استخلاص نظرية "لجميع المناسبات" لا يزال مجهولاً. يعتقد بعض العلماء أن هذا لن يحدث أبدًا.
2. هل توجد حياة خارج كوكب الأرض؟
إذا كانت الحياة ممكنة على الأرض، فلماذا لا تكون ممكنة على الكواكب الأخرى؟ تبدو الإجابة بـ "نعم" أكثر منطقية من الإجابة بـ "لا" بشكل قاطع.
"ها نحن الذين أتينا من غبار النجوم. يقول فوكس مولدر: "على الأقل، من الممكن أن يكون هناك آخرون في مكان ما". أوه، آسف، جيل تارتر: رئيس مركز الأبحاث في كاليفورنيا.
"لم تصل البشرية إلى مستوى الحضارة العلمية والتكنولوجية إلا في المائتي عام الماضية من أصل 4.5 مليار حياة كانت موجودة على هذا الكوكب. "لذلك يمكننا أن نتوقع أنه في مكان ما هناك العديد من الحضارات العلمية والتكنولوجية التي استغرق تطورها ملايين، أو حتى مليارات السنين،" يتفق فرانك ويلتشيك الحائز على جائزة نوبل مع زميله.
1. كيف بدأ الكون؟
تصدر هذا السؤال قائمة الأكثر غموضا. حسنًا، هذا أمر طبيعي. "جميع الألغاز الأخرى تنبع من هذا اللغز"، كما تقول الكاتبة وأرملة عالم الفلك كارل ساجان، آن درويان.
بناء على وجهة النظر المقبولة عموما، حدث كل شيء بعد أن رعد منذ ما يقرب من 14 مليار سنة. وقد بدأ الأمر كله بحجم أصغر من النقطة الموجودة في نهاية هذه الجملة. لكن في غمضة عين، زاد المقياس بشكل كبير (أوه، بشكل ملحوظ!)... إنها "نظرية قوية بشكل لا يصدق، لكننا لا نزال لا نملك أي فكرة عما أدى إلى "التورم""، كما يوضح عالم الفيزياء الفلكية بجامعة واشنطن. اريك اجول .
حسنًا، ها هي الأسرار العشرة الأهم للكون وفقًا لخبراء وقراء LiveScience. هل تعتقد أن جميع الألغاز الجديرة بالاهتمام مدرجة في هذه القائمة؟
حقائق لا تصدق
ولا تزال هذه الألغاز تثير تساؤلات بين العلماء والباحثين.
1. ثقوب في الأرض في يامال في سيبيريا
وفي يوليو 2015، ظهرت حفرة يبلغ عمقها 100 متر في شبه جزيرة يامال في سيبيريا. وعلى الرغم من إرسال فريق من الباحثين إلى هناك في نوفمبر 2015، إلا أن السبب ظل مجهولاً. منذ ذلك الحين، تم فتح حفرتين أخريين في منطقة تازوفسكي وشبه جزيرة تيمير.
هناك افتراض بأن تكوين الثقوب في الأرض يرتبط بانفجار غازي أو ثوران من داخل التربة الصقيعية.
2. حيوان الفظ في أرض دفن سانت بانكراس
تم اكتشاف حيوان الفظ سانت بانكراس من قبل علماء الآثار في كنيسة سانت بانكراس القديمة في عام 2003. تم استخدام الموقع للدفن الجماعي بسبب سلسلة من الأوبئة في أوائل القرن التاسع عشر.
احتوى أحد القبور على رفات ثمانية أشخاص بالإضافة إلى عظام فظ المحيط الهادئ.
لم يتمكن العلماء أبدًا من العثور على تفسير لكيفية وصول بقايا الفظ إلى هناك.
3. دي بي كوبر
في عام 1971، رجل معروف فقط باسمه الأول، دي.بي. استقل كوبر طائرة بوينج 727-100 في مطار بورتلاند الدولي. وكانت الرحلة، التي تمت في يوم عيد الشكر، متجهة إلى سياتل. أثناء الرحلة، مرر كوبر مذكرة إلى المضيفة قال فيها إن لديه قنبلة، ويطالبها بمبلغ 200 ألف دولار وأربعة مظلات.
تم تأجيل الرحلة ساعتين لمنح مكتب التحقيقات الفيدرالي وقتًا لجمع الفدية والمظلات.
هبطت الطائرة في مطار سياتل تاكوما، وبمجرد تلبية جميع مطالب كوبر، تم إطلاق سراح الركاب، باستثناء مضيفة واحدة. أمر كوبر الطيارين بالإقلاع مرة أخرى والتوجه نحو مكسيكو سيتي. وفي الطريق قفز واختفى.
4. غزو الإرتفاع الأقصى
أثناء بث إحدى حلقات المسلسل التلفزيوني Doctor Who، انقطعت الإشارة من محطة التلفزيون وظهر على الشاشة رجل يرتدي قناع Max Headroom، ويصدر أصواتًا غير واضحة.
ولا يزال السبب وراء ذلك وهوية الرجل الملثم مجهولا، رغم وجود عدة نظريات حوله.
استمر انقطاع البث ما يزيد قليلاً عن 90 ثانية، وحدث في 22 نوفمبر 1987، والذي ربطه البعض باغتيال الرئيس جون كينيدي في نفس اليوم من عام 1963.
وفي وقت سابق من ذلك اليوم من عام 1987، قاطع الرجل نفسه بصمت برنامجًا إخباريًا على قناة تلفزيونية أخرى.
5. أمطار اللحوم في كنتاكي
في ربيع عام 1876، سقطت قطع من اللحم من السماء خلال دقائق في مقاطعة باث بولاية كنتاكي، وتم الإبلاغ عنها في العديد من وسائل الإعلام الرئيسية. وبحسب بعض شهود العيان فإن طعم اللحم يشبه لحم الضأن.
ويعتقد أن هذه الظاهرة مرتبطة بالنوستوك، وهو نوع من البكتيريا الزرقاء الموجودة في الأرض والتي تنتفخ لتشكل كتلة تشبه الهلام عند هطول المطر.
6. الرجل ذو القناع الحديدي
ربما سمعتم عن هذه القصة في الكتب والأفلام، لكن الحقيقة التاريخية عن هذا الرجل قد تبدو أكثر غرابة.
منذ أكثر من ثلاثة قرون، لا يزال الناس يحاولون معرفة هوية الرجل الذي سُجن بشكل غامض وأجبر على ارتداء قناع لإخفاء هويته.
7. حادثة مزرعة هينتركايفيك
تحمل هذه الحادثة كل سمات أفلام الرعب: منزل غريب في القرية، شكاوى من الأشباح، صوت خطى في العلية، وأخيراً جريمة قتل وحشية لعائلة بأكملها على يد شخص مجهول.
تظل هذه الجريمة من أكثر الجرائم غموضًا في تاريخ ألمانيا.
8. صياد ليلي حقيقي
ارتكب القاتل المتسلسل المجهول، المعروف أيضًا باسم "قاتل الولاية الذهبية" و"المغتصب الشرقي"، سلسلة من الجرائم في مقاطعة ساكرامنتو على مدار عقد من الزمن، بما في ذلك سرقة أكثر من 120 منزلًا واغتصاب 45 شخصًا و مقتل 12.
وكان معروفًا أنه كان يتصل بالضحايا مسبقًا، وأحيانًا بعد ذلك، للإساءة إليهم.
ويعتقد أن مرتكب هذه الجرائم لا يزال على قيد الحياة، وقد أطلق مكتب التحقيقات الفيدرالي مؤخراً حملة على أمل العثور على الرجل الذي تمكن من الإفلات من العدالة لفترة طويلة.
9. الدمدمة
نحن نقدر حقًا الصمت عندما يختفي، خاصة إذا كان الأمر يتعلق ببعض الأصوات غير المفهومة.
الهمهمة عبارة عن ضجيج مستمر منخفض التردد يسمعه الناس في أجزاء مختلفة من العالم من المملكة المتحدة إلى نيوزيلندا. ومع ذلك، لا يمكن تفسير مصدر الصوت.
10. السفينة "ماري سيليست"
تعد ماري سيليست واحدة من أشهر الأمثلة على سفن الأشباح - وهي سفينة بطاقم اختفى في ظروف غامضة.
تم العثور على السفينة مهجورة قبالة سواحل البرتغال، مما أدى إلى الكثير من التكهنات حول ما حدث لطاقمها.
11. إشارة "رائع!" 1977
إشارة "رائع!" هي إشارة راديو حصلت على اسمها من عالم الفلك جيري إيمان، الذي اكتشفها بكتابة "واو!" على مطبوعاته.
يُعتقد أن إشارة الراديو غير المبررة تشير إلى وجود كائنات خارج كوكب الأرض. وعلى الرغم من المحاولات العديدة، لم يتم استقبال الإشارة مرة أخرى.
12. ترار
كان تارار رجلاً فرنسيًا عاش في القرن الثامن عشر واشتهر بعاداته الغذائية الغريبة وشهيته التي لا تشبع.
أثناء العروض، كان يأكل الحجارة والحيوانات الحية وسلة كاملة من التفاح، لكنه لم يشبع شهيته أبدًا. وعلى الرغم من شره، كان متوسط الوزن.
13. التوائم الصامتة
وُلِد التوأم جون وجينيفر جيبونز في ويلز في الستينيات ولم يتفاعلا مع الآخرين، وكانا يتحدثان فقط مع بعضهما البعض وأحيانًا بطريقة غير مفهومة لأي شخص آخر.
أصبحت القصة أكثر غرابة عندما كبر التوأم وتم إدخالهما إلى مستشفى للأمراض العقلية. لقد اتفقوا على أنه إذا مات أحدهم، فيجب على الآخر أن يبدأ في التحدث مع أشخاص آخرين. توفيت جنيفر فجأة بعد وقت قصير بسبب التهاب عضلة القلب الحاد، لكن الأطباء لم يجدوا أي دليل على وجود سم أو مخدرات في نظامها، وبقيت وفاتها لغزا.
بعد وفاة يونيو، كما هو متفق عليه، بدأت في التواصل مع الآخرين.
14. نيزك تونغوسكا
في 30 يونيو 1908، وقع انفجار كبير في منطقة بودكامينايا تونجوسكا. وكانت أقرب مدينة على بعد 60 كيلومترا، لكنها ما زالت تشعر بالآثار. أنتج الانفجار طاقة تعادل 85 مرة طاقة القنبلة الذرية التي ألقيت على هيروشيما ودمرت حوالي 80 مليون شجرة.
على الرغم من أنه يُعتقد أن الدمار كان نتيجة لنيزك، إلا أنه لم يتم العثور على حفرة نتيجة الارتطام، مما أثار العديد من الفرضيات.
15. الزيز 3301
في كل عام منذ عام 2012، تحير منظمة سرية الإنترنت من خلال نشر ألغاز معقدة عبر الإنترنت بشكل مجهول. ما إذا كان هذا نوعًا من تكتيكات أجهزة المخابرات أو المتسللين، أو حيل نوع ما من العبادة، لا يزال غير معروف.
16. أطفال وولبيت الخضر
حدث هذا الحدث في إنجلترا في القرن الثاني عشر عندما زار طفلان ذوو بشرة خضراء قرية وولبيت. لقد تحدثوا لغة غريبة وزعموا أنهم أتوا من العالم السفلي حيث يعيش أشخاص آخرون من اللون الأخضر.
17. مخطوطة فوينيتش
مخطوطة فوينيتش هي مخطوطة مكتوبة بلغة غير معروفة بأبجدية غير معروفة، تحتوي على رسوم بيانية ورسومات، يعود تاريخها إلى حوالي القرن الخامس عشر. لقد حاول الباحثون فك رموز الكتاب الغريب لعدة قرون، لكنهم لم يتمكنوا من القيام بذلك أبدًا.
18. قضية تامان شود
تتضمن قضية تامان شود اكتشاف رجل ميت على الساحل الأسترالي. ولم يكن لديه جواز سفر ولم يمكن التعرف على هويته. وأظهر تشريح الجثة أنه مات مسموما، ولكن لم تكن هناك آثار للسم.
وأصبحت القضية أكثر إرباكاً عندما قام أحد الخبراء بفحص جثة الرجل بعد 4 أشهر من وفاته. ووجد في جيبه قطعة صغيرة من الورق مكتوب عليها "تامان شود".
كانت هذه الكلمات الأخيرة في ديوان "رباعيات" لعمر الخيام والذي يترجم بـ "مكتمل". تمزقت قطعة من الورق من كتاب كان في سيارة بالقرب من الشاطئ. واحتوى الكتاب على أرقام هواتف الممرضة ورسالة مشفرة لم تتمكن الشرطة من فك شفرتها.
وذكرت الممرضة أنها أعطت الكتاب لرجل يدعى ألبرت بوكسال. ومع ذلك، بعد مرور بعض الوقت، ظهر بوكسال على قيد الحياة، وكان معه نفس الكتاب مع الكلمات الأخيرة.
19. اختفاء رحلة الخطوط الجوية الماليزية رقم 370
واحدة من الألغاز التي لم يتم حلها لا تزال رحلة الخطوط الجوية الماليزية 370، التي اختفت في 8 مارس 2014. وكان هناك 277 راكبا و12 من أفراد الطاقم على متن الرحلة الدولية من ماليزيا إلى بكين. وكان آخر اتصال مع الخدمات الأرضية بعد أقل من ساعة من إقلاعها، واختفت الطائرة نفسها من شاشات الرادار بعد دقائق قليلة.
وتتبع الرادار العسكري الطائرة لمدة ساعة بعد الحادث، وشاهدها تنحرف عن مسارها حتى اختفت في بحر أندامان.
ولم تكن هناك نداءات استغاثة أو تحذيرات من سوء الأحوال الجوية أو تقارير عن مشاكل فنية. ويعتقد أن الطائرة تحطمت في المحيط الهندي، ولكن لم يتم العثور على حطامها. تتراوح النظريات المتعلقة بالاختفاء من الثقوب السوداء إلى اختطاف الكائنات الفضائية.
20. القاتل المتسلسل زودياك
تعد دائرة الأبراج واحدة من أشهر جرائم القتل التي لم يتم حلها في التاريخ. وفي عام 1969، قتل خمسة أشخاص على الأقل في سان فرانسيسكو.
أرسل زودياك نفسه رسائل مشفرة إلى الصحف واعترف بارتكاب عدة جرائم قتل، لكن لم يتم العثور عليه مطلقًا. وقد تم إجراء مقابلات مع العديد من المشتبه بهم، ولكن الجريمة لا تزال دون حل.